一種船體結構三維模型製作方法與流程

2023-05-05 22:08:41

本發明涉及一種船體結構三維模型製作方法，屬於船舶模型及其製作領域。

背景技術：

傳統的船體結構三維模型製作方法，一類是使用鐵質、木質或其他材質的板材，裁切、彎曲、粘接出船體結構三維模型，一類是使用玻璃鋼或類似材質，依靠支撐輔材或模具定型，塗刷、灌注、粘接完成船體結構三維模型的製作。

當船舶尺度較大時，製作縮尺比例較大的船模時，船體結構的零部件尺寸變得很小，長度甚至只有幾毫米，厚度不到1毫米，使用傳統船體結構三維模型製作方法，由於材質厚度、強度和性能的限制，會產生以下幾種不足：1)很難按照縮尺比將縮小後的船體結構部件全部展現出來，往往做了刪減和省略，僅展示主要部件；2)板材、構件的厚度、寬度失真；3)為保證船體三維模型的強度，外板保留過多，遮擋了底艙、邊艙、艏艉等部位的內部結構，影響觀察使用；4)船體結構是由一系列不規則的構件組成，尤其是船體艏艉部的外板曲率變化較大，遊艇、高性能船等一些小型或新型船舶，造型複雜，傳統的船體結構三維模型製作方法根據二維圖紙放樣來完成實體模型的製作，模型與實船存在較大誤差，模型表面往往也不夠光滑，影響美觀度。以上幾種缺陷影響模型使用者對船體結構的正確認知。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決現有技術中的問題而提供一種船體結構三維模型製作方法。

本發明的目的是這樣實現的：(1)數字模型繪製：

按照船舶設計圖紙建立三維數字模型，三維數字模型尺寸按照縮尺後的比例進行繪製，縮尺後板材構件最小厚度低於0.8毫米的，取0.8毫米；最小寬度低於3毫米的，取3毫米，支柱、普通肋骨等不依靠板材獨立支撐的構件，裸露部分最大長度限制在10釐米以內；

(2)結構展示模式設計：

根據船舶類型確定需要展示的內部結構部位和展示面積大小、需要將船體結構剖開的部位、層次和方式，以左舷半剖結構為展示結構：為展示其船體橫剖面結構，將船體分為艏艉兩個部分，超過1.2米的船模，分為艏、中、艉三個部分；

以散貨船為例，艏部外板沿平邊線剖開，平面外板去掉，展示舷側結構、頂邊艙結構和底邊艙結構，第一貨艙去掉內底板和底邊艙斜板，展示貨艙雙層底結構和底邊艙結構，中段去掉全部外板和部分艙室內底板、底墩面板，展示舷側結構、頂邊艙結構、底邊艙結構和貨艙雙層底結構和底墩內部結構，艉段去掉設計水線以上外板、甲板傾斜部分、貨艙內底板、貨艙中底桁、部分底墩面板，展示舷側結構、甲板結構、頂邊艙結構、底墩內部結構；

(3)3d列印：

使用工業級光固化樹脂印表機製作三維模型，分層厚度不高於0.2毫米，掃描速度6-10米/秒，原材料使用白色樹脂；

(4)後期製作：

將完成的三維模型去除多餘支撐，打磨後完成船體結構的三維模型製作。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：1)此種方法製作的船體結構三維模型與實船相似度極高，3d列印成型精度誤差能夠達到±0.1％×數字模型長度。能夠正確展示出實船的外觀造型、總布置情況。2)此種方法製作的船體結構三維模型即展示了船體重要部位的外部結構，同時展示了舷側、橫艙壁、雙層底、艏艉、頂邊艙、底邊艙等關鍵部位的內部結構，全方位、多層次地將船體結構展示出來，使用者可以輕鬆地完成對船舶各部位結構的正確認知。3)此方法製作船體結構三維模型的原材料是環氧樹脂，模型輕便，便於搬運。4)此方法製作船體結構三維模型的原材料是環氧樹脂，對人體沒有傷害，對環境沒有汙染，整個製作過程符合環保要求。5)此方法製作船體結構三維模型後期製作容易，表面光滑、美觀，不需要額外維護費用。噴漆、染色等後期處理非常方便，費用低廉。

附圖說明

圖1是本發明的散貨船艏部結構三維展示模型(正面)。

圖2是本發明的散貨船艏部結構三維展示模型(背面)。

圖3是本發明的散貨船中部結構三維展示模型(正面)。

圖4是本發明的散貨船中部結構三維展示模型(背面)。

圖5是本發明的散貨船艉部結構三維展示模型(正面)。

圖6是本發明的散貨船艉部結構三維展示模型(背面)。

圖7是本發明的散貨船三維數字模型圖。

圖中：1.艏部結構，2.頂邊艙結構，3.底邊艙結構，4.貨艙雙層底結構，5.舷側結構，6.橫艙壁結構，7.艙口圍結構，8.橫剖面結構，9.底墩結構，10.甲板結構，11.艉部結構。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。

結合圖1至圖7，本發明的一種船體結構三維模型製作方法,包括數字模型繪製、結構展示模式設計、3d列印、後期製作，具體製作步驟如下：

1)數字模型繪製。選取一種三維建模軟體，按照船舶詳細設計圖紙建立三維數字模型。三維數字模型尺寸按照縮尺後的比例進行繪製，。縮尺後板材構件最小厚度低於0.8毫米的，取0.8毫米，最小寬度低於3毫米的，取3毫米，支柱、普通肋骨等不依靠板材獨立支撐的構件，裸露部分最大長度限制在10釐米以內。完成後將模型保存為.stl格式。

2)結構展示模式設計。根據船舶類型確定需要展示的內部結構部位和展示面積大小，需要將船體結構剖開的部位、層次和方式。通常選取左舷半剖結構為展示結構。為展示其船體橫剖面結構，將船體分為艏艉兩個部分，超過1.2米的船模，分為艏、中、艉三個部分。以散貨船為例，艏部外板沿平邊線剖開，平面外板去掉，展示舷側結構、頂邊艙結構和底邊艙結構，第一貨艙去掉內底板和底邊艙斜板，展示貨艙雙層底結構和底邊艙結構，如圖1、2所示。中段去掉全部外板和部分艙室內底板、底墩面板，展示舷側結構、頂邊艙結構、底邊艙結構和貨艙雙層底結構和底墩內部結構，如圖3、4所示。艉段去掉設計水線以上外板、甲板傾斜部分、貨艙內底板、貨艙中底桁、部分底墩面板，展示舷側結構、甲板結構、頂邊艙結構、底墩內部結構，如圖5、6所示。

3)3d列印。使用工業級光固化樹脂印表機製作三維模型，分層厚度不高於0.2毫米，掃描速度6-10米/秒，原材料使用白色樹脂。

4)後期製作。將完成的三維模型去除多餘支撐，簡單處理打磨即可。

1.以散貨船為例，繪製三維數字模型，如圖7所示。

2.設計模型展示模式。在圖1和圖2中，艏部外板沿平邊線剖開，平面外板去掉，展示舷側結構5、頂邊艙結構2和底邊艙結構3，第一貨艙去掉內底板和底邊艙斜板，展示貨艙雙層底結構4和底邊艙結構3。在圖3和圖4中，中段去掉全部外板和部分艙室內底板、底墩面板，展示舷側結構5、頂邊艙結構2、底邊艙結構3和貨艙雙層底結構4和底墩結構9。在圖5和圖6中，艉段去掉設計水線以上外板、甲板傾斜部分、貨艙內底板、貨艙中底桁、部分底墩面板，展示舷側結構5、甲板結構10、頂邊艙結構2、底墩結構9。