应用TribonM3生成侧推导流槽和喇叭板的曲面

钮会武 杨波 刘方杰

摘 要：本文结合某船侧推线形的特点阐述在TribonM3中生成侧推导流槽和喇叭板的Surface方法。

关键词：导流槽；喇叭板；曲面

中图分类号：U671.99 文献标识码：A

1 前言

目前的船舶市场竞争激烈，随着船型的不断优化，为了提高船舶的回转性能，侧向推进器的应用越来越广泛。侧推的横向筒体结构与船体相交，其开孔破坏了原本光顺的船体外壳，为了更好的过渡并减少阻力，一般在侧推筒体和外板相连处增加喇叭板，并在后方一定范围内的船体外板上增设导流槽，这些结构无疑给船体设计和建造带来了很大的麻烦。

以往在船舶生产设计中，侧推的放样是由手工完成，其做法是根据设计院给定的侧推线形图结合船体曲线，利用投影关系求出所需剖面的喇叭板和导流槽的形状，再对其进行展开、制作样箱等。该做法效率和准确度较低，并且与之相连的加强结构也很难准确建模。

我们知道，在Tribon中外板设计和平面结构建模都有完整且光顺的Surface外壳做依据，所以准确、快捷。可以设想，如果将侧推的喇叭板和导流槽生成完整的Surface曲面，将会对该处的外板放样和侧推周围的结构建模及放样工作带来很大的方便。在实际操作中，TribonM3可以生成这样的曲面。如果用Lines模块来生成侧推曲面的话，则相当繁琐和困难，用Surface模块来做则简单很多。侧推喇叭板和导流槽有很多种形式，本文仅结合某船的实例介绍在Surface模块中生成侧推曲面的过程。

2 生成喇叭板和导流槽曲面

2.1 侧推曲面形状分析

在做侧推曲面之前，要先搞清楚曲面的空间形状以及曲面的特征，然后找到生成曲面最简捷的方法。一般喇叭板和导流槽是由近似圆台或圆柱及其它相对规则的曲面相交或相贯组成。但本船侧推相对比较复杂，所给条件如下：侧推筒体中心距基线3 200 mm，筒体外径2 082 mm（见图1）；筒体两侧喇叭口与筒体母线成30°夹角并交与船体型线，（见图3）；筒体中心线与斜平面BAC交与点A，点A距纵中剖面2 000 mm（见图3）；点A距基线3 200 mm，斜平面在水线面上的投影与横剖面夹角为87°（见图2）；点A在横剖面上与水线的夹角为65°（见图3）；导流槽是直径为 7200mm的圆柱体与船体相贯形成的，圆柱体的中心线坐标为：FR197肋骨处，距中线面6 107 mm、距基线969 mm，FR201肋骨处，距中线面5 548 mm、距基线

1 827 mm（见图1）。

由以上视图不难看出，该侧推是由三个较规则的曲面组成：筒体曲面、喇叭板曲面和导流槽曲面。筒体为圆柱面；喇叭板则为近似圆台的曲面，其中筒体和喇叭板的交线就是斜面ABC与筒体的交线；导流槽为斜放的圆柱与船体相贯生成的曲面。

2.2 曲面生成

根据以上曲面空间形状的特性，最简单的方法就是分别做出三个较规则的曲面，再将它们进行适当的操作，和船体外壳组合在一起。具体操作流程如下：

（1）侧推筒体

打开surface模块，设置好坐标系和单位参数。在以上图示位置做直径2 082 mm、长度3 000 mm的圆柱；在XZ平面内做5 000×5 000 mm的平面，将平面中心移到原点，分别绕X轴和Z轴旋转25°和-3°，然后平移得到图3中的平面ABC；用平面ABC切除圆柱舷侧多余的部分，并做出平面ABC和圆柱的交线L1。该圆柱即为侧推筒体曲面，而交线L1即为合成喇叭板曲面与筒体交线。

（2）喇叭板

喇叭板是与筒体母线夹角30°的圆台，与筒体交线为L1。该圆台的母线、法线和顶点都很难找到，直接做非常复杂，本文通过几何作图的辅助方法，找出存在于该曲面上的两条曲线来合成曲面，如图4所示。

做直径为3 600 mm、长度4 000 mm的圆柱（圆柱长度上要伸出船壳），其轴中心线与侧推筒体相同。在横剖面上分别过筒体上下顶点B和C做直线与筒体母线夹角30°，和圆柱面相交于点E和G，经测量直线EG与轴中心线夹角75°，且交点距船中3 315 mm；同理，在水平面上所得交点连线与轴中心线夹角为88°。有了以上几何作图得出的数据，就可以做喇叭板曲面了。先做该直径3 600 mm的圆柱，然后在XZ平面内做5 000×5 000 mm的平面，将平面中心移到原点，分别绕X轴和Z轴旋转15°和-2°，然后平移到图4中的平面EFG位置，并做出平面EFG和圆柱的交线L2，L2即为喇叭板所在曲面与3 600 mm圆柱面得交线，因此 L1和L2都存在于喇叭板曲面上；用Formed命令将曲线L1和L2连成曲面，做出该曲面与船体外壳的交线L3；重复用Formed命令将曲线L1和L3连成曲面，该曲面就是喇叭板曲面，且L3即为喇叭板与船体外壳的交线。

（3）导流槽

按照给定的位置做出导流槽圆柱的中心线，沿着中心线做直径7200mm的圆柱，该圆柱与船体外板相贯。

将这些曲面与船体曲面进行适当的布尔操作运算，把它们与船体外壳组合在一起，最终生成带侧推曲面的船体曲面。图5为在Surface中生成的侧推曲面。

3 结束语

该船的生产设计已完成，并用于实船的建造，侧推曲面处线形光顺，施工顺利。由此可见，Surface生成的侧推曲面可直接用于结构建模、板缝生成、外板展开及制造样箱等生产设计工作，并大大的提高了设计的效率和准确性。另外，还可以用Surface模块来生成其它船舶附体的曲面，如尾轴出口、舵叶、导流罩、甲板等，此方法准确、简单、快捷。

参考文献

[1] TribonM3培训教材