本發(fā)明涉及一種船體結(jié)構(gòu)三維模型制作方法，屬于船舶模型及其制作領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的船體結(jié)構(gòu)三維模型制作方法，一類(lèi)是使用鐵質(zhì)、木質(zhì)或其他材質(zhì)的板材，裁切、彎曲、粘接出船體結(jié)構(gòu)三維模型，一類(lèi)是使用玻璃鋼或類(lèi)似材質(zhì)，依靠支撐輔材或模具定型，涂刷、灌注、粘接完成船體結(jié)構(gòu)三維模型的制作。

當(dāng)船舶尺度較大時(shí)，制作縮尺比例較大的船模時(shí)，船體結(jié)構(gòu)的零部件尺寸變得很小，長(zhǎng)度甚至只有幾毫米，厚度不到1毫米，使用傳統(tǒng)船體結(jié)構(gòu)三維模型制作方法，由于材質(zhì)厚度、強(qiáng)度和性能的限制，會(huì)產(chǎn)生以下幾種不足：1)很難按照縮尺比將縮小后的船體結(jié)構(gòu)部件全部展現(xiàn)出來(lái)，往往做了刪減和省略，僅展示主要部件；2)板材、構(gòu)件的厚度、寬度失真；3)為保證船體三維模型的強(qiáng)度，外板保留過(guò)多，遮擋了底艙、邊艙、艏艉等部位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響觀(guān)察使用；4)船體結(jié)構(gòu)是由一系列不規(guī)則的構(gòu)件組成，尤其是船體艏艉部的外板曲率變化較大，游艇、高性能船等一些小型或新型船舶，造型復(fù)雜，傳統(tǒng)的船體結(jié)構(gòu)三維模型制作方法根據(jù)二維圖紙放樣來(lái)完成實(shí)體模型的制作，模型與實(shí)船存在較大誤差，模型表面往往也不夠光滑，影響美觀(guān)度。以上幾種缺陷影響模型使用者對(duì)船體結(jié)構(gòu)的正確認(rèn)知。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題而提供一種船體結(jié)構(gòu)三維模型制作方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：(1)數(shù)字模型繪制：

按照船舶設(shè)計(jì)圖紙建立三維數(shù)字模型，三維數(shù)字模型尺寸按照縮尺后的比例進(jìn)行繪制，縮尺后板材構(gòu)件最小厚度低于0.8毫米的，取0.8毫米；最小寬度低于3毫米的，取3毫米，支柱、普通肋骨等不依靠板材獨(dú)立支撐的構(gòu)件，裸露部分最大長(zhǎng)度限制在10厘米以?xún)?nèi)；

(2)結(jié)構(gòu)展示模式設(shè)計(jì)：

根據(jù)船舶類(lèi)型確定需要展示的內(nèi)部結(jié)構(gòu)部位和展示面積大小、需要將船體結(jié)構(gòu)剖開(kāi)的部位、層次和方式，以左舷半剖結(jié)構(gòu)為展示結(jié)構(gòu)：為展示其船體橫剖面結(jié)構(gòu)，將船體分為艏艉兩個(gè)部分，超過(guò)1.2米的船模，分為艏、中、艉三個(gè)部分；

以散貨船為例，艏部外板沿平邊線(xiàn)剖開(kāi)，平面外板去掉，展示舷側(cè)結(jié)構(gòu)、頂邊艙結(jié)構(gòu)和底邊艙結(jié)構(gòu)，第一貨艙去掉內(nèi)底板和底邊艙斜板，展示貨艙雙層底結(jié)構(gòu)和底邊艙結(jié)構(gòu)，中段去掉全部外板和部分艙室內(nèi)底板、底墩面板，展示舷側(cè)結(jié)構(gòu)、頂邊艙結(jié)構(gòu)、底邊艙結(jié)構(gòu)和貨艙雙層底結(jié)構(gòu)和底墩內(nèi)部結(jié)構(gòu)，艉段去掉設(shè)計(jì)水線(xiàn)以上外板、甲板傾斜部分、貨艙內(nèi)底板、貨艙中底桁、部分底墩面板，展示舷側(cè)結(jié)構(gòu)、甲板結(jié)構(gòu)、頂邊艙結(jié)構(gòu)、底墩內(nèi)部結(jié)構(gòu)；

(3)3d打印：

使用工業(yè)級(jí)光固化樹(shù)脂打印機(jī)制作三維模型，分層厚度不高于0.2毫米，掃描速度6-10米/秒，原材料使用白色樹(shù)脂；

(4)后期制作：

將完成的三維模型去除多余支撐，打磨后完成船體結(jié)構(gòu)的三維模型制作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1)此種方法制作的船體結(jié)構(gòu)三維模型與實(shí)船相似度極高，3d打印成型精度誤差能夠達(dá)到±0.1％×數(shù)字模型長(zhǎng)度。能夠正確展示出實(shí)船的外觀(guān)造型、總布置情況。2)此種方法制作的船體結(jié)構(gòu)三維模型即展示了船體重要部位的外部結(jié)構(gòu)，同時(shí)展示了舷側(cè)、橫艙壁、雙層底、艏艉、頂邊艙、底邊艙等關(guān)鍵部位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，全方位、多層次地將船體結(jié)構(gòu)展示出來(lái)，使用者可以輕松地完成對(duì)船舶各部位結(jié)構(gòu)的正確認(rèn)知。3)此方法制作船體結(jié)構(gòu)三維模型的原材料是環(huán)氧樹(shù)脂，模型輕便，便于搬運(yùn)。4)此方法制作船體結(jié)構(gòu)三維模型的原材料是環(huán)氧樹(shù)脂，對(duì)人體沒(méi)有傷害，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染，整個(gè)制作過(guò)程符合環(huán)保要求。5)此方法制作船體結(jié)構(gòu)三維模型后期制作容易，表面光滑、美觀(guān)，不需要額外維護(hù)費(fèi)用。噴漆、染色等后期處理非常方便，費(fèi)用低廉。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的散貨船艏部結(jié)構(gòu)三維展示模型(正面)。

圖2是本發(fā)明的散貨船艏部結(jié)構(gòu)三維展示模型(背面)。

圖3是本發(fā)明的散貨船中部結(jié)構(gòu)三維展示模型(正面)。

圖4是本發(fā)明的散貨船中部結(jié)構(gòu)三維展示模型(背面)。

圖5是本發(fā)明的散貨船艉部結(jié)構(gòu)三維展示模型(正面)。

圖6是本發(fā)明的散貨船艉部結(jié)構(gòu)三維展示模型(背面)。

圖7是本發(fā)明的散貨船三維數(shù)字模型圖。

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

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

結(jié)合圖1至圖7，本發(fā)明的一種船體結(jié)構(gòu)三維模型制作方法,包括數(shù)字模型繪制、結(jié)構(gòu)展示模式設(shè)計(jì)、3d打印、后期制作，具體制作步驟如下：

1)數(shù)字模型繪制。選取一種三維建模軟件，按照船舶詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙建立三維數(shù)字模型。三維數(shù)字模型尺寸按照縮尺后的比例進(jìn)行繪制，?？s尺后板材構(gòu)件最小厚度低于0.8毫米的，取0.8毫米，最小寬度低于3毫米的，取3毫米，支柱、普通肋骨等不依靠板材獨(dú)立支撐的構(gòu)件，裸露部分最大長(zhǎng)度限制在10厘米以?xún)?nèi)。完成后將模型保存為.stl格式。

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

3)3d打印。使用工業(yè)級(jí)光固化樹(shù)脂打印機(jī)制作三維模型，分層厚度不高于0.2毫米，掃描速度6-10米/秒，原材料使用白色樹(shù)脂。

4)后期制作。將完成的三維模型去除多余支撐，簡(jiǎn)單處理打磨即可。

1.以散貨船為例，繪制三維數(shù)字模型，如圖7所示。

2.設(shè)計(jì)模型展示模式。在圖1和圖2中，艏部外板沿平邊線(xiàn)剖開(kāi)，平面外板去掉，展示舷側(cè)結(jié)構(gòu)5、頂邊艙結(jié)構(gòu)2和底邊艙結(jié)構(gòu)3，第一貨艙去掉內(nèi)底板和底邊艙斜板，展示貨艙雙層底結(jié)構(gòu)4和底邊艙結(jié)構(gòu)3。在圖3和圖4中，中段去掉全部外板和部分艙室內(nèi)底板、底墩面板，展示舷側(cè)結(jié)構(gòu)5、頂邊艙結(jié)構(gòu)2、底邊艙結(jié)構(gòu)3和貨艙雙層底結(jié)構(gòu)4和底墩結(jié)構(gòu)9。在圖5和圖6中，艉段去掉設(shè)計(jì)水線(xiàn)以上外板、甲板傾斜部分、貨艙內(nèi)底板、貨艙中底桁、部分底墩面板，展示舷側(cè)結(jié)構(gòu)5、甲板結(jié)構(gòu)10、頂邊艙結(jié)構(gòu)2、底墩結(jié)構(gòu)9。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種船體結(jié)構(gòu)三維模型制作方法，包括步驟如下：(1)數(shù)字模型繪制，(2)結(jié)構(gòu)展示模式設(shè)計(jì)，(3)3D打印，(4)后期制作。本發(fā)明制作的船體結(jié)構(gòu)三維模型即展示了船體重要部位的外部結(jié)構(gòu)，同時(shí)展示了舷側(cè)、橫艙壁、雙層底、艏艉、頂邊艙、底邊艙等關(guān)鍵部位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，全方位、多層次地將船體結(jié)構(gòu)展示出來(lái)，使用者可以輕松地完成對(duì)船舶各部位結(jié)構(gòu)的正確認(rèn)知。

技術(shù)研發(fā)人員：劉旸;陳浩政;白曉龍;高良田;鞠磊;姚競(jìng)爭(zhēng);袁利毫;昝英飛;祝海濤;李新飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.07
技術(shù)公布日：2017.10.13