Отдел/Проектирование аппаратов САПР

Применение САПР при проектировании подводных аппаратов

	В настоящее время в проектно-конструторском бюро (КБ) отдела в качестве основной системы проект применяется АutoCAD2000, SolidWorks, ANSYS, COSMOSM. КБ отдела в составе 10 человек имеет более чем 10-летний опыт разработки проектов подводных систем, как в традиционном двумерном проектировании, так на основе твердотельного и поверхностного объемного моделирования. Использование средств автоматизации помогает в разработке таких элементов, как: компоновка подводных аппаратов, винто-моторные агрегаты, насосные станции, движительно-рулевые устройства, гидравлические манипулятры, прочные корпуса, инструмент для технологических операций, приборные устройства и элементы микропроцессорной и электронной техники, пультовое оборудование.
	Для конструирования подводных аппаратов в отделе широко используются и другие известные системы автоматизированного проектирования (САПР). Расчетные,прооектные, моделирующие и чертежные пакеты - такие как AutoCAD, P-CAD, COSMOS-M, ANSYS, Pro/Engineer, Mathlab, MathCAD, 3D-MAX, MAX-2 plus. Эти продукты используются как для оптимизации разработанных структур и решения компононовочных задач для подводных аппаратов, конструирование отдельных узлов , для разработки электронной, цифровой и телевизионной аппаратуры. Как пример можно привести работы по компьютерному проектированию технологических операций по консервации атомной подводной лодки "Комсомолец", позволившие провести моделирования всего цикла спасательных работ на глубине 1700 м.
	В настоящее время все этапы проектирования выполняются полностью на современных системах проектирования, начиная с этапа технического задания и эскизного проекта, и кончая производством изделий или техническим отчетом. Но, поскольку в настоящее время наш отдел занимается разработкой реальных изделий, мы прилагаем все усилия к тому, чтобы выйти на этап сквозного проектирования. В отношении микроэлектронной аппаратуры и печатных плат мы уже полностью вышли на такую сквозную технологию. А в отношении машиностроительных изделий мы ищем возможности по свкозному проектированию наших проектов, выполненных в Pro/Engineer или AutoCAD, с обрабатывающими центрами ( по разумным для России ценам)
	Для деталей простых форм с успехом можно использовать твердотельные моделировщик АutoCAD. Он достаточно прост и позволяет формировать эскизную модель подводного аппарата достаточно быстро. То что вы видите на левом рисунке было создано за одну неделю ( правда, за основу были взяты разработанные нами чертежи). Но если решаются сложные задачи формообразования, и изделия - не просто набор примитивов, а имеют видовые поверхности от дизайнера, описаны математически или заданы любым нетрадиционным способом, то приходится работать с поверхностным моделировщиком более высокого уровня например, Pro/Engineer от Prametric Technology Corporation. Здесь обеспечивается полный контроль за формой поверхности. Доступны для редактирования каждая точка, а не только исходные контуры.
	Ввиду большой стоимости продукции отрасли моделирующим программам придается особое значение.Такие проблемы как проектирование разводки, прокладки труборопроводов, размещения узлов, связанных с проблемами массы и использования внутреннего пространства выполняется на компъютерных объемных моделях в натуральную величину. Функциональный контроль осуществляется моделированием движений, определения размеров и массо-инерционных характеристик конструкции на компьютерных моделях будующих подводных аппаратов. Для решения вышеназванных задач в отделе разработаны специальные приложения для геометрического моделирования работы подводных аппратов в среде пакета AutoCAD.
	В отделе время используется комбинированный метод проектирования подводных телеуправляемых комплексов, когда по мере развития проекта совершенствуется геометрическая модель. По завершению проектирования модель в точности соответствуют реально создаваемой конструкции. Она может быть подвергнута технологическим испытаниям и исследованиям. Так на примере нашей разработки видно, как проводится решение компоновочной задачи при проектировании нового подводного аппарата.
	В последовательной проработке эскизного проекта необходимо непрерывно прослеживать массо-весовые характеристики аппарата (плавучесть, положение центра масс и центра водоизмещения). Нами разработаны программные средства, позволяющие автоматизировать этот процесс.
	Работа манипуляционного комплекса моделируется на кинематических моделях в AutoCad,SolidWorks, Pro/Enginneer.
	Поскольку работа отдела подводных систем проводится тесно связана с кафедрой "Подводные аппараты и роботы" мы уделяем много времени на изучение современных приемов проектирования в учебном процессе наших студентов. Студенты изучают такие пакет как AutoCAD,Pro/Engineer, Mathlab, MathCAD, P-CAD. Мы приглашаем студентов других специальностей МГТУ им Баумана для работы в подразделениях нашего отдела, Приходите! Узнаете много интересного и нового для себя.
	Параметрическое проектирование сложных поверхностей стало возможным благодаря появлению пакета Pro/Engineer, внедренного в учебный процесс и в научные исследования. Этот продукт относится к разряду "тяжелых" СAD-систем, был любезно предоставлен фирмой разработчиком Parametric Technology Corporation для внедрения на кафедре М-11 МГТУ им Баумана.
	Эскизная компоновка аппарата. На начальном этапе проектирования прорабатываются компоновочные схемы аппарата и определяется размещение основных агрегатов. При этом широко используется объемная компоновка агрегатов на упрощенной твердотельной модели При этом важное место имеет сочетание ранее разработанных типовых элементов и их характеристик, которые были оптимизированы на разработанных конструкциях. В качестве основного программного средства можно использовать AutoCAD, который обеспечивает быстрое проектирование и позволяет достаточно точно решить компоновочные проблемы. процессе работы над геометрической моделью вырабатываются основные конструктивные параметры будущего аппарата, определяются требования к основным агрегатам, и затем выдается техническое задание на разработку чертежей.
	Корпус катера, выполненный в системе Pro/Engineer, является полностью параметризированной моделью. Это позволяет вести оптимизацию по гидродинамике.
	Геометрическая модель, разработанная на этапе проектирования может быть достаточно широко применяться для разработки методик испытания и проведения модельных экспериментов в различных условиях применения. Одним из важных преимуществ компьютерной модели возможность проигрывания ситуаций, возникающих в сложной подводных ситуациях. Другим немаловажным аспектом использования геометрической модели может рассматривать последующую возможность разработки рекламной продукции по проекту. Это могут быть, как печатные рекламные материалы, так и технические анимационые фильмы.
	Важнейшими из расчетно-вычислительных программ являются программы, которые позволяют методом конечных элементов осуществлять испытание элементов и деталей подводных аппаратов на прочность. Это такие пакеты, как ANSYS, Pro/Engineer и COSMOS-M. Разработанный в последнее время большой титановый манипулятор Русь для обитаемого аппарата потребовал выполнить большой объем вычислительных работ.