姚小鋼 倪 健

（上海船舶研究設(shè)計院，上海201203）

0 前言

TRIBON軟件是瑞典KCS公司推出的一種船舶設(shè)計專用軟件。該軟件是模塊化的設(shè)計軟件，每一個模塊都是由造船專家與軟件設(shè)計人員共同開發(fā)的。它包括的模塊有生產(chǎn)設(shè)備、船體、管子、設(shè)備、基座、風(fēng)道、電纜、鐵舾裝、內(nèi)裝等。其可用多種方法建立三維船舶數(shù)字模型；特點在于用計算機可建立一個實船模型。由于數(shù)據(jù)庫可共享，設(shè)計人員可以方便地訪問設(shè)計信息，使每個設(shè)計人員可以看到其他設(shè)計人員所作的最新變動，所以各專業(yè)之間可以平行作業(yè)和相互協(xié)調(diào)，降低專業(yè)間的協(xié)調(diào)成本，減少設(shè)計制造中的修改工作量，提高設(shè)計質(zhì)量，縮短設(shè)計周期［1］。在國內(nèi)，TRIBON的這些功能已被廣泛應(yīng)用于船舶生產(chǎn)設(shè)計，與生產(chǎn)緊密聯(lián)系在一起。一般來說，船體生產(chǎn)設(shè)計人員只要掌握初級建模要領(lǐng)，就可以初步進行船體建模，但在建模過程中，會發(fā)現(xiàn)很多地方建模比較困難，還會發(fā)現(xiàn)TRIBON里很多功能選項沒用上。因此，本文特意選取了TRIBONM3船體高級建模應(yīng)用中兩個最常用的功能進行簡單介紹。

1 拓撲點

在平面建模中，可以使用明確給定的坐標來定義點，但這種方法應(yīng)盡可能地避免。當模型中的一個目標發(fā)生變化時，其他相關(guān)的目標是不能進行自動更新的，需要重新進行定義，這樣增加了建模的工作量也給后續(xù)工作帶來很多麻煩。為了提高建模速度，這里引入拓撲點的概念，通過使用拓撲點，可以使所建的模型盡可能地使用拓撲關(guān)系。

拓撲點是存儲在板架內(nèi)的點，而且拓撲點的位置是通過參照模型中的構(gòu)件計算得到的，這樣模型中的構(gòu)件可以參照拓撲點生成，因此也就建立了拓撲關(guān)系。拓撲點可以使用在給出明確坐標和方向的地方。要生成拓撲點，執(zhí)行命令Planar＞Model＞Create＞Point后，系統(tǒng)就顯示出如圖1的菜單。該菜單用于定義拓撲點的類型。

圖1 拓撲點菜單

1.1 1 Given

1 Given指通過給定點及相關(guān)的方向來定義拓撲點。當選擇該選項時會出現(xiàn)如圖2（a）的菜單。當選擇完2Dpoint選項后，系統(tǒng)會顯示點坐標輸入對話框，輸入相應(yīng)的坐標值或按Cancel鈕使用光標位置定義點，接著會顯示如圖2（b）的對話框。填完相應(yīng)字段，按OK，則生成了拓撲點。

NO：點自動標號，系統(tǒng)會在1～999之間為你定義的點自動標號，用戶如果給出該標號必須在這個范圍內(nèi)并且該號以前不能存在；

R3：表示3D點，如果沒給出，生成的點將投到曲面或當前板架的理論面上；

DU，DV，DX，DY，DZ： 用于沿所選的坐標系移動點；

Direction angles T：如果沒給出（并且R3沒給出），點將投到當前板架的理論面上，如果給出，點將被移動到板架上板的平面上；

Offset in direction T：在T方向離所選的點偏移，如果沒給出，將在所示位置創(chuàng)建點。

1.2 2 Corner

2 Corner指通過參照當前板架或其他板架的角來定義拓撲點。當選擇該選項時會出現(xiàn)如圖3（a）的菜單。選擇1 Thispanel，系統(tǒng)提示指示板架的角，選擇一個或多個角，按oc，接著系統(tǒng)顯示圖3（b）的對話框。

圖2 1 Given菜單

圖3 2 Corner菜單

Offset in direction 1：從所選的角沿邊界的正向移動一個距離定義一個拓撲點；

Offset in direction 2：從所選的角沿邊界的反向移動一個距離定義一個拓撲點；

其余同1 Given中解釋。

1.3 3 Profile Cross

3 Profile Cross指可以通過參照型材的斷面來定義拓撲點。該斷面可以位于當前板架的平面內(nèi)，也可以位于局部坐標系的主平面內(nèi)或位于船舶坐標系內(nèi)。選擇相應(yīng)的型材，按OC，這時在相應(yīng)的型材上會顯示多個型材特征點，指示要被定義為拓撲點的特征點。這時系統(tǒng)顯示圖4的菜單。Offset in direction 1：定義在主方向的偏移；Offset in direction 2：定義在輔方向的偏移；

圖4 3 Profile Cross菜單

Perpendicular offset：沿垂直于型材軌跡線測量偏移，其余同1 Given中解釋。

1.4 4 Intersect

4 Intersect指可以將拓撲點定義為兩個曲線的交點，并且在相交之前總是投影到當前板架的uv平面上。根據(jù)提示選擇兩個相交的曲線后，系統(tǒng)顯示圖5的菜單。

Offset in direction 1：從交點沿曲線1移動一個距離生成拓撲點，正數(shù)時表示沿曲線的正方向，負數(shù)時則表示沿曲線的負方向；

Offset in direction 2：沿曲線2移動；

圖5 4 Intersect菜單

Perpendicular offset：距離m1和m2應(yīng)垂直于曲線1和曲線2量取，其余同1 Given中解釋。

1.5 5 Interpolation

5 Interpolation指通過內(nèi)插兩點來定義拓撲點，該選項用于在兩個已存在的點之間生成一個拓撲點。當選擇菜單時，系統(tǒng)顯示圖6菜單。

圖6 5 Interpolation菜單

Interpolation factor：兩點之間的插值因子，假設(shè)F=0.5，則表示兩點之間的中點；

Offset in direction 1：沿兩點的連線從計算的點進行的位移；

Offset in direction 2：垂直于前個方向或在前個方向的左側(cè)進行偏移得到的拓撲點，其余同1 Given中解釋。

通過以上5種方法得到拓撲點后，就可以儲存拓撲點了。當前拓撲點只局限于一個平面板架內(nèi)，當然也可以參照其他板架和模型中的其他構(gòu)件生成拓撲點。拓撲點的標號為1～999，當和這些拓撲點建立關(guān)聯(lián)時，使用這些關(guān)聯(lián)的標號。

拓撲點可以限制在當前板架的平面內(nèi)，或者板架內(nèi)的板的理論面或所選的板的一側(cè)。這種拓撲點叫二維拓撲點。拓撲點存為板架的屬性，除了點的位置，還有兩個方向矢量，而方向的含義取決于拓撲點的生成方法，這里不再詳述。

拓撲點最常用到的地方就在于用點生成曲線，而曲線在建模過程中是最常見的。在初級建模過程中，定義曲線需要先手工繪制一條曲線，然后再定義曲線，這樣定義出來的曲線一旦需要修改時就要重新手工將其繪制出來再重新定義。這個過程極容易出錯且費時費力。在高級建模中，可以通過拓撲點來定義fillet曲線，定義出來的曲線可以隨時通過scheme語句來做相應(yīng)的修改，從而省去了重復(fù)勞動的過程。同時，由于在船體結(jié)構(gòu)中會經(jīng)常出現(xiàn)相似的結(jié)構(gòu)，遇到這種結(jié)構(gòu)時就希望可以將已建好的模型中能用到的曲線部分或者結(jié)構(gòu)拷貝過來。在這個過程中，如果前期應(yīng)用了拓撲點來定義曲線，或者用拓撲點來定位某些結(jié)構(gòu)，這樣只要將相關(guān)的scheme語句拷貝過來做一些簡單的修改就可以生成需要的曲線和結(jié)構(gòu)了。總的來說，拓撲點最方便的就在于針對后期模型修改時可以減少很多不必要的重復(fù)勞動。

2 肘板連接形式7-Free Position

肘板在船舶設(shè)計中主要是用于構(gòu)件之間的加強。它可以用于板架和板架之間的加強、板架和型材之間的加強，還可以用于型材和型材之間的加強。在初級建模中，主要運用常規(guī)的幾種方法。這些方法針對一般的三角肘板都可以運用。但如圖7中這樣的肘板運用初級建模方法卻是無法做到的，只能以板架形式建模，雖然同樣可以達到效果，但卻麻煩了許多。在高級建模中，卻依然可以通過肘板方式來建模。這里就詳述創(chuàng)建該肘板的方法，也就是連接形式 7－Free Position。

圖7 3個臂的肘板

2.1 連接形式7的規(guī)則（帶有3個臂的肘板）

它是由3個臂組成的肘板，如圖7所示，可以屬于其中任意一個臂的板架?？梢暂斎階和B臂的長度，系統(tǒng)會按固有的肘板標準自動計算。如果不輸入B，系統(tǒng)會按內(nèi)部的肘板標準計算B的值。

激活相關(guān)板架，執(zhí)行命令Planar＞Model＞Create，選Bracket選項，系統(tǒng)顯示圖8的菜單。

圖8 3個臂的肘板菜單

選7 Free position，系統(tǒng)會顯示選擇肘板類型菜單。選KPV類型的肘板，系統(tǒng)會顯示一個菜單，該菜單用于決定肘板的平面。選擇完肘板平面后，系統(tǒng)會顯示定義肘板中臂的選項。對于肘板的A和B臂，顯示同樣的菜單如圖9（a）所示。定義肘板臂后，系統(tǒng)會顯示圖9（b）的菜單，輸入B的值和輸入D的值。輸入厚度，按OK。系統(tǒng)會顯示定義NOTCH和PROFILE的菜單。根據(jù)規(guī)范要求，輸入相應(yīng)的數(shù)值，肘板就創(chuàng)建完成了。

圖9 3個臂的肘板臂選項菜單

圖10 帶有2個臂的肘板

2.2 連接形式7的規(guī)則（帶有兩個臂的肘板）

它是由3個臂組成的肘板，如圖10所示，可以屬于其中任意一個臂的板架。通常情況下必須輸入A和B臂的長度，只有當“Panel+Profile”選項用于定義臂的位置時，才可以不輸入臂的長度，系統(tǒng)會自動計算。

該方法主要是避免了創(chuàng)建板架的過程，因為創(chuàng)建板架需要較多的輔助工作，同時當這種肘板出現(xiàn)較多時，如果通過板架來建模，將需要創(chuàng)建很多的板架，費時費力。但通過創(chuàng)建肘板的方式來建模時，只需要拷貝該肘板的語句，修改相應(yīng)的拓撲關(guān)系就可以完成這一系列的工作，省時省力。

3 結(jié)語

TRIBON的設(shè)計數(shù)據(jù)是直接與生產(chǎn)緊密聯(lián)系在一起的，因此在實際設(shè)計過程中，需要不斷協(xié)調(diào)并經(jīng)常修改模型數(shù)據(jù)。如果前期僅運用初級建模的方法建模，在修改時很多都要刪除重新來建，從而增加了設(shè)計人員的工作量，大大降低了工作效率。運用高級建模中的一些功能，只需要修改某個邊或者某個點就可以將模型修改到位，由此就可完全體現(xiàn)出TRIBON M3高級建模功能的優(yōu)勢。本文僅對TRIBON M3船體高級建模中最實用的幾個建模方法進行介紹，旨在提醒各位同業(yè)者在應(yīng)用TRIBON M3時，最大化地探索并應(yīng)用該軟件的高級應(yīng)用部分，不斷提升設(shè)計效率和質(zhì)量。

［1］劉玉君，汪驥，張雪彪，等.計算機輔助船體建造［M］.大連：大連理工大學(xué)出版社，2009.