巧用Tribon系统实现节能鳍生产设计

俞世尧

(舟山市龙山船厂有限公司，浙江 舟山 316131)

节能鳍可帮助船舶降低2%～5%的能耗。以1艘2.5万DWT船为例，采用这一装置后，其每航行100 n mile便可节省燃油200～300 kg。以5 000 元/吨燃油计算，航运公司只需3～8个月就能收回用于节能鳍的投资。特别是将节能鳍安装在中低速船舶，船体尾部肥大、伴流不均的船舶，以及螺旋桨毂涡较大、螺距较大的船舶时，节能效果更为明显。业界专家指出，此项技术装置也可以在旧船上安装，仅需在船舶进坞保养时将原来的导流帽换为节能鳍即可。在节能减排法规越来越严的背景下，未来不管是现有船舶还是新造船舶，安装节能鳍势必会成为船东采用的措施之一，其有广阔的市场应用前景。

该节能鳍安装在一艘约为2.5万DWT的散货船的船尾外板两侧，左右对称各3组(单舷分A组、B组、C组)，共6片鳍。安装区域分布在机舱区外板上，高度位置介于机舱双层底至机舱下平台之间，由于此区域船体线型比较大，而且各片鳍所在面在左右方向和艏艉方向都是倾斜的，情况比较复杂。大部分修船企业进行船体型线放样时，主要依赖CAD软件来进行，而CAD只能处理正交平面内的线型，针对节能鳍所在的双向倾斜面的线型无法进行放样和光顺处理。

针对上述难题，我们采用Tribon M3系统强大的船体线型光顺、船体曲面和结构建模功能来实现节能鳍的生产设计。

1 设计方法和步骤

1.1 新工程的建立

由于我们只需要用到Tribon系统的船体功能，并不涉及其它专业模块，所以只需将Tribon系统自带的样板工程M3sp文件夹数据拷贝到系统Projects目录下并重新命名为新的工程(BH)，复制样板工程D065M3sp.SBD文件，并改名为D065BH.SBD。SBD文件包含大量系统信息，是必须配置定义的文件。

打开D065BH.SBD 文件，将各项目路径中的M3sp改为BH，将各项目名的sp改为BH，修改完毕后存盘; 然后将C:TribonM3ProjectsBHDEF 目录下的endcuttab.dat文件中语句600' SPENDCUTTAB' 修改为600 ' BHENDCUTTAB'；接着修改sj001.SBD中的ENDCUTTABLE、HULLFORMREF、STRUCTUREREF，对应的值分别为BHENDCUTTAB、BHHULLREF、BHSTRUCTREF；最后在 C：TribonM3ProjectsBH 目录下建立一名为TID的文件夹，用于存放后面Lines模块释放出来的船型文件。

打开Project Selection程序，选择刚新建的工程BH，至此，新的工程建立完毕。

1.2 船型项目的建立

使用TID Project Tool工具创建船型所在目录，并输入各设计缺省参数 (如主尺度等)。注意在新建船型前，需要在左侧船型项目树上方勾选Stand-alone选项。

执行Project菜单→New，输入船型名BH及船型路径，点OK后，会自动弹出Design Defaults窗口，在Particular页输入目标船型的各主尺度参数，然后再点击Units页，设置Units单位为metres(米)， Decimal(小数点)为4位；如果填错，可以执行Design菜单→defaults…，来重新启动窗口修改。

最后，在左侧船型项目树上的新建船型项目处点鼠标右键，点选Select，至此新的船型创建完成。

1.3 船型型线光顺与曲面生成

1) 首先将肋骨型线图转换为CAD格式。由于我们只需要得到节能鳍区域的外板线型，所以在转换成CAD格式后，要将其它区域的肋骨型线删除，这里取FR11～FR25，且距基线8 000 mm之下的外板线型，此区域能完全覆盖节能鳍区域并有一定范围的延伸以保证线型精度。

2) 将涉及到的CAD肋骨线按距离艉垂线的值从2D转换成3D布置，然后另存成CAD的DXF格式。注意在CAD中所有型值点是参照自世界坐标系，非用户坐标系，并且必须保证肋骨线是多段线，非样条曲线。

3) 利用Tribon自带的DXF To Britfair程序工具，将DXF的3D肋骨线转换成Lines模块能读取的BRI型值文件。再用Britfair Edit程序读取BRI型值文件，检查型值点是否正确与完整。如果型值点有不全或错误，则需要检查DXF文件中的线条是否有错误和遗漏。

4) 启动Lines模块， 选File菜单→New，输入新设计的名字为BH，再点File菜单→Use→Offset Data，读入上面转出来的BRI文件，然后调出Fairing对话框，在Fit页中点选Section、All、Design、Accept，最后点Apply拟合肋骨型线，得到初始肋骨型线示意图见图1。

图1 初始肋骨型线示意图

5) 在Lines模块检查每根肋骨线的光顺性，显示曲线的曲率，检查曲线走势，删除近点、波峰点、波谷点。得到光顺的肋骨线后，按500 mm一档插值出水线，先保证水线和肋骨线的光顺性，然后再通过水线和肋骨线按500 mm一档插出纵剖线，并检查纵剖线的光顺性，光顺纵剖线时要保证肋骨型线上的型值尽量少改动，调整水线上的型值。纵剖线光顺后，再通过肋骨线和纵剖线，插值出水线，此时插值出来的水线应该是相对光顺的。需要指出的是，插值的步长值不一定取500 mm，可以视线型复杂情况增加和减少，对于线型变化大的地方可以取250 mm一档甚至更小值。

6) 打开Lines模块中的PACE(Patch and Curve Editor)工具界面，以FR11往艏100 mm、FR17往艉100 mm、FR25往艉100 mm的3条横剖面线，加上距基线1 000 mm、3 000 mm、5 000 mm、7 000 mm的4条水线为Patch边界和网格，自动生成Patch，并检查Patch的精度和连续性。检查Patch的精度，选Lines中的Patch工具条，在出现的菜单中，选Check选项页并选上Points单选钮，选择要检查的Patches， 然后按Check按钮，系统会自动输出检查后的结果；检查Patch的连续性，选择Boundary单选钮。

对于曲面的精度，一般平均偏差小于1.5 mm、最大偏差小于10.0 mm时，曲面是可以接受的。对于曲线的连续性，如果连续性正确，则只有外边界高亮度显示；如果内部的边界线高亮显示，则用户需要检查有关Patch的连续性，否则，该曲面不能用于后续的建模工作，因为曲面可能会存在断点或重叠。检查完毕后，最终生成的曲面示意图见图2。

图2 最终生成的曲面示意图

7) 船体曲面生成后，通过Lines模块Hull Form View树定义船型文件。将鼠标放在Hull Form Definition上，按鼠标右键，弹出选Create并输入船型的名字为Bhhull，按回车键。船型定义创建后，相应的Patch就可以收集到船型定义中，Patch收集到船型定义后，可以释放船型，用鼠标在船型名字上按右键弹出菜单，选Release释放，船型操作步骤示意图见图3。船型释放后，会在TID文件夹下产生一个名为Bhhull.dml的船型文件，供后面建模模块调用。

图3 船型操作步骤示意图

1.4 节能鳍建模与出图

1) 在建模之前，需要先启动曲面服务，以便于Planar Hull模块调用船型曲面。执行开始菜单→Tribon M3→Administration Tools→Control Panel，进入控制面板后，选择Tribon M3 Surface Server maint，打开后在TID页面的Start in选项指定船型文件所在路径：“C:TribonM3ProjectsBHTID”，点击确定。

2)打开Planar Hull模块程序，执行菜单Planar→View→Creat，在Plane类型里选择3 Points，输入各个节能鳍对应的3点定位坐标，确定一个平面并得到该平面与船体曲面的截线，以此得到节能鳍在外板上的线型，然后根据节能鳍图纸描述剩余的外形轮廓以完成建模。节能鳍模型三维效果示意图见图4。模型可通过Planar Hull模块的零件分离功能生成零件以进行套料，然后生成数控切割指令供车间下料。

图4 节能鳍模型三维效果示意图

3)有了模型和零件，按照设计惯例进行出图。注意要在图纸中清楚标识节能鳍的具体安装定位坐标，以方便现场定位。

2 结束语

经过生产实践和现场检验测量，通过Tribon系统设计的节能鳍在实际安装时，与外板匹配精度高，无任何边缘修割。相较于以往现场取样，此方法极大方便了现场施工，省时省力，还能做到提前下料，提升了生产效率。用此方法进行生产设计还原了真实船体外形，能任意剖切船体曲面，还可对双曲外板自动进行展开，因此该方法还可推广应用到其它船体改装工程，例如海损船修复工程，这将有助于提升我厂在修船市场的竞争力，并为承接更多的改装订单提供切实的技术保障。