Опыт разработки пассажирского судна «Соталия» в САПР КОМПАС-3D

Научно-исследовательское проектно-технологическое бюро «Онега» является ведущей проектно-технологической организацией в российской судостроительной промышленности. Обычно наш конечный продукт — это технологическая и конструкторская документация на средства технологического оснащения, которую мы передаем заказчику. Однако при создании «Соталии» перед нами стояла новая задача: построить судно и сдать заказчику, АО «ОСК».

Разработкой дизайн-проекта занимался центр прототипирования высокой сложности «Кинетика» (г. Москва). Разработка технорабочего проекта была поручена НИПТБ «Онега». Первую «Соталию» по нашему проекту построили на «Ушаковских верфях», расположенных в Калининградской области, и презентовали на Петербургском международном экономическом форуме в 2022 году. А в начале июня этого года судно было запущено в эксплуатацию в Нижнем Новгороде.

Характеристика судна

По архитектурно-конструктивному типу «Соталия» представляет собой пассажирское судно закрытого типа со сплошной надстройкой с увеличенной обзорностью за счет системы профилей и остекления, прямым наклонным форштевнем (прим.: деревянная или стальная балка в носу корабля, вертикальная или немного наклоненная вперёд, являющаяся продолжением киля вверх) и транцевой кормой. Пост управления судном располагается в носу, машинное отделение — в корме, пассажирский салон — в средней части судна.

«Соталия» предназначена для проведения экскурсионных прогулок по водохранилищам, озерам, рекам, каналам и даже заливам (разряд «Р»), но без выхода на участки с морским режимом судоходства.

Дизайн судна

Проект вобрал в себя характерные черты современного функционального минимализма: много стекла и металла, сглаженные формы и неконтрастные цвета. Судну подобрали удачное название: речная соталия — это белый дельфин, обитающий в реках бассейна Амазонки. Образ плывущего в воде дельфина поддержан во внешних элементах судна: скругленные профили надстройки образуют «спину» и «клюв», корпус и остекление — в бело-серой гамме.

От концепции к реализации

Исходными данными для 3D-моделирования были технорабочий проект и дизайн судна. На начальной стадии проектирование выполнялось с применением КОМПАС-3D v18.

Чтобы построить 3D-модель корпуса судна, сначала были подготовлены компоновочная геометрия и управляющие эскизы теоретических шпангоутов (прим.: поперечных ребер корпуса судна) на основе таблиц координат точек судовой поверхности. Данные операции выполнялись с использованием стандартных инструментов: Эскиз, Прямая, Дуга и т. д.

Построение теоретических шпангоутов судна

Далее была построена наружная обшивка с помощью инструмента «Выдавливание по сечениям». На обшивке с изломами дополнительно применялись «соединительные цепочки».

Построение судовой поверхности

Обшивка корпуса судна была сделана в отдельном сборочном файле. Моделирование обшивки, набора, фундаментов тоже проходило в отдельных файлах-сборках, чтобы не перегружать модель. Построение набора корпуса осуществлялось через проектирование эскизов набора с последующим выдавливанием на заданное расстояние. Отдельно строились стенки, отдельно — полки.

При проектировании в версии v18 пришлось отдельно выполнять «проколы» поперечного набора для прохождения продольного набора, специальных команд для судостроителей в КОМПАС еще не было.

Построение набора корпуса

С переходом на КОМПАС-3D v20 мы попробовали и оценили новые команды библиотеки «Моделирование металлоконструкций», такие как «Прокол», «Заделка». Особенно понравилась команда «Поясок», позволяющая строить пояски с разделкой на «ус». Это значительно упростило построение набора корпуса судна.

Операция «Прокол»

При моделировании надстройки на прямолинейных участках кормовой оконечности набор строился с применением стандартных команд библиотеки «Моделирование металлоконструкций».

Согласно дизайн-проекту судна, на виде сбоку остекление представляет собой равносторонние треугольники. Балки наклонного набора выполнены в виде тавра (прим.: профиль с T-образным сечением), полка которого параллельна наружной обшивке, а стенка наклонена к основной плоскости судна под определенным углом. В связи с этим балки пришлось моделировать отдельно, без применения библиотеки «Моделирование металлоконструкций». Поясок создан с применением листового тела.

Еще одной сложностью стало проектирование наружной обшивки с вырезами, заложенными в дизайне. Требовалось построить обшивку, развернуть её, сделать вырезы, свернуть, чтобы на виде сбоку получились равносторонние треугольники. Эту задачу мы решили в несколько этапов:

• I этап: построена наружная обшивка с применением элементов листового тела для возможности последующей развертки, сделаны треугольные вырезы, без скруглений, произведена развертка необходимых поверхностей;
• II этап: построен эскиз на плоскости развертки, в него были спроецированы полученные вырезы, далее добавлены скругления. Затем мы скопировали эту геометрию в отдельный эскиз и удалили проекционные связи для возможности создания правильных вырезов;
• III этап: удалена операция вычитания первого этапа;
• IV этап: построены «правильные» вырезы на развертке. После чего развертка была свернута.

Построение наружной обшивки надстройки

Следом за корпусом с надстройкой были смоделированы настилы, размещено крупногабаритное оборудование и изделия. Отдельно прорабатывалось насыщение корпуса судна и отдельно — надстройки. Затем все подсборки сводились в единую модель, где проходила проверка на коллизии.

По результатам этого этапа были уточнены габариты выгородок и размещение части оборудования.

Размещение крупногабаритного оборудования

Взаимодействие с другими САПР

После определения завода-строителя и подрядчика по зашивке встал вопрос по организации процесса взаимодействия между исполнителями, работающими в разных САПР.

Для выполнения плазовой подготовки (раскроя деталей) исполнитель использовал ShipConstructor, в то время КОМПАС еще не умел готовить раскрой. Модель передавалась в обменном формате .step. В связи с этим изготовитель плаза не смог автоматизированным способом с нашей модели получить карты раскроя и развертки судовых поверхностей. Поэтому он построил свою модель корпуса судна, используя нашу модель как подложку и «сняв» с нее судовую поверхность.

В рабочей модели изготовитель учел расстыковку листов, голубницы, фаски, технологические припуски.

В полученных картах раскроя была нанесена маркировка деталей, разметка для установки стыкуемых деталей. Завод получил лего-конструктор с маркированными деталями и нанесенными местами установки деталей набора, а также инструкцию.

Завод-строитель работает по 3D-модели, для проектирования и выпуска рабочих моделей использует Rhinoceros. С нашей стороны через обменный формат .step была передана модель и схемы систем. Готовые 3D-системы завод-строитель аналогичным образом возвращал нам.

Для упрощения обмена и размещения систем применялась единая система координат.

Аналогично происходила разработка интерьерных решений. Мы передавали подрядчику компоновочную геометрию и дизайн интерьеров. Заказчик выполнял рабочее 3D-проектирование в САПР Inventor и присылал модели нам. Далее мы проверяли взаимодействие и стыковку с другими системами и узлами. После нескольких итераций были получены 3D-модели всего салона, которые «ушли» в производство.

Разработка документации на монтаж изделий и элементов

Дополнительно с применением КОМПАС-3D была разработана документация на монтаж изделий и элементов, которые не входили в зону ответственности каких-либо подрядчиков.

Ниже представлен пример разработки монтажного чертежа (МЧ) закладных элементов под систему зашивки. Корпус — это зона ответственности верфи, зашивка — подрядчика, но связующие закладные элементы затрагивают всех.

Особенностью подготовки данного документа было то, что МЧ выполнен в виде сборочного альбома с некоторыми отступлениями от требований ЕСКД с учетом выстроенных взаимоотношений с верфью. Так как чертеж содержит много мелких деталей разнообразной формы, для комфортного восприятия информации в документ после «классических» видов были добавлены цветные трехмерные виды.

«Классические» виды реализованы в ассоциативной связи с моделью. Трехмерные виды на листе справа вставлены в виде скриншотов, потому что КОМПАС-3D не поддерживает вставку цветных видов. Позиции на данном виде также расставлены вручную. Возможность вставки цветных видов также актуальна при написании руководства по эксплуатации.

Итоги и пожелания

Подводя итоги разработки проекта пассажирского судна «Соталия» в САПР КОМПАС-3D, хочу отметить, что в настоящий момент система позволяет выполнять разработку конструкторской документации и 3D-моделей для верфи, при этом необходимо обратить внимание на следующие аспекты дальнейшего развития САПР для судостроения:

• необходимо совершенствовать алгоритмы и механизмы работы с поверхностями, в том числе с дальнейшей их обработкой для подготовки производства. Добавлять функции тяжелых САПР, научить КОМПАС-3D разворачивать сложные поверхности, делать разметку на листах под стыкуемый набор;
• повысить скорость работы с судостроительными насыщенными моделями. Опыт показал, что КОМПАС более требователен к аппаратным средствам при работе с насыщенной моделью;
• гармонизировать получаемую отчетную документацию (спецификацию) с действующей в отрасли нормативной документацией. Сейчас приходится оформлять спецификацию вручную;
• предусмотреть возможность вставки цветных ассоциативных видов. Данная функциональность позволит упростить создание сборочных альбомов и эксплуатационной документации;
• организовать взаимодействие в рамках модуля виртуальной реальности (VR), так как с экрана монитора не всегда удается оценить эргономику проектируемого изделия.

Реклама. ООО «Аскон-Системы Проектирования». erid: Kra23uTcr