Программное обеспечение для трехмерного проектирования облегчает жизнь инженерам во многих областях, и судостроение — не исключение.
На рынке яхт категории «люкс» чрезвычайно важными становятся передовые системы проектирования. Прежние инструменты, использовавшие двухмерные модели, уже не соответствуют современным стандартам при работе со сложными и масштабными индивидуальными проектами. Нынешние заказчики требуют больше обитаемого пространства, больше комфорта, больше роскоши… Всего должно быть больше, кроме времени на проектирование и постройку судна: его, как всегда, мало.
Рабочая среда
В проектировании яхт участвуют специалисты различного профиля: дизайнеры занимаются архитектурой судна, интерьерами и компоновкой помещений, инженеры-проектировщики разрабатывают обводы, рассчитывают конструкции, продумывают расположение трубопроводов и кабельных сетей… Сегодня все эти люди, постоянно взаимодействуя друг с другом, используют единую рабочую среду, которая позволяет им обмениваться идеями и оперативно вносить изменения в проект.
В качестве такой среды многие передовые дизайн-бюро и верфи применяют программные пакеты CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application) французской компании Dassault Systèmes. Одна из причин, почему они выбрали CATIA, — при внесении любых изменений в проект он автоматически целиком обновляется. Это позволяет существенно сократить цикл проектирования, оперативно внедрять новые идеи, которые можно моментально продемонстрировать заказчику и затем перенести в 3D-модель. В итоге процесс разработки яхты ускоряется, становится более творческим и эффективным.
Компьютерная модель
Процесс начинается с определения модели использования будущей яхты, общей стилистики и конструкционного материала, прикидки ее размеров, состава основного оборудования, концепции планировки, назначения, скорости и запаса хода. На этом этапе уже идет тесное взаимодействие проектировщиков с будущим владельцем судна и обсуждается примерный график проектирования и постройки яхты (в случае, если верфь известна).
Затем составляется перечень необходимой документации/чертежей, а также проводится оценка объема работ в соответствии с заданием на проектирование.
После того как сформулированы и оговорены все требования заказчика, команда проектировщиков приступает к созданию предварительной модели яхты. Часто на этом этапе за основу берут один или несколько проектов-прототипов, которые адаптируют к поставленной задаче. Далее команда проектировщиков готовит эскизы, с тем чтобы показать их клиенту и получить одобрение, после чего можно приступать к разработке проекта…
С самого начала компьютерная модель будущего судна играет определяющую роль. С ее помощью проектировщики могут оперативно создать предварительную конструкцию корпуса, провести начальные расчеты посадки, остойчивости и непотопляемости, оценить эксплуатационные характеристики яхты и решить, за счет чего можно оптимизировать проект. При наличии компьютерной модели корпуса и надстройки не составит большого труда создать масштабную модель судна для испытаний в опытовом бассейне, получить наглядное представление о стилистике и особенностях дизайна яхты в трех измерениях, провести виртуальные испытания. Изменения и улучшения в проект можно вносить не только до его утверждения, но и на более поздних стадиях, причем без особенных сложностей. В конечном итоге все это положительно сказывается на постройке яхты.
Три измерения
Внутреннее пространство любой яхты следует использовать максимально эффективно. Дело осложняется обилием «начинки» (элементы интерьера, различное оборудование, самые разные системы) и противоречиями интересов специалистов смежных подразделений. Здесь выручает работа в 3D с ее огромными преимуществами. Трехмерный объект становится яснее, благодаря чему разработчики могут лучше выразить свои идеи. Сотрудникам различных подразделений приходится взаимодействовать друг с другом, и возможности 3D-модели дают более полное понимание потребностей смежников. При этом, работая с одной и той же моделью в режиме реального времени, каждый может вносить необходимые изменения до отправки проекта в производство, в конечном счете экономя время.
Цифровые 3D-модели позволяют еще до финальной стадии проекта и составления инструкций по сборке убедиться, что для всех систем на судне предусмотрено свое место, ни одна из них не мешает другой и противоречий нет.
«У наших предыдущих проектных пакетов не хватало возможности комплексного управления всей моделью, что необходимо для качественного проектирования судов. Благодаря CATIA инженеры уже на первых этапах смогли включить в 3D-модель все основное оборудование яхты: двигатели, генераторы и пр., — чтобы предусмотреть необходимое пространство и рассчитать положение центра тяжести. На протяжении всего цикла проектирования работа специалистов разных подразделений была четко скоординирована, что позволило с легкостью рассчитать конструкцию корпуса и систему трубопроводов. На этапе моделирования вносились изменения, после чего была создана 3D-презентация всех систем яхты», — поясняет Уильям Пегрэм, управляющий директор Isonaval, проектной компании из Испании.
Верфь Baltic Yachts из Якобстадта (Финляндия) выпускает парусные и моторные яхты длиной до 60 м. Для удовлетворения требований заказчиков при создании таких судов необходимы современные проектные системы, которые в свою очередь диктуют новые требования ко всему процессу проектирования.
«В решениях Dassault Systèmes предусмотрены уже готовые методы и парадигмы, охватывающие все наши потребности при строительстве судна. Этот фактор сыграл ключевую роль, когда принималось решение о внедрении системы CATIA for Yacht. С любым другим представленным на рынке продуктом нам пришлось бы придумывать собственные методы проектирования, — говорит Томми Бьйорклунд, технический директор компании PolyPoint (партнер Baltic Yachts). — Другим важным преимуществом CATIA является возможность работать с цифровой моделью в рамках крупного проекта и при этом обеспечивать актуальной информацией остальных участников на любом уровне и в масштабах всей цепи», — добавляет он.
Ответственная сборка
Владельцы яхт — пожалуй, из числа самых требовательных клиентов в мире. Яхты категории «люкс» создаются преимущественно по индивидуальному проекту. При всей их уникальности и точном соответствии заявленным спецификациям постройка таких яхт сопряжена со многими трудностями. И дело не только в том, что надо совместить в одном проекте функциональность и красоту, чтобы у заказчика не осталось сомнений: его яхта — лучшая.
«Одна из наиболее сложных задач — обеспечить согласованность при работе со множеством элементов, используемых в конструкции и насыщении яхты, — говорит Йос Вербругген, менеджер проектов компании Heesen Yachts. — К каждому элементу конструкции предъявляются свои требования в отношении прочности, жесткости и вибрации; это делает их уникальными, но в то же время приводит к значительному усложнению процессов проектирования и учета. Мы не можем просто взять некий элемент с одной лодки и установить его на другую. При сборке всех этих элементов необходимо программное решение, которое обеспечит четкую последовательность, позволяя сначала проверить ее корректность в виртуальной среде и убедиться, что все части точно подходят друг к другу и не конфликтуют между собой».
Именно благодаря 3D-модели производственный отдел может разработать оптимальную последовательность сборки с подробными инструкциями. Схема сборки составляется с использованием возможностей 3D-визуализации и анимации, реализованных в таких программных пакетах, как CATIA от Dassault Systèmes. Все это также помогает оптимизировать использование внутреннего пространства судна.
Galactica
Голландская Heesen Yachts специализируется на суперяхтах, созданных по индивидуальным проектам. Верфь весьма популярна у наших соотечественников: за последние два года большинство построенных там яхт приобрели именно они.
Современные технологические и программные решения позволяют верфи создавать то, что еще несколько лет назад казалось нереализуемым. В мае этого года Heesen Yachts спустила на воду Galactica Super Nova (длина 70 м) — свою крупнейшую на сегодня custom-яхту. Цикл создания яхты составил 35 месяцев, и в работе использовались приложения Dassault Systèmes для виртуального совместного проектирования, а также инженерные и производственные приложения для судостроения и офшорной отрасли.
При разработке своих проектов Heesen Yachts ориентируется на более молодую аудиторию, которая, помимо стилистических решений, уделяет немалое внимание инновационной технической начинке яхты. Несколько лет назад компания сделала ставку на экономичные водоизмещающие корпуса с обводами FDHF (Fast Displacement Hull Form), разработанные конструкторским бюро Van Oossanen, которые позволяют выходить за рамки привычных скоростей.
.jpeg)
Так, Galactica Super Nova может развивать до 30 узлов, что радикально отличает ее от других водоизмещающих суперяхт. Ее пропульсивная система состоит из двух двигателей MTU с гребными винтами фиксированного шага и центрального двигателя, сопряженного с водометом Rolls-Royce. В итоге судно способно развить максимальную скорость всего за 75 секунд. Помимо ходкости, преимуществом корпуса FDHF является его относительно невысокое сопротивление в широком диапазоне скоростей, что потенциально обеспечивает экономию топлива до 20%.
«Все пространства и интерьеры Galactica Super Nova, планировка которых при постройке яхт обычно является весьма непростой задачей, также были организованы с помощью CATIA. Кроме того, нам удалось избежать возможных проблем, которые могли бы сорвать сроки проекта», — говорит Йос Вербругген.
Представление идей
Специалисты по проектированию интерьеров тесно взаимодействуют с заказчиками, чтобы воплотить их желания в реальность. При этом основная задача заключается в том, чтобы создать приятную атмосферу для владельца, и для этого, как правило, необходимо соблюсти баланс между тем, чего хочет заказчик, и тем, что возможно осуществить.
В концепции индивидуального интерьерного дизайна, в отделке салонов и кают судна можно реализовать любой стиль: от барокко до минимализма, демонстрирующего «простоту как крайнюю форму сложности», создать общую расслабляющую атмосферу, наполненную восточными мотивами. Однако все это не возымеет эффекта, если будет неправильно представлено заказчику или его не устроит такой нюанс, как… высота стола в салоне!
«Мы стараемся создать идеальную домашнюю атмосферу с использованием близких к природе естественных форм и материалов, — поясняет известный яхтенный дизайнер Фрэнк Лаупман. — Разнообразие природных ландшафтов вдохновляет нас на придание каждой каюте собственного настроения. Например, в столовой может ощущаться атмосфера леса: теплые коричневые тона имитируют почву, а фиолетовые пятна внизу ассоциируются с колокольчиками».
Демонстрация виртуального 3D-макета интерьера будущей яхты помогает наладить взаимопонимание дизайнера и заказчика, понять стремления и пожелания клиента, а клиенту — лучше представить и оценить предложения дизайнеров.
CATIA, выручай!
При строительстве спортивных яхт перед инженерами стоит задача вместить как можно больше сложного специального оборудования при жестком ограничении объема и веса и при этом уложиться в выделенный бюджет. Интегрированный пакет инструментов Dassault Systèmes позволил синдикату BMW Oracle Racing, победившему в 33-м Кубке «Америки», к следующей регате в сжатые сроки успешно пройти весь цикл проектирования и постройки катамарана AC 72 — от формирования идеи, разбиения проекта на этапы и до спуска на воду, не выйти за рамки бюджета и завоевать заветный Кубок.
«Задача выходила далеко за пределы того, что мы видели прежде в лодках America’s Cup, — говорит Кристоф Эрбельдинг, инженер-конструктор, ранее участвовавший в различных проектах автомобильной и аэрокосмической отраслей. — Столкнувшись со столь высокой сложностью проекта, мы решили использовать принципиально новую для нас платформу разработки».
Вместо внедрения отдельных программных решений Oracle Team воспользовалась платформой Dassault Systèmes 3DEXPERIENCE, в том числе решением CATIA (для виртуального проектирования), SIMULIA (для реалистичного моделирования) и ENOVIA (для совместного внедрения инноваций). Все это позволило группе инженеров и яхтсменов Oracle Team применять единую базу данных и общие процессы проектирования.
Трехмерный макет облегчает взаимодействие дизайнеров и заказчика
«Мы использовали это программное обеспечение на всех этапах работы над проектом, начиная с концептуального дизайна и заканчивая постройкой», — говорит Рассел Коутс, исполнительный директор Oracle Team.
Благодаря тому что 3D-модель проецировалась на большой экран, члены экипажа могли легко представить себя на лодке, при этом сразу становилось понятно, не мешают ли гидравлические шланги или элементы других систем управлению катамараном. Яхтсмен Джеймс Спитхилл в первую очередь обращал внимание на обзор по курсу катамарана через парус и в корму. В частности, он мог представить, где будут находиться члены экипажа во время выполнения сложных маневров…
Приложения Dassault Systèmes первоначально создавали для аэрокосмической отрасли, где они до сих пор используются. Это оказалось важным фактором: во время регаты максимальная скорость лодки достигла почти 45 узлов. Ее ход на подводных крыльях экипаж сравнивал с полетом: временами AC 72 с легким карбоновым корпусом и жестким парусом-крылом с аэродинамическим профилем почти полностью выходил из воды и фактически уходил в полет… В результате Oracle Team выиграла 34-ю регату America’s Cup.
В заключение
Основные принципы проектирования судов давно изучены. При должном их соблюдении и профессиональной реализации успех новой яхты гарантирован. Но современные компьютерные технологии проектирования позволяют улучшить результат и ускорить все процессы. Технологии моделирования способны на ранних стадиях дать ценную информацию о дизайне будущей лодки, ее остойчивости, мореходности, даже если обводы корпуса необычные или от судна необходимо добиться каких-то нестандартных характеристик. Но в конечном итоге успех любой яхты зависит от того, является ли она безопасной, функциональной, красивой и, что важнее всего, насколько полно она отвечает запросам владельца. Эти задачи может решить только человек, и компьютер служит ему верным помощником.
