TribonM3_版型线手册_lines

摘 要

计算机技术的进步，使得造船技术得到迅猛发展，传统的造船方法已不能满足现代造船大型化，复杂化，高技术化需要。因此使用软件在计算机上造出一艘数字化船舶，成为造船技术的发展的新趋势。

由瑞典KCS公司推出的Tribon M3造船软件，应用越来越广泛。该系统是世界上著名的计算机辅助设计与制造软件之一，利用它可以使设计工作极为精确而快速的进行。

本文的主要内容是以220KW测量船为例介绍基于Tribon的初步设计，包括利用Lines模块进行型线设计；利用Surface & Compartment模块介绍封闭船体的生成，同时对船体内部进行舱室划分；最后利用Calc & Hydro模块对静水力曲线、横剖面面积曲线、可浸长度、稳性横截曲线、完整稳性及破损稳性等进行计算。

关键词：Tribon M3；220KW测量船；型线设计；静水力计算

小弟也刚学T R I B O N不久，当初学线形的时候。这个教材给了我很大帮助。但这个教材是M2的和M3有一些出入，当初给了我很大困惑。已经有好几位朋友向我反映这个问题了。如是我就结合自己的学习经历给这个教材修改一下，不到之处还望见谅。

ABSTRACT

Along wit h the developm ent of c omputer, shipbui lding technology ha s been advanced r apidly. The tradition m ethod of shipbuilding can not m eet the needs of modern shi p industry. So it is more and mo re popula r to use software in the field of shipbuilding.

The system of Tribon M3 which was developed by the Swedish KCS c ompany is widely us ed now. I t is one of the most popula r com puter aided design and manufacture software that can make our work more quickly and accurate.

The key point of this content is t o take the 220KW Survey cra ft for example, to introduce the preliminary design based on Tribon.

The thesis includes lines design using Lines m odule, subdivision using Surface & Compartment module, Calcul ating of Hydrostatics, Sectional Area Curves, Cros s Curves, Floodable Length, Stability of intact and damage condition, etc, using Calc & Hydro module.

Key words: Tribon M3; 220KW Survey craft ; lines design; hydrostatics

目 录

第1章绪论 (6)

1.1数字化造船的概念 (6)

1.2TRIBON系统概述 (6)

1.3220KW测量船的设计内容 (7)

第2章LINES基础 (8)

2.1常用工具栏 (8)

2.2创建一个LINES文件 (9)

2.3参数设置 (9)

2.4创建 B OUNDARY曲线 (10)

2.4.1 创建Stern Profile（艉中纵剖线） (10)

2.4.2 创建StemProfile（艏中纵剖线） (15)

2.4.3 F.O.B(平底线)和F.O.S(平边线) (17)

2.5本章小节 (17)

第3章控制线和初步横剖线 (18)

3.1创建控制线 (18)

3.1.1 创建尾封板 (18)

3.1.2 创建甲板边线 (20)

3.1.3 创建折角线 (25)

3.1.4 创建隧道顶线和隧侧底线 (26)

3.2初步的横剖线 (26)

3.2.1 创建横剖线线数据文件 (27)

3.2.2 生成横剖线 (31)

3.2.3 初步光顺横剖线 (34)

3.3本章小节 (37)

第4章 3D光顺 (38)

4.13D光顺概述 (38)

4.1.13D光顺的过程 (38)

4.2分割船体 (39)

4.3创建3D曲线 (40)

4.3.1 创建Cline (41)

4.3.2 创建3D曲线 (43)

4.3.3 比较横剖线 (43)

4.4光顺P LINE (45)

4.5插入水线和纵剖线 (46)

4.6本章小节 (48)

第5章END SURFACES (49)

5.1水线末端的控制概述 (49)

5.2使用E ND S URFACES控制曲线末端 (49)

5.2.1 定义radii曲线 (49)

5.2.2 生成End Surface (50)

5.2.3 拟和水线到End Surface (51)

5.3更新S ECTION (52)

5.4合并文件 (53)

5.5本章小节 (53)

第6章SURFACE PATCHES (54)

6.1P ATCH生成的规则及约束 (54)

6.2P ATCH边界的创建 (56)

6.3创建C RANKED P LINE (57)

6.3.1 创建Cline (58)

6.3.2 创建Pline (58)

6.4生成P ATCH (61)

6.5检查P ATCH的精度 (62)

6.6检查P ATCH的连续性 (63)

6.7输出DML文件 (65)

6.8本章小节 (66)

第7章分舱 (67)

7.1封闭船体(E NVELOPE)的生成 (67)

7.1.1 合并Patch (67)

7.1.2 创建甲板 (69)

7.2划分舱壁 (72)

7.3生成舱室 (77)

7.4本章小节 (79)

第8章静水力计算 (80)

8.1导入文件 (80)

8.2基本参数设置 (82)

8.3船型计算(F ORM C ALCULATION) (83)

8.4浮态和稳性计算 (84)

8.4.1 完好状态下的浮态和初稳性计算 (84)

8.4.2 机舱破损时的浮态和稳性计算 (87)

8.5本章小节 (88)

结 论.....................................................................错误！未定义书签。参考文献.. (89)

致谢.....................................................................错误！未定义书签。附 录.. (90)

第1章绪论

1.1 数字化造船的概念

计算机技术在船舶及海洋工程的设计和建造中的应用在我国已有近30年历史。随着计算机软硬件技术的飞速发展，在船舶及海洋工程中的应用技术也是日新月异，但仅仅是用键盘和鼠标代替原来的铅笔、圆规和尺而已。绘图的效率是提高了，但设计的本质并没有真正得到计算机技术的辅助，所有数据的处理几乎全部仍由手工完成。

改革开放将造船业推向国际市场，原有的粗放式造船工艺，使得产品在质量、周期、成本等差距而难以参与国际市场竞争。船舶市场的国际竞争愈来愈激烈, 设计周期越来越短, 设计深度又越来越深。

基于上述情况，使用高科技手段造一艘数字化船势在必行。

“数字化造船”就是以造船过程的知识融合为基础，以数字化建模仿真与优化为特征，将信息技术、先进的数字化制造技术、先进造船技术和现代造船模式，综合应用于船舶产品的设计、制造、测试与试验、管理和维护全生命周期的各阶段和各方面。通过数字化、集成化、网络化船舶产品的开发、设计、测试与试验、制造和管理平台，使船舶产品实现以数字建模和数字样机为核心的数字化设计，以生产制造与生产过程数字控制为核心的数字化制造、以虚拟样机和数字仿真为核心的数字化测试与试验、以现代造船模式和业务流程建模为核心的数字化管理，从而实现“数字化造船”。

90年代中后期，国际先进的造船软件如TRIBON、CADDS5系统开始引进并应用，骨干船厂应用三维建模技术建立产品电子信息模型。新技术的应用使国内造船水平上了新的台阶，产品建造总周期得到了有效缩短，产品建造质量明显提高。

1.2TRIBON系统概述

瑞典Tribon公司推出的Tribon M3船舶设计建造信息系统，可在计算机上进行三维设计，依据相关数据造一艘完整的“数字船”模型。鼠标一点，从电脑上不仅能看到船体的外部形状和设施，船舱内部的设备和管线，还可看到船体在模拟的大海中航行的状态。

采用Tribon M3信息系统设计建造船舶，可使设计单位、船厂节约大量的时间和成本。在基本设计阶段，其良好的协调功能，可使船舶内部设计与外部设计

同时进行；在详细设计阶段，该系统能高效地处理加工具体船型所需要的全部信息和文件；在零部件加工和装配阶段，其高质量的加工信息，可将设计工作最大限度地转移到生产环境中。

目前，世界上有300多家造船企业、船舶设计公司采用了Tribon系统，我国有25家船厂、设计院和高校采用Tribon系统建造设计船舶。国内一家船厂采用Tribon系统，将船、机、舾、涂等多个专业模块放在同一数据库中进行三维设计，建立电子产品模型，形成完整的数字船，单船设计效率提高30%，差错率减少80%，周期缩短近40%。

基于TRIBON软件经过不断消化吸收和二次开发, 逐步扩大了造船CAD/CAM的能力。Tribon M3系统是世界上著名的计算机辅助设计与制造软件之一，该系统有11个功能模块组成，其中包括了船体放样、号料套料、管道设计等功能。利用它可以使设计工作极为精确而快速的进行，这将有助于达到减少成本和缩短交货时间的双重目的。

Tribon M3 LINES是Tribon M3系统为设计和制造目的的船体线型定义的主要组件。它的使用者可以快速地设计光顺的大部分船型——包括不对称船型和多体船等复杂船型——直接达到生产的要求。使用者也可以应用已存在的船体型线作为母型进行新的生产设计。

Tribon M3 LINES是基于正交的网格和3D曲线的。正交的网格和3D曲线被用来生成双三次B-样条曲面(bi-cubic b-spline surface)，以形成连接海洋结构物计算，钢构架和舾装的设计和生产的系统。

1.3220KW测量船的设计内容

220KW测量船是内河工作船，属B级航区，船型有以下特征：

1、主尺度：设计水线长L WL 34米；型宽 B 7.2米；

型深 D 2米；设计吃水 T 1米

2、双机双桨船，采用双球艉浅隧道

3、B/T=7.2/1=7.2很大

对于该船的初步设计主要包括，在已知该船型值表的基础上，通过使用TRIBON造船软件中的Lines、Surface & Compartment、Calc & Hydro三个模块完成对船体型线的光顺、船体曲面的生成、船体内部舱室的划分、以及相关的一些静水力计算。

第2章 Lines基础

TRIBON M3 Lines 是为了设计和生产目的对船型进行定义的主要模块。使用TRIBON M3 Lines，可以迅速设计出光顺的船型，包括一些复杂的船型，如不对称船型和多体船。已有的型线也可以作为母型进行新的设计。

2.1 常用工具栏

1、标准工具栏 standard

图2.1

从左到右依次是宏编辑器、添加窗口、查看、渲染、选择曲线、参数设置、创建、插值、2D创建、3D创建、编辑、曲线末端控制、曲面。

2、视图工具栏view

图 2.2

从左到右依次是横剖视图、水线视图、纵剖试图、立体试图、放弃缩放、放大、缩小、局部放大、上一个缩放、下一个缩放、清空、刷新。

3、显示工具栏

图 2.3

从左到右依次是显示所有曲线、显示边界线、显示水线、显示纵剖线、显示Knuckle线、显示Tangent线、显示Pline、显示Cline、显示曲面边界、显示曲面、显示End Surface。

4、编辑工具栏

图 2.4

从左到右依次是放弃、重做、拟和、显示点、显示曲线、显曲率半径、显示曲线包洛线、显示曲线节点、选择曲线、接受曲线、放弃曲线。

5、识别工具栏

图 2.5

从左到右依次是查询曲线名称、按一定范围查询名称、查询曲面名称。2.2 创建一个LINES文件

点击开始菜单->程序->TRIBON M3->Lines，启动TRIBON M3 LINES。在菜单栏上选择file点击下面的new新建一个*.blines文件。在对话框中选择保存的目录，输入文件名“220kw测量船”按下保存。

图 2.6

2.3 参数设置

创建好一个文件后，接着就是设置使用参数。

点击标准工具栏中的图标,或者在中打开User Parameters。在Particulara中设置这条船的具体参数。

在Lines中，沿船长的纵向坐标(X坐标)有3种选择，Distance（距离）、Frame （肋骨号）和Station（站号）。在弹出对话框(图2.18)中选择Data se t叶，选择Distance并确定（一般默认就是这个）。

图 2.8

2.4 创建 boundary曲线

在TRIBON M3 LINES中有很多曲线类型，它们有各自的职能并与其他的曲线相联系或者制约其它曲线。

在先期的创建过程中，Boundary曲线一般包括：Stern Profile（艉中纵剖线）、Stem Profile（艏中纵剖线）、F.O.B(Flat of Botto m平底线)和F.O.S(Flat of Side平边线)四条曲线。这四条曲线是所有曲线中优先级最高的曲线，它们对船舶的长、宽、高进行了限定。

2.4.1 创建Stern Profile（艉中纵剖线）

Boundary曲线，以及Knuckle线，Tangent线等曲线的创建主要是通过Create 对话框来实现的。点击标准工具栏上的Create图标。弹出如图2.9所示的对话框。

选择Curve Points页，在Type下拉菜单中选择Stern Profile。Stern P rofile属于Boundary曲线，为专用曲线，无须命名。可在下方图表中直接输入Stern Prof ile 的坐标值，也可点击下方的Import按钮，选择从文件输入，着需要之前做一个数据文件，如*.dat。

图 2.9

上面的操作已经生成了一组点，下面将用这些点拟合出一条曲线。首先点击视图工具栏中

的图标，将当前视图改为BUTTOCK，再点击编辑工具栏中的图标，将输入的坐标拟

和成一条曲线。如图2.10。

图 2.10

很明显上面生成的曲线需要修改，点击标准工具栏中的编辑按纽，在弹出的对话框中选择Fitting叶，对曲线上的点的类型进行修改，在TRIBON M3 LINES 中点的类型有三种，为Knuckle点(折角点)，Tangent点(切点)，和Ordinary点(普通点),其中Tangent点、Knuckle点可以设置角度。如图2.11，

需要将某些点的类型进行改变。

图 2.11

在Fitting叶下选择Knuckle选项，并点击Point Type按纽，开始选择要改变类型的点，左击选点，右击结束选择。

图 2.12

再选择Fitting叶下选择Tangent选项，将和基线相切的点的类型设为切点，由于该点之后应为一直线，因此在此切点设0度，方法是点击Fitting叶下的Angle ON，设置角度值为0度，点击Point Type按纽，左键选取此切点，右键结束选择。

点击编辑工具栏中的按纽，重新拟合曲线，点击视图工具栏中的按纽，或右击窗口空白处，在下拉菜单中选择Redrew，刷新窗口，

可以看到重新拟合后的曲线。如图2.13。

图 2.13

很明显图2.13中两个Knuckle点之间应为直线，故应该删去这两点之间多余的点，点击标Edit 对话框上的Points页，点击Remove按钮，左键选择要删除的

点，右键结束选择，重新拟和曲线，并刷新屏幕。点击编辑工具栏上的按钮显示曲线的曲率半径，检查曲线是否光顺，如图2.14。

图 2.14 在标准工具栏中选择User Params，在弹出对话框中选择Curve叶。

图 2.15

Tufts项，其中，Tufts Per控制曲率蔟的疏迷密程度，值越大，曲率蔟越密；Curvature控制显示的曲率蔟的长短，值越大，曲率蔟越长。在Tufts P er中键入50，在Curvature中键入15，然后确定，并刷新。如图2.16：

图 2.16

可以看出曲率簇的边缘过渡并不是很平滑，所以需要对其进行一定的光顺。

光顺有手动光顺和自动光顺。点击打开编辑对话框，选择Curve叶，在最下方Tolerance中填入公差值为0.001，此值为自动光顺时每次移动的位移量，点击下方Auto Fair,即开始进行自动光顺，同时刷新屏幕，反复操作，可见曲线逐渐光顺，见图2.17。这时如果拟合曲线，刷新后会发现，曲线并没有得到光顺，曲率分布还是原来的样子，这是因为自动光顺时，曲线已经不再经过输入的坐标确定的点(除了曲线的端点)。

图 2.17

这时如果拟合曲线，刷新后会发现，曲线并没有得到光顺，曲率分布还是原来的样子。这是因为Auto Fair的运算法则是直接处理B-spline的Knot(节点)，而不是输入的数据点，所以曲线已经不再经过输入的坐标确定的点(除了曲线的端点)。放大数倍后如图2.18。这时需要将原来的输入点移到自动光顺后的曲线上，方法是选择编辑对话框中的Ponits页，图2.19，在第2栏中选择All，再点击Move 按钮，这时再拟和曲线，刷新屏幕，可看出曲线已经被光顺。

图 2.18 图 2.19

单击编辑工具栏上的按钮，接受曲线，在弹出的对话框(图 2.20)中选择Accept，接受曲线，这时查看曲线栏(图2.21)发现在Boundary下已经存在了Stern Profile。

图 2.20 图 2.21

对于自动光顺，需要注意的是光顺的次数不要太多，而且Tolerance也不能太大，这是因为自动光顺的总趋势是使曲线向直线变化，次数太多的话，会使曲线偏离原来的形状。

2.4.2 创建StemProfile（艏中纵剖线）

Stem Profile的创建方法和Stern Profile相似，在Create对话框中电击Import 按钮，选择之前已经录入坐标的数据文件stern.dat。

图 2.22

这个DAT文件的内容是这样的：

90.0000 0.0000

18 3.5000 0.0000 K

18 3.5000 7.9999 T

180.0000 11.5000 T

180.0000 12.0000 T

180.6500 14.0000 T

18 3.5000 18.0000

可以说DAT格式的文件是没格式的.K、T是点的类型可要可不要。可以加载进来后再设。

相应点的类型可直接在Type下拉菜单中修改。如图2.23

图 2.23

点击Create生成曲线，点击，显示点，并显示曲率半径，注意到在1米水线以上艏纵剖线应为直线，如图2.24。

图 2.24

点击Edit，在弹出的对话框中选择Points叶，点击最下方的Line按钮，图2.25，按提示操作，选取直线的两个端点。修改后的曲线如图2.26。很明显曲线需要一定的光顺。可以采用移动点和删除一些点来完成。

图 2.25

图 2.26

对Edit中Points叶的第2栏进行如图2.27的设置，为移动横坐标次移动0.001米，点击Move开始选取要移动的点，左键选点，右键结束选择，对图2.28中所示的点进行移动，左击该点3次后，重新拟和并刷新。进一步光顺后接受曲线。

图 2.27

图 2.28

2.4.3 F.O.B(平底线)和F.O.S(平边线)

F.O.B(Flat of Bottom)和F.O.S(Flat of Side)的创建会在以后的章节中提到。

2.5 本章小节

本章主要对tribon m3 的使用做了简要的介绍，包括主要工具栏的介绍，以及如何创建一个新的lines文件，如何对主尺度的设置和主要参数的设置，并创建若干的边界线，如艏中纵剖线，艉中纵剖线，对tribon中创建曲线的方法，以及tribon 中常用的光顺方法，如删除多余控制点，改变个别点的类型，自动光顺，手动移动相对坐标等方法，进行了介绍。

第3章控制线和初步横剖线

3.1 创建控制线

作为边界线Boundary的补充，有必要创建一些初始的3D控制曲线，如折角线Knuckle和转圆线Tangent，不像边界线Boundary，系统会赋予一个标准化的名字，使用者必须指定一个名字来用于区分每条3D控制线。所采用的名字最多有8个字符，并且必须以字母开头。如果要用一条3D曲线生成一条angle curve(角度线)，那么它的名字不能超过6个字符，因为系统要增加两个字符以命名angle curve。

3.1.1 创建尾封板

由于本船的尾封板属于3D KNUCKLE控制线，需要先创建两条2D曲线CLINE来合成，这两条CLINE应为尾封板曲线在两个不同的视图的投影，点击CREATE按钮，在下拉菜单CURVE POINTS页，TYPE下拉菜单中选择CLINE。

图 3.1

命名为btran，点击Import输入之前已经录入坐标的数据文件，左键Create 生成曲线，在Buttock视图中显示曲线，如图3.2。接受曲线。

图 3.2 图 3.3

WTRAN,如图3.3。注意在V=0.6处有一个TANGENT点，在V=0.02处有一个KNUCKLE 点，因此要在这两个V处插入点，方法是，在EDIT对话框的POINTS叶的第4栏中单选V，并填入该点的纵坐标值，点击INTERP INSERT按钮，即完成插值。如图3.4。改变点的类型，然后经过计算确定出该点的X方向坐标，并对其进行修改即可。

图 3.4

显示曲率半径，并对其进行光顺。接受曲线。

现在，尾封板在水线视图，和纵剖线视图的投影曲线已经生成，接下来要做的就是将这两条2D曲线合成为一条3D knuckle控制线。方法是在标准工具栏中选择3D

Construction 按钮，在弹出的对话框中选择Merge叶，如图3.5所示。

在Curve下拉菜单中选择曲线类型为knuckle，命名曲线的Name为tran，在Master 下拉菜单中选择Buttock，在Slave下拉菜单中选择Waterline，这是会在Master、Slave两个窗

口中显示出能够合并的曲线清单，分别在两个窗口中选出要合并的曲线，如图3.5。点击Create开始创建。

这时如果出现错误提示，说明两条待合并的Cline不匹配，需要Cline的边界进行检查。查看点坐标的方法是在Edit对话框中选择Query叶(图 3.6)，选择Cursor，点击Coordinate按钮，左键选择点，右键结束选择，图 3.5 查询结果会在输出窗口中显示。

图 3.6

对两曲线的对应点的坐标修改一致后，合并后的曲线如图3.7。

图3.7

3.1.2 创建甲板边线

甲板边线的创建也是3D曲线，可以通过两条Cline合成来实现，但有一点要注意，由于甲板边线贯穿整个船长，如果只用两条Cline来合成，有时会出现错误。所以将甲板边线分成3段创建，中间直线部分做一段，首尾各做一段。

这里以艏段为例，在艏部有艏升高甲板，纵剖视图如图3.8所示。