Компьютерные технологии в судостроении

	Загрузить архив:
	Файл: ref-22195.zip (686kb [zip], Скачиваний: 148) скачать

Калининградский Государственный Технический Университет

Реферат

Компьютерные технологии в судостроении.

Выполнил: Солдатов Д.В.

группа 03-ПИ

Калининград

2005

Содержание:

1.Опыт применения различных CSD-систем при проектировании

обводов корпуса. ………………………………………………………………….…стр.3

2.Компьютизированная система визуального контроля судовых

энергетических установок. ………………………………………………………….стр.9

3.Программа расчёта судовой рамы методом конечных элементов……………...стр.14

4.Список литературы...................................................................................................стр.15

1.Опыт применения различных CSD-систем при проектировании обводов корпуса.

Сегодня трудно представить процесс проектирования без применения компью­терной техники, особенно в крупных про­ектных организациях.

Рассмотрим опыт использования САD-систем применительно к проектированию обводов теоретической поверхности корпу­са подводной лодки (ПЛ). Следует отметить, что проектирование обводов корпуса ПЛ во многом отличается от проектирования обводов надводных кораблей.

На протяжении многих пет для задания обводов ПЛ в ЦКБ МТ «Рубин» использует­ся метод радиусографии. Это объясняется не­обходимостью использования дуговых об­водов для прочных конструкций корпуса, бо­лее высокой технологичностью таких обводов, обеспечением гладкости поверхно­сти на начальной стадии ее задания, адекват­ностью воспроизведения обводов на плазе, простотой работы с сечениями шпангоутов, состоящими из участков дуг окружностей.

Метод радиусографии имеет две ос­новные особенности:

поверхность строится путем «протяги­вания» сечения, состоящего из участков дуг и прямых, вдоль направляющих линий, при­чем параметры каждого элемента сечения меняются по своему определенному закону. При грамотном задании метод обеспечива­ет гладкость обводов уже на начальной ста­дии проектирования. Кроме того, можно мо­дифицировать поверхность, сохраняя ее гладкость, путем изменения закона ее по­строения;

полученная поверхность имеет в любом шпангоутном сечении контур, состоящий из участков дуг и прямых, причем это происхо­дит не аппроксимацией криволинейного се­чения, а обеспечивается способом задания.

Первое обстоятельство определяет свой­ства обводов на этапе проектирования и требования к применяемой САD-системе, второе — свойства обводов на этапе изгото­вления, поскольку гнуть каждый шпангоут по заданному радиусу проще, чем по криво­линейному шаблону, что является опреде­ляющим, поэтому для проектирования об­водов ПЛ до сих пор используется именно ме­тод радиусографии.

Одним из недостатков метода является обеспечение гладкости смежных участков поверхностей не по второй, а только по пер­вой производной, что, однако, не оказыва­ет существенного влияния на гидродинами­ку лодки в расчетных режимах эксплуатации. Этот очень простой по своей сути метод не может быть реализован во многих из су­ществующих САD-систем, хотя построение отдельных сечений в трехмерном простран­стве (а не поверхностей) не представляет проблем.

Необходимо отметить, что метод ради­усографии является определяющим только при проектировании подводных лодок. Для прочих объектов, а также на стадиях ранних проработок формирование обводов произ­водится другими методами, которые предо­ставляют имеющиеся САD-системы. С ис­пользованием различных САD-систем за последние четыре года были спроектирова­ны корпуса подводных лодок и аппаратов, надводных судов различного водоизмещения, судна с малой площадью ватерлинии, буровых платформ раз­личных конструкций и др. Эти рабо­ты позволили сделать определенные выводы о возможности использова­ния каждой из имеющихся систем дл« проектирования обводов корпу­са, выявить сильные и слабые сто­роны каждой из них. Одновременно были выработаны требования к «иде­альной» системе с учетом специфики бюро-

Рассмотрим процесс формиро­вания обводов корпуса, одновре­менно формулируя те требования, которым должна удовлетворять при­меняемая для этого система. На рис. 1 приведена упрощенная схема процесса формирования обводов корпуса и указаны основные этапы проектирования и их взаимосвязи. Здесь следует обратить внимание на два этапа: первый — это процесс согласования обводов отдельных участков поверхности корпуса с дру­гими конструкциями и устройствами ПЛ; если эти требования оконча­тельно не определены, то создается промежуточный вариант обводов, который корректируется на дальней­ших стадиях проектирования, — это второй этап. Подобных циклов на каждом этапе может быть несколько и чередоваться они могут в любой по­следовательности. Заключительные этапы в пояснении не нуждаются.

В процессе разработки обвода корпуса необходимо активно об­мениваться информацией со специ­алистами других отделов, в основном по сечениям на том или ином шпангоуте или габаритам устройств. Во-первых, вся графическая информация поступает к разработчику обводов в форматах AutoCAD или САDКЕУ, и в таком же виде должны выдаваться результаты работы. Во-вторых, даже в рамках одного этапа проектиро­вания (например, техпроект) обводы корпуса претерпевают очень многоизменений, которые необходимо от­рабатывать в сжатые сроки. Часто параллельно прорабатываются 2—3 варианта одного проекта. Таким образом, система должна обеспечивать внесение изменений в уже существующую геометрию без переделки её целиком. В-третьих, необходимо обеспечивать передачу не только графической информации, но и численных значений для проведения дальнейших расчетов по статике, ди­намике, нагрузке и т. д. Это не толь­ко единичные данные {водоизмеще­ние, площадь смоченной поверхно­сти, моменты инерции), нон большие массивы, описывающие обводы как корпуса в целом, так и отдельных по­мещений, цистерн и выгородок. Кро­ме того, система должна обеспечи­вать получение всей необходимой плазовой информации (а пазовая таблица для лодок несколько отлича­ется от обычной плазовой книги над­водных кораблей). Таким образом, основным требованием к инструмен­ту проектирования является наличие у него ряда возможностей, а именно: создание и корректировка требуе­мых обводов, обмен данными с Дру­гими САD-системами, передача дан­ных по геометрии в другие расчетные программы, формирование плазо­вой таблицы.

Познакомившись с методами проектирования и определив требо­вания, которым должны удовлетворять используемые САD-системы, перейдем к обзору систем, исполь­зуемых в ЦКБМТ «Рубин» для проек­тирования обводов корпуса. На се­годняшний день их четыре: САDКЕY, АПИРС, САDD55 и Рго/Engineer.

Из рассматриваемых ниже че­тырех систем только АПИРС было специально приобретена исключительно для работ по проектированию обводов корпуса. Остальные системы, наряду с AutoСАD, активно используются другими подразделениями бюро для решения своих задач.

Система САDКЕY с приложениями FastSURFи FastSOLID применяет­ся на стадии рабочего проекта для окончательного задания обводов ме­тодом радиусографии (на уровне отдельных сечений), получения &сей необходимой плазовой информа­ции. Кроме того, САDКЕY использу­ется на тех стадиях проектирования, которые не требуют создания слож­ных поверхностей и их постоянной модификации: оформление теоретического чертежа, различные про­работки на уровне каркасной геоме­трии, проектирование несложных обводов с использованием поверх­ности и твердых тел.

Рис 2. Электронная модель корпуса подводной лодки, построение» в САDКЕY

Рис. 3. Электронная модель корпуса буксира, созданная в САОКЕY

Преимущества САDКЕY: удобство работы с трехмерными объектами и наличие всех необходимых функций для соз­дания объемной каркасной геомет­рии; удобная работа со сплайнами и коническими кривыми; возмож­ность работы с поверхностями и твердыми телами; наличие форматов обмена IGES, DXF, DWG. К недостат­кам САDКЕY относятся ограничен­ность средств создания поверхно­стей по различным законам, что не позволяет реализовать метод радиусографии на уровне поверхностей, и отсутствие возможности модифици­ровать уже созданную геометрию. На рис, 2 представлены обводы под­водной лодки, заданные методом радиусографии и построенные на каждом практическом шпангоуте. С этой же модели получается вся необ­ходимая плазовая информация в ви­де текстового файла, который фор­мируется в таблицы в MSEXCEL. На рис. 3 приведен корпус буксира, построенного средствами FastSURF, где показаны сечения по шпангоу­там, батоксам и ватерлиниям в трехмерном виде в двух ракурсах. Эти сечения получены как линии пе­ресечения соответствующих плос­костей с поверхностью корпуса. Рис. 4 иллюстрирует возможности FastSOLID на примере твердотельной модели якоря Холла, при создании которой использовались булевы опе­рации и сопряжения. Заданы все элементы вплоть до литейных ради­усов.

Отечественная система АПИРС применяется на ранних стадиях про­ектирования (предэскизный, эскизный и технический проекты), разра­ботана специально для проектирова­ния обводов корпуса и отличается возможностью модифицировать уже созданные поверхности, что обес­печивает широкий диапазон прора­батываемых вариантов и оператив­ность отработки вносимых измене­ний. Это достигается благодаря использованию математики (кривые и поверхности Безье), позволяющей быстро создавать и модифициро­вать обводы произвольной формы. Другим преимуществом АПИРСа яв­ляется возможность передачи чис­ленных данных в систему СТАТИКА, разработанную в ЦКБ МТ «Рубин». Для описания обводов в СТАТИКЕ используется огромный массив то­чек, который генерируется АПИРСом автоматически. Кроме того, суще­ствует возможность «нарезки» от­дельных помещений. Например, при проектировании ледостойкой буро­вой платформы со сложной комбина­цией наружных обводов и внутренних переборок цистерн вся необхо­димая геометрия была задана в АПИРСе за полдня, и в течение сле­дующего рабочего дня было задано для проведения расчетов по статике порядка 1 00 отдельных помещений. Графическая информация переда­ется через формат обмена DXF в ви­де любых сечений, каркасных ли­ний, сетки шпангоутов и сети по­верхности а двух- и трехмерном виде (существуют и другие форматы обме­на, например Autocon, FastSHIP или Intergraph, но они весьма специфи­чны и другими имеющимися система­ми не поддерживаются). К недостат­кам АПИРСа относятся: ограничен­ность средств создания поверхностей по различным законам, что не поз­воляет реализовать метод радиусо­графии в полном объеме; некото­рые сложности с построением «кар­касной» геометрии; отсутствие формата обмена IGES для передачи поверхностей; недостаточная точ­ность аппроксимации сечений дуга­ми при передаче в DXF. Эти недостат­ки не позволяют использовать АПИРС на стадии рабочего проек­та для ПЛ. Однако для проектирова­ния надводных кораблей АПИРС — незаменимое средство. На рис. 5 изображен корпус патрульного ко­рабля, созданный в системе АПИРС.

Система CADDS5 относится к «тяжелым» САD-системам и приме­няется на этапе рабочего проекта для создания электронной модели поверхности корпуса в тех случаях, когда планируется формирование в той же CADDS5 электронной моде­ли корпусных конструкций, систем и пр. В последнее время рассмат­ривается вопрос о передаче инфор­мации в формате CADDS5 на ГУП «Адмиралтейские верфи». К преи­муществам CADDS5 относятся го­раздо более мощные, чем в САDКЕY, средства создания поверхностей и твердых тел, но, тем не менее, они недостаточны для решения всех встречающихся задач. Недостатки CADDS5 такие же, как и у САDКЕY, к ним можно добавить отсутствие формата обмена данными DXF и не­удобство роботы в эргономическом плане. Для CADDS5 написаны разли­чные процедуры, обеспечивающие передачу данных в СТАТИКУ, получе­ние плазовой информации и пр.

Рис 4.Электорнная модель якоря Холла, разработанная в CADKEY

.

Рис. 5. Электронная модель корпуса сторожевого корабля, построенная в АПИРСе

Система Рго/Еngineer появи­лась в бюро недавно. Сейчас идет период ее освоения, но уже сделано несколько робот, которые пока­зывают перспективность Рго/Engineer для проектирования обводов корпу­са. Это единственная из имеющихся в бюро систем, позволяющая ис­пользовать метод радиусографии в полном объеме на уровне поверхно­стей и твердых тел, обеспечивая не только задание, но и изменение со­зданной геометрии. Кроме радиусографии может также успешно при­меняться метод кривых второго по­рядка. Рго/ Engineer предоставляет широчайший математический аппа­рат для проектирования обводов, но, являясь универсальной машино­строительной системой, требует не­которой адаптации к условиям су­достроения для обеспечения более продуктивной работы.

Использование метода радиусографии предъявляет определенные требования к способам задания по­верхностей и форме представления шпангоутных сечений. Ни одна из рассмотренных выше систем в полной мере не удовлетворяет этим требова­ниям. Поэтому при проектировании обводов корпуса сейчас использу­ются все четыре в зависимости от характера обводов и формы пред­ставления результата. Отметим, что отчетными документами являются те­оретический чертеж и плазовая таб­лица. Создание электронной моде­ли поверхности корпуса является только средством, обеспечивающим по­лучение всей необходимой инфор­мации для выпуска документов на бу­маге. Б некоторых случаях электрон­ной модель поверхности корпуса передается в другие подразделения бюро для дальнейшей роботы. Но для большинства задач достаточно передачи в электронном виде только сечений. Что касается графической информации, то проблемы (в боль­шей или меньшей степени) существу­ют всегда, когда есть этот обмен. Про­блема обмена данными особенно остра для системы АПИРС, так как в нее можно передать только линии или точки через формат DXF, о из нее — любые сечения и каркасные линии тоже через формат ОХР. При этом В-сплайны преобразуются в полилинии или дуги, но точность этих пре­образований недостаточно для пла­зовой информации. В АПИРСе предусмотрена возможность фор­мирования плазовой книги, но в нее заложен стандарт для надводных ко­раблей, а для ПЛ плазовая инфор­мация содержит иной объем данных и представляется в ином формате. Тем не менее, несмотря на наличие серьезных недостатков, АПИРС ос­тается эффективным средством раз­работки обводов корпуса и являет­ся на данный момент основным инст­рументом на ранних стадиях проектирования.

На завершающем этапе проек­тирования — для получение и оформ­ления плазовой документации — со­здается модель методом радиусографии а САDКЕY на уровне сечений по практическим шпангоута или в Рго/ Engineer на уровне поверхно­стей. Затем с этой модели получают все необходимые данные для пла­зовой документации, которое фор­мируются в таблицы в МXEXCEL и окончательно оформляются в МSWORD с использованием специально разработанных ша6лонов.

В заключение можно сделать следующие выводы, для проектиро­вания обводов корпуса используются универсальные и специализирован­ные САD-системы, обладающие оп­ределенными преимуществами и не­достатками. Ни одна из систем не решает всех проблем, возникающих в процессе работы, в частности обме­на данными между системами. Поэто­му продолжается поиск путей адаптации имеющихся систем. В то же вре­мя внедряются новые формы взаимоотношений между различны­ми подразделениями бюро, с также между бюро и заводами-строителями. На сегодняшний день средства, которыми располагает ЦКБ МТ «Рубин», позволяют осуществлять весь процесс проектированиявплоть до получения плазовой информации на рабочем месте конструктора.

2.Компьютизированная система визуального контроля судовых энергетических установок.

Судовые энергетические уста­новки (ЭУ) и составляющие их тех­нические средства (ТС) на всех этапах эксплуатации характеризуются таки­ми технико-эксплуатационными свой­ствами и показателями, как мощность, производительность, подача, эконо­мичность, надежность, живучесть и др. Оттого, насколько оперативно, пол­но и достоверно будут оцениваться и реализовываться эти свойства, зави­сит качество выполнения задач, сто­ящих перед судном в целом. Особая роль здесь принадлежит системе кон­троля, предназначенной для сбора, преобразования, передачи и пред­ставления информации, необходи­мой для принятия решений о воздей­ствии на контролируемый объект. На­личие в составе ЭУ десятков технических средств, имеющих са­мые разные принципы действия, обу­славливает необходимость контроля сотен параметров. Совершенствова­ние, повышение мощности устано­вок, насыщение их автоматикой ведет к росту количества контрольно-изме­рительных приборов (КИП). Так, за последние 40 лет число КИП только по энергетическим установкам уве­личилось примерно в 6 раз, количе­ство приборов-сигнализаторов возро­сло более чем в 30 раз.

Анализ распределения блоков контроля ТС по видам сигнального раздражителя и способам предста­вления информации показывает, что около 90 % приборов предусматривают визуальную форму восприятия информации. Восприятие информа­ции слуховым, тактильным и темпера­турным анализаторами оператора составляет около 10 % [ 1 ].

Традиционная система визуаль­ного контроля включает объект и зри­тельную систему оператора, взаимо­действие которых происходит либо непосредственно, либо опосредован­но, через оптический прибор.

Опытные операторы могут визу­ально достаточно надежно контроли­ровать показания приборов, обнару­живать при внешнем осмотре многие поверхностные дефекты — трещи­ны, окисные пленки, дефекты сварки, местные концентраторы напряжений в виде острых зазубрин, рисок и т. п. Однако результаты такого контроля в значительной степени субъективны, поскольку зависят от индивидуальных особенностей оператора (острота зрения, цветовосприятие, память) и его физического состояния (степень усталости, внимательности и т. п.).

Условно зрительную систему (ЗС) оператора можно разделить на две части: зрительный анализатор, который является своего рода датчи­ком видеоинформации, и централь­ную нервную систему. Зрительный анализатор имеет определенные ог­раничения по разрешающей спо­собности в виде порогов световой, пространственной и временной чув­ствительности. Большое значение здесь имеют внешние условия (освещенность, угол обзора, расстояние до объекта, вибрация, состояние промежуточной среды и др.}, кото­рые существенно влияют на разре­шающую способность зрительного анализатора оператора.

Центральная нервная система выполняет роль управляющего звена ЗС, обеспечивая переработку ин­формации, включая арифметичес­кие и логические операции, хране­ние и извлечение информации из памяти.

Анализ предельной информа­ционно-пропускной способности (предельное число различимых гра­даций состояния объекта в единицу времени} центральной нервной сис­темы показывает, что она составля­ет примерно 1О—АО бит/с, в то вре­мя как пропускная способность зри­тельного анализатора более чем в миллион раз выше — примерно 45 Мбит/с [2].

Данное несоответствие резко снижает возможности переработки информации ЗС оператора в целом. В этом случае центральная нервная система работает как звено с чис­тым запаздыванием. Именно этим объясняется то, что при визуальном контроле практически отсутствует косвенная оценка обобщенных пока­зателей ТС, ограничено число конт­ролируемых КИП и существенна по­грешность считывания при опера­тивном контроле, крайне низка надежность динамического контроля при решении задач управления, ог­раничены возможности запомина­ния и объективной количественной оценки изображений элементов обо­рудования поданным внешнего осмо­тра, эндоскопии и микроскопии в ди­агностических задачах.

Узкий световой диапазон спект­ра электромагнитного излучения, воспринимаемый зрительным анализато­ром оператора непосредственно, не позволяет получить в полном объеме информацию о состоянии теплоэнер­гетических и электроэнергетических объектов, так как они активно излуча­ют энергию в инфракрасном (ИК) ди­апазоне спектра.

Перечисленные недостатки тра­диционных систем визуального кон­троля судовых ТС существенно сни­жают полноту, оперативность и достоверность контроля.

Одним из путей решения этой проблемы является автоматизация процесса сбора и обработки изоб­ражений с помощью компьютеризи­рованных видео- и тепловизионных комплексов. Информационно-про­пускная способность процессоров современных ЭВМ составляет сотни Мбит/с, что более чем в миллион раз превышает пропускную способ­ность ЗС оператора. Возможности современных тепловизионных моду­лей позволяют визуализировать ИК-излучение объектов в диапазоне от 1 до 14 мкм и более, что расширя­ет диапазон спектра наблюдения более чем в 1000 раз.

В основу методологии создания компьютеризированного видеоком­плекса положены принципы единого теоретико-информационного подхо­да к биологическим и техническим системам передачи и обработки изо­бражений на основе диалектических противоречий, биотехнической ана­логии и математического моделиро­вания.

Центральное место в структуре формирования системы занимает ТС как объект визуального контроля, который непосредственно взаимодей­ствует со зрительной системой опера­тора и аппаратно-программными мо­дулями, частично восполняющими и дублирующими ЗС. Зрительная систе­ма оператора характеризуется психо­физическими свойствами, такими как память, пропускная способность, раз­решающая способность зрительного канала. Аппаратно-программные мо­дули системы характеризуются ин­формационно-техническими параме­трами видеодатчиков, компонентами компьютера и интерфейсом.

Формализованное описание взаимодействия указанной триады с учетом внешних световых, меха­нических и тепловых воздействий возможно при наличии математиче­ского описания объекта контроля.

Математическая модель долж­на обладать достаточной общностью и работоспособностью в широком спектре длин волн излучения ТС, осо­бенно в тепловом диапазоне, вклю­чающем световое и ИК-излучение. Учитывая специфику зрительного восприятия, в модели следует пре­дусматривать дискретность и стохастичность изображений объекта. Кроме того, модель должна быть при­годной для формализации многоце­левого визуального контроля.

Важнейшим вопросом при об­работке изображения объекта явля­ется сжатие объемов информации, Получение изображение в формате экрана монохромного монитора

1024 на 760 пикселов с разрешением 256 оттенков требует около 1 Мбайт памяти. Если к этому доста­вить, что объект необходимо сканировать во времени и представлять в полноцветном изображении, то су­довой видеокомплекс должен иметь пространственно-временную фильт­рацию изображений. Вместе с тем, искусственное снижение объема ин­формации об объекте не должно приводить к значительной потере точности при воспроизведении изоб­ражений, поэтому необходима разработка критериев оценки качества об­работки, сжатия и восстановления изображений и методов оптимизации перечисленных процедур. Полученное изображение объекта должно быть обработано и представлено в виде, позволяющем принять решение о применении тех или иных воздействий на ТС.

Основные направления, реали­зующие преимущества автоматизи­рованной обработки изображений, включают в себя: оперативное рас­познавание показаний приборов, получение косвенных измерений, контроль динамических режимов и    

оценку состояния объекта по динами­ческим характеристикам, оператив­ную обработку, классификацию, прогнозирование и систематизацию изображений элементов ТС по дан­ным эндоскопии и микроскопии; рас­ширение светового диапазона, полу­чение и обработку тепловизионных портретов для оценки технического состояния тепло- и электрооборудо­вания, раннего обнаружения возго­раний, поиска одиночных объектов в условиях плохой видимости.

Укрупненная блок-схема алго­ритмических и программных модулей компьютеризированного многоце­левого визуального контроля судово­го энергооборудования представле­на на рис. 1 [3].

Модуль оперативной обработки показаний КИП включает в себя алгоритмы по переработке измерительной информации, поступающей        от видеодатчиков, экспонирующих изображение шкал и стрелок приборов. Модуль позволяет получить изображения шкал и стрелок на экране дисплея, считывать показания приборов и получать их в цифровом виде с высокой точностью, обрабатывать

информацию для получения обобщенных показателей, а также по­строения необходимых графических зависимостей, в том числе оцени­вать изменения параметров энерго­оборудования в реальном масштабе времени, синтезировать звуковые сигналы при выходе параметров за пределы допусков.

Указанный модуль может быть использован в целях диагностиро­вания эксплуатирующихся судов, при испытании вновь строящихся судов в процессе их сдачи для более полного и глубокого обследования ТС, а также для записи информации в «черном ящике».

Модуль обработки диагностиче­ской информации по данным эндо­скопии (микроскопии) позволяет ис­ключить субъективную оценку каче­ства поверхностей ТС, получать объективные численные характери­стики дефектов и прогнозировать их развитие. Цифровая обработка изо­бражений поверхностей элементов ТС по данным эндоскопии заключа­ется в оценке метрики и топологии дефектов, выявлении связей с пара­метрами разрушения по Гриффитсу.

Использование модели стерео­скопической оценки пространствен­ной

глубины, в основу которой поло­жены глубинные параллаксы двух

видеодатчиков, позволяет получить третье измерение пространства для

оценки глубины коррозии поверхности объекта.

Модуль обработки тепловизионных портретов служит для диагностирования и обеспечения пожаробезопасности судовых ТС, обнаружения одиночных объектов в условия ограниченной видимости.

Визуализация ИК-диапазона спектра излучения объекта с последующей цифровой обработкой его тепловых портретов позволяет существенно увеличить полноту и глу­бину визуального контроля, оцени­вать состояние тепловой изоляции, наличие внутренних отложений, за­сорений и протечек систем тепло­энергетических объектов, опреде­лять нарушение электроизоляции и состояние контактных соединений электрооборудования.

Визуализация температурного поля ТС с использованием инфра­красных зеркал и эталонных излуча­телей дает возможность оценивать пожароопасное состояние помеще­ний со сверхранним дифференци­рованным выявлением зарождаю­щихся источников возгорания.

Использование свойств высо­кой пропускной способности ИК-излучения по сравнению со световым позволяет значительно увеличить дальность обнаружения объекта в условиях ограниченной видимости.

Разработанные методы первич­ной и вторичной обработки и предста­вления информации в значительной степени реализованы алгоритмичес­ки, программно и аппаратно. Аппарат­ная реализация системы представля­ется в двух вариантах: бортовом и ба­зовом. Бортовая система визуального контроля включает в себя подсистемы: внешнего обзора, эндоскопии, мик­роскопии и тепловидения. Посредст­вом блока видеоввода системы связа­ны с компьютером и монитором. Бор­товая система может функционировать в автономном варианте. При необхо­димости обработки информации на более высоком уровне, экспертизы и архивации информационных портре­тов ТС бортовая система по различным информационным каналам, включая и спутниковый радиоканал, подключа­ется к базовой системе.

Внешний вид аппаратуры бор­товой системы визуального контроля, реализованной в переносном ва­рианте на базе персонального ком­пьютера типа Notebook, представлен на рис. 6.

Основу подсистем внешнего об­зора КИП, эндоскопии и микроскопии составляет универсальная микровидеоголовка ЭВК-ЗОЗМС «Зенит» с лектронно-оптическим переходным устройством, которая выдает сигнал в стандарте РАL на монитор, видеомаг­нитофон и на ПЭВМ через специаль­ный аналого-цифровой преобразо­ватель.

Тепловизионноя подсистема ре­ализована на базе пировидеконной камеры КТ-205 (НИИТ), которая не требует криогенного охлаждения и имеет выходной сигнал, такой же, как и видеоподсистема в стандарте РАL.

Обработка видео- и телловизионного сигналов проводилась с помощью ПЭВМ с модулем АЦП (см. рис. 6).

Основные характеристики ком­пьютера Notebook/Compac : микро процессор — Pentium; тактовая частота - 90 МГц; ОЗУ - 16 Мбайт; жесткий диск — 1,2 Гбайт; графичес­кая память — 2 Мбайт; инфракрасный порт — есть; напряжение — 220 В; габариты 297 х 210 х 56 мм; мас­са — 3,7 кг.

Эффективность разработанной системы многоцелевого компьюте­ризированного визуального контро­ля оценивалась путем сравнения результатов контроля ТС парового котла, выполненного с применением новой системы, а также традицион­ным визуальным методом и при использовании информационно-из­мерительной системы с аналоговыми датчиками.

Сравнительный анализ пока­зал, что в первом случае, за счет расширения спектра наблюдения, возможности оценки обобщенных показателей ТС, динамического кон­троля объема оперативного диагно­стического контроля, оценки пожаробезопасности увеличиваются в 2,5 и более раз.

В результате снижения погреш­ности считывания, статистической обработки показаний приборов по­вышения быстродействия обработки достоверность оценки показаний КИП повышается до 80—90% в за­висимости от дистанции и угле визи­рования приборов.

Оперативность визуального контроля благодаря использованию компьютерных средств обработки изображений увеличивается более чем в миллион раз по сравнению с традиционной системой.

Кроме того, в связи с упрошени­ем структурной схемы системы веро­ятность ее безотказной работы повышается на 9% (для 10 КИП), ремонтопригодность — на 60—70%.

Экономическая эффективность системы, в зависимости от соотноше­ния стоимости аналоговых датчиков теплотехнических параметров  ви­деодатчика, увеличивается на 70— 90%.

Рис. 6. Автономная компьютеризированная система видеоконтроля в составе универсальной видеоголовки, встроенного модуля АЦП, компьютераNotebook/Compacи программного обеспечения.

3.Программа расчёта судовой рамы методом конечных элементов.

Программа расчёта судовых рам, разработанная на языке Pascalв средеDELPHI, позволяет определять деформации и силовые факторы в раме произвольного конструктивного оформления, схематизируемой прямолинейными участками.

Основной особенностью программы является то, что она позволяет автоматически создать конструктивную схему рамы с произвольным расположением палуб, переборок, платформ, называемых базовыми элементами. При этом на характер нагрузки не накладывается никаких ограничений: она может быть равномерно распределенной, гидростатической или в виде сосредоточенных сил и моментов.

Разбивка различных участков рамы на конечные элементы производится по-разному, в зависимости от характера действующей нагрузки. Если на участке приложены только сосредоточенные силы и моменты, то узловые точки выбирают только в сечениях приложения этих силовых факторов. В случае наличия на участке распределенной нагрузки число конечных элементов задается пользователем и может быть различным на разных участках.

   После выполнения разбивки участков рамы на конечные элементы, нумерация их является беспорядочной и требуется последующая перенумерация узлов для оптимизации ширины ленты матрицы жесткости, поскольку в программе FRAME используется алгоритм решения системы линейных уравнений в ленточной форме.

Для перенумерации используется отдельная процедура RENUM, в которой по известным массивам координат узлов CORD (I ,J) и номеров узлов элементов NOP (K , J), а также общему количеству узлов NP и количеству элементов NE производится перенумерация узлов с использованием алгоритма вычисления длины вектора, проведенного из начала координат в данную узловую точку конструкции.

Расчет одного варианта загрузки рамы выполняется на компьютере типа Pentium 166 в течение 15-25 с при самом сложном характере нагружения.

Большим удобством программы является диалоговый режим ввода исходных данных, позволяющий минимизировать объем первоначальной информации, которая 'состоит в вводе габаритных размеров рамы, указания количества палуб и уровня их расположения, а так же количества переборок или выгородок между палубами.

После ввода исходной информации на экране монитора дается изображение расчетной схемы рамы с указанием разбивки на конечные элементы, которые имеют различные цветовые оттенки и позволяют пользователю судить, правильно ли введены исходные данные.

Завершающей стадией расчета является построение эпюр поперечных сил, продольных сил и изгибающих моментов, выводимых на экран монитора. Пользователь имеет возможность при желании определить с помощью мыши численные значения силовых факторов в любой точке с заданными координатами. Это придает работе с данной программой особую привлекательность и комфорт.

Список литературы:

1.Плотников Ю.И. Компьютеризированная система визуального контроля судовых энергетических установок //Судостроение. -1999 . -N5. - С. 36-39

2. Ходоровский А.Л. Опыт применения различных CSD-систем при проектировании обводов корпуса//Судостроение. -1999 . –N6. - С. 8-11

3.Притыкин И.А. Программа расчёта судовой рамы методом конечных элементов //Кораблестроение.- Калининград. 1999. – С.74-75