Сучасні інформаційні технології/ 3.Програмне забезпечення

к.т.н. Лагодіна Л.П.

Київська державна академія водного транспорту

імені гетьмана Петра Конашевича-Сагайдачного, Україна

Програмна реалізація алгоритму полікоординатного методу для проектування устаткування суден

Безпека плавання, простота управління, комфорт на борту судна в значній мірі залежать від того, наскільки добре судно оснащене відповідним устаткуванням і пристроями, а також від того, наскільки якісне це устаткування [1].

В теперішній час технологічні і організаційні можливості дозволяють будувати сучасні, високоефективні і надійні судна всіх типів. При цьому проектування устаткування суден можна виконувати за допомогою сучасних систем і програмних комплексів, геометричним ядром яких є набір ефективних методів. Однак вимоги до більш якісного проектування та отримання гладкості форм потребують додаткових досліджень щодо пошуку нових технологій геометричного проектування.

Однією з таких важливих наукових задач є проектування криволінійних технічних поверхонь а також сім’ї поверхонь, що описують різні фізичні процеси.

Залежно від цілей отримання певної форми об'єкту з необхідними локальними характеристиками формування математичних моделей кривих і поверхонь вченими проводились дослідження як із застосуванням різних методів їх точного аналітичного опису, так і з застосуванням наближених методів інтерполяції та апроксимації. Введення параметризації в геометричному моделюванні дозволило маніпулювати багатоваріантністю рішень конкретної задачі, виконувати нескладні обчислення координат точок, а також спростити розрахунки при відображеннях кривих.

Новий підхід щодо проектування устаткування суден має сучасний і вже достатньо відомий полікоординатний метод [2], який дозволяє при відображенні об’єкта зберігати заданий n-порядок гладкості, що є важливим при роботі об’єкта в рухомому середовищі.

Різноплановість досліджень полікоординатного методу, його розвиток та удосконалення призводять до появи нових способів адекватного відображення кривих та поверхонь [3,4]. Гнучкість цього методу дозволяє працювати з різними видами об’єктів і, в результаті зміни конфігурації полікоординатного базису, оперувати гладким полікоординатним відображенням.

Для виконання адекватного відображення плоских і просторових кривих, а також тих, що мають циклічний характер, запропоновано в алгоритмі математичного апарату полікоординатного методу, де застосовуються, відповідно, полярні та сферичні координати, ввести вагові коефіцієнти. Це дає змогу прослідкувати поведінку зміни координат кривої-прообразу та отримати шукані координати кривої-образу. В алгоритмі реалізації досліджуваного полікоординатного методу використовується оптимізаційний функціонал, який підтверджує його ефективність. При встановленні полікоординатної відповідності двох точкових полів визначається певний критерій оптимальності, який вибирається в залежності від умов конкретної задачі.

Таким чином, маємо спосіб перетворення кривої-прообразу у криву-образ. Якщо розглянути сім’ю таких кривих-прообразів, які утворять поверхню-прообраз, то після перетворення утвориться нова поверхня-образ. Можна взяти, наприклад, каналову поверхню, вісь якої знаходиться близько від базиса, що задає ламана-прообраз. Після перетворення отримаємо нову каналову поверхню, вісь якої вже буде близько від нового базису, що задає ламана-образ.

Задамо множину таких каналових поверхонь-прообразів, що «вкладені одна в одну». При цьому поточний радіус цієї сім’ї змінюється від нуля до нескінченності. Таким чином буде заданий простір навколо базису, що заданий ламаною-прообразом. Після перетворення базису-ламаної і разом із нею всі точки простору будемо мати перетворення тривимірного простору.

Застосування такого способу полікоординатних перетворень бачиться в проектуванні спеціальних поверхонь у вигляді їх сім’ї.

Програмна реалізація запропонованих способів полікоординатного методу виконана мовою Visual LISP. Слід зазначити, що отримані результати підтверджують гладкість і адекватність полікоординатних відображень. Тестові приклади зі складними кривими-прообразами дозволили розширити спектр можливостей формоутворення.

Ефективність застосування розглянутих способів полікоординатного методу та їх програмна реалізація була підтверджена на практиці, зокрема, і при проектуванні суднового устаткування для обмеженого простору.

Література:

1. Москаленко А.Д. Теоретический чертеж: [учебное пособие] / А.Д. Москаленко, Ю.Н. Павлюченко. - Владивосток : Изд-во Дальневост. ун-та, 1988. – 59 с. - Режим доступу: http://moryak.biz/modules.php?name= Content&pa=showpage&pid=239.

2. Бадаев Ю.И. Поликоординатный метод в прикладной геометрии и компьютерной графике [Текст]: [науч. изд.] / Ю.И. Бадаев – К.: Просвіта, 2006. – 172 с.

3. Бадаєв Ю.І. Нові способи полікоординатного методу [Текст] / Ю.І. Бадаєв, Л.П. Лагодіна // Моделювання об’єктів, процесів та систем: міжнар. наук.-практ. конф, 24-26 травня 2011 р.: зб. тез допов. – К.: КДАВТ, 2011. – С. 57-58.

4. Бадаєв Ю.І. Інформаційні технології геометричного моделювання об’єктів транспорту [Текст] / Ю.І. Бадаєв, Л.П. Лагодіна // Проблеми розвитку сучасної економічної науки в транспортній галузі: міжнар. наук.-практ. конф., 20-22 листопада 2013 р.: зб. тез допов. – К.: КДАВТ, 2013. – С. 205-207.