Questo tutorial illustra le tecniche di modellazione loft di scafi di imbarcazioni tramite l'uso di curve di sezione e curve di profilo. La forma classica dello scafo si basa su un progetto tratto dalla rivista Boat Builder's Handbook. Molti progetti simili a quello qui presentato possono essere reperiti in rete.
Verrà descritto come:
| ● | Creare una curva 3D da linee 2D. |
| ● | Ricostruire e semplificare una curva. |
| ● | Utilizzare delle tecniche analitiche per assicurare l'ottimizzazione della curvatura. |
| ● | Generare superfici loft da curve. |
Rhino è usato nella progettazione navale per varie applicazioni industriali. Per ulteriori tutorial ed informazioni sulla progettazione navale, consultare il sito web di Rhino: www.rhino3d.com.
Nota: Le immagini di questo tutorial usano un'impostazione di visualizzazione per cambiare il colore del retro delle superfici.
Faccia anteriore (1), faccia posteriore (2). Le frecce gialle indicano le direzioni normali alle superfici; il colore verde indica le facce posteriori delle superfici.
In questo modo, si può vedere verso dove puntano le direzioni normali dell'oggetto. Si veda la guida in linea di Rhino per ulteriori informazioni sulle Impostazioni facce posteriori.
Termini nautici usati nel presente tutorial
Insellatura
La curvatura da prua a poppa di un ponte di una barca come mostrato nell'elevazione del fianco.
Spigolo laterale
Intersezione della carena e dei fianchi di una barca a fondo piatto o a V.
Quadro di poppa
Tavolato della poppa di un'imbarcazione a poppa quadrata.
Fair
Il significato di "fair" è piuttosto dibattuto nell'industria navale. Difficilmente gli addetti riescono a descriverne il significato, ma ne conoscono perfettamente l'impiego. Nonostante il processo di fair, ovvero di ottimizzazione della curvatura di una superficie, sia tradizionalmente associato alla superficie di uno scafo, tutte le superfici visibili su qualunque oggetto possono trarre vantaggio dalla sua applicazione. In Rhino, il primo passaggio di questo complesso processo di ottimizzazione di una superficie consiste nel fare in modo che la spaziatura delle isocurve di una superficie risulti uniforme.
Le curve e le superfici ottimizzate con il processo di "fair" presentano anche altre caratteristiche. Queste caratteristiche secondarie possono non essere evidenti, tuttavia sono proprie delle curve e superfici correttamente ottimizzate. Se nel corso della modellazione si tiene conto di alcune semplici linee guida, il risultato ne trarrà vantaggio.
Linee guida per la creazione di una superficie ottimizzata:
| ● | Usare il minor numero di punti di controllo possibile per generare le curve. |
| ● | Usare il minor numero di curve possibile per generare una superficie. |
Le linee rappresentative dello scafo sono state create ricalcando il progetto originale disposto come bitmap di sfondo. Il primo passo consiste nel verificare la qualità delle linee prima di utilizzarle per la creazione della superficie.
Le linee ricavate dal progetto sono mostrate nell'immagine. L'insellatura e lo spigolo laterale sono stati estesi verso prua e poppa per facilitare il processo di loft.
Iniziare il modello
| 1. | Dal menu File di Rhino, cliccare su Apri. |
| 2. | Selezionare la cartella Modelli dei tutorial scaricata con la Guida all'uso. |
| 3. | Aprire il file modello Victory.3dm. |
Le linee sono disposte nel livello Pianta e nel livello Profilo.
Selezionare ciascuna coppia di curve tracciate dal progettista nei livelli pianta e profilo ed usare il comando GraficoCurvatura per determinare se la curvatura è "ottimizzata". In questo caso, il file è costituito da curve tracciate su una bitmap di sfondo. Esse non sono "ottimizzate". In altre parole, le curve non presentano una transizione smussata da una estremità all'altra dell'insellatura. Se una curva non risultasse ottimizzata, modificarne in modo opportuno i punti di controllo. Si inizi con l'insellatura (la curva nella parte superiore dello scafo). Essa ha il maggior impatto sull'aspetto dell'imbarcazione.
Verificare la curvatura
| 1. | Selezionare le curve da verificare. |
| 2. | Usare il comando GraficoCurvatura per visualizzarne il grafico di curvatura. |
L'immagine illustra il grafico di curvatura applicato ad un profilo di insellatura bidimensionale.
Il grafico di curvatura dovrebbe essere continuo e sottolineare la qualità della curva. Per le curve concave, il grafico sarà rappresentato sopra alla curva. Per le curve convesse, esso sarà rappresentato sotto la curva. Il punto di flesso (dove la curva non è né concava né convessa) viene indicato dove il grafico attraversa la curva.
Selezionare ciascuna curva ed usare il comando Ricostruisci per ridurre il numero di punti ed impostare il grado. Non usare più punti di quelli necessari.
Usare il comando GraficoCurvatura per verificare nuovamente la qualità della curvatura. Se il grafico di curvatura non dovesse essere soddisfacente, muovere i punti di controllo sino ad ottenere un grafico smussato. Procedere con il resto delle curve nel modello per assicurarsi che la relativa curvatura sia ottimizzata, prima di generare una superficie.
Ricostruire le curve
| 1. | Selezionare la curva dell'insellatura. |
| 2. | Eseguire il comando Ricostruisci. |
| 3. | Nella finestra di dialogo Ricostruisci curva, impostare il Numero di punti su 6 ed il Grado su 5. |
Sino ad ora si è lavorato con curve bidimensionali. Per generare una superficie con il processo di loft, queste curve planari devono essere usate per creare delle curve tridimensionali.
Attivando il livello Linee 3D, selezionare le rappresentazioni della vista planare e di profilo per ciascuna curva. Usare il comando Curve2Viste per creare una curva tridimensionale che combina le coordinate X, Y e Z delle curve bidimensionali. Affinché il comando funzioni, le due curve bidimensionali devono essere planari.
Creare le curve tridimensionali
| 1. | Rendere corrente il livello Linee 3D. |
| 2. | Selezionare le rappresentazioni in pianta e di profilo della curva dell'insellatura. |
| 3. | Eseguire il comando Curve2Viste. |
A seguito di queste operazioni viene tracciata la rappresentazione tridimensionale della curva.
| 4. | Quando la forma delle curve generate è soddisfacente, rimuovere le rappresentazioni bidimensionali o usare il comando Nascondi. |
| 5. | Ripetere il comando Curve2Viste per la curva dello spigolo laterale. |
Affinché il processo di loft possa funzionare correttamente, è necessario che non si riduca ad un punto. La forma generata dal loft deve essere rettangolare: questo è il motivo per cui le curve sono estese oltre la linea centrale. Le superfici loft possono essere generate con forma rettangolare, e successivamente ritagliate. Le curve del modello Victory sono state già estese ad eccezione della curva centrale posteriore.
Copiare la linea mediana
Useremo una copia della linea mediana per creare una nuova curva estesa per il loft della carena dello scafo.
| 1. | Copiare la linea mediana usando l'opzione SulPosto. |
| 2. | Nascondere la linea mediana. |
Accorciare la linea mediana
| 1. | Selezionare la linea mediana. |
| 2. | Eseguire il comando SubCrv. |
| 3. | Al prompt Inizio della curva, con lo snap all'oggetto Fine attivato, cliccare sull'estremo della linea mediana verso poppa. |
| 4. | Al prompt Fine della curva..., con lo snap all'oggetto Medio attivato, fare clic sul punto medio della curva. |
Estendere la linea mediana
| 1. | Eseguire il comando Estendi e, al prompt Selezionare gli oggetti limite..., premere Invio per l'estensione dinamica. |
| 2. | Al prompt Selezionare la curva da estendere..., impostare il Tipo su Morbido e selezionare la linea mediana in prossimità dell'estremo verso prua. |
| 3. | Disegnare la curva allineandola allo spigolo laterale ed all'insellatura nella vista in pianta, come mostrato nell'immagine. |
Questa operazione genera la nuova curva del fondo da usare per il loft.
| 4. | Attivare i punti di controllo (F10) per controllare la curva. |
Dopo aver creato un insieme di curve di bordo per il fianco e la carena, creare le superfici con un loft. Iniziare dalla superficie della carena. Una volta terminato, usare il bordo superiore come curva da cui eseguire un loft per ottenere la fiancata.
Per generare la carena, selezionare i due bordi (spigolo laterale e linea mediana) ed usare il comando Loft. In questa operazione, assicurarsi di selezionare la nuova linea mediana creata nel passo precedente.
Loft dello spigolo laterale e della linea mediana
| 1. | Selezionare lo spigolo laterale e la linea mediana. |
| 2. | Eseguire il comando Loft. |
| 3. | Nella finestra di dialogo Opzioni superfici Loft, sotto Opzioni delle curve di sezione, selezionare Ricostruisci con..., impostare il numero di punti di controllo su 15 e cliccare su OK. |
Loft di fiancata e carena
| 1. | Selezionare il bordo della superficie e la curva dell'insellatura. |
Suggerimento: Premere
| 2. | Ripetere il comando Loft per la fiancata. |
| 3. | Nella finestra di dialogo Opzioni superfici Loft, sotto Opzioni delle curve di sezione, selezionare Ricostruisci con..., impostare il numero di punti di controllo su 15 e cliccare su OK. |
Una volta create sia le superfici del fianco che quelle della carena, costruire un colmo ad un pollice e mezzo dalla linea mediana ed utilizzarlo per tagliare le superfici. Per farlo, nella vista Superiore, disegnare una linea più lunga dello scafo, a un pollice e mezzo a destra della linea mediana.
Tracciare una linea di taglio
| 1. | Nella vista Superiore, disegnare una Linea lungo la linea mediana (asse X) di lunghezza superiore allo scafo. |
| 2. | Nella vista Superiore, eseguire l'offset della linea di un pollice e mezzo verso le superfici dello scafo. |
La curva così ottenuta verrà usata nel prossimo passo. Vogliamo ottenere una piccola interruzione sul centro dell'imbarcazione, tra le due metà, per la chiglia.
Rifilatura del fianco e della carena
| 4 | Usando la curva di offset, Troncare la parte inferiore (1) e laterale (2) come mostrato nell'immagine. |
Come tutte le superfici di questo esempio, il quadro di poppa verrà generato da una superficie più estesa di quella finale, che verrà quindi ritagliata sino ad ottenere la forma desiderata.
Per assicurarsi che l'area da sottoporre al taglio sia sufficientemente estesa, eseguire il comando Estendi sulla linea mediana del quadro di poppa di un piede o due sopra l'insellatura e sotto la linea mediana. Eseguire il comando Tronca sulle superfici con la linea mediana del quadro di poppa.
Estendere la linea mediana
| 1. | Con il livello Profilo attivato, eseguire il comando Estendi. |
| 2. | Al prompt Selezionare gli oggetti limite o specificare la lunghezza dell'estensione. Premere Invio per l'estensione dinamica, premere Invio. |
| 3. | Al prompt Selezionare la curva da estendere..., nella vista Frontale, impostare il Tipo su Naturale e selezionare un punto presso la parte superiore della linea mediana del quadro di poppa. |
| 4. | Al prompt Fine dell'estensione, selezionare un punto sopra la parte superiore corrente della linea mediana del quadro di poppa. |
| 5. | Al successivo prompt Selezionare la curva da estendere..., selezionare un punto presso la parte inferiore della linea mediana del quadro di poppa. |
| 6. | Al prompt Fine dell'estensione, selezionare un punto sotto la parte inferiore della linea mediana del quadro di poppa e premere Invio. |
Troncare ed 
unire le superfici dello scafo
| 1. | Selezionare la linea mediana del quadro di poppa. |
| 2. | Eseguire il comando Tronca. |
| 3. | Impostare IntersezioniApparenti=Sì. |
| 4. | Nella vista Frontale, al prompt Selezionare l'oggetto da troncare..., selezionare il fianco dello scafo e le superfici della carena oltre il quadro di poppa. |
| 5. | Unire la carena dello scafo ed il fianco. |
Eseguire una copia speculare delle superfici dello scafo
Nella vista Destra o nella vista Superiore, eseguire il comando CopiaSpeculare delle due superfici dello scafo rispetto alla linea mediana. Usare il comando SrfCurveDiBordo per creare le superfici tra le due metà dello scafo.
| 1. | Selezionare le due superfici dello scafo. |
| 2. | Eseguire il comando CopiaSpeculare. |
| 3. | Nella vista Superiore, al prompt Inizio del piano di riflessione..., digitare 0 e premere Invio. |
| 4. | Al prompt Fine del piano di riflessione, trascinare il piano lungo l'asse X con la modalità Orto e fare clic. |
Creare la superficie della chiglia
| 1. | Eseguire il comando SrfCurveDiBordo. |
| 2. | Al prompt Selezionare 2, 3 o 4 curve, selezionare i due bordi più interni della carena dello scafo lungo la chiglia. |
| 3. | Ripetere il comando SrfCurveDiBordo. |
| 4. | Al prompt Selezionare 2, 3 o 4 curve, selezionare i due bordi più interni dei fianchi dello scafo lungo la chiglia a prua. |
Suggerimento: L'ordine con cui si selezionano i bordi determina la direzione verso cui è rivolta la superficie della chiglia.
Estrudere la superficie
Per creare la superficie del quadro di poppa, eseguire il comando EstrudiCrv sfruttando la linea mediana del quadro di poppa.
| 1. | Nella vista Frontale, selezionare la linea mediana estesa del quadro di poppa. |
| 2. | Eseguire il comando EstrudiCrv. |
| 3. | Al prompt Distanza di estrusione, impostare l'opzione da linea di comando DueLati=Sì. |
| 4. | Nelle viste Prospettica, Superiore o Destra, trascinare l'estensione oltre la superficie dello scafo. |
Troncare per ottenere il quadro di poppa
Eseguire il comando Tronca sulla superficie del quadro di poppa con lo scafo e una linea dei bordi dello scafo.
| 1. | Disegnare una linea tra i due bordi superiori a poppa dello scafo. |
| 2. | Eseguire il comando Tronca. |
| 3. | Al prompt Selezionare gli oggetti di taglio, selezionare le superfici dello scafo, incluse la chiglia e la linea sopra lo scafo e premere Invio. |
| 4. | Al prompt Selezionare l'oggetto da troncare..., selezionare la superficie del quadro di poppa oltre le linee e le superfici dello scafo e premere Invio. |
Il quadro di poppa ora è completo.
Verificare la presenza di errori
| 1. | Unire tutte le superfici. |
| 2. | Usare il comando MostraBordi per verificare che l'unione sia stata eseguita correttamente. |
Visualizzare i bordi aperti. I bordi aperti o interrotti sono bordi di superfici che non sono uniti ad un'altra superficie. In questo caso sono previsti bordi aperti solo attorno alla parte esterna delle superfici dello scafo, non tra le superfici.
A superfici terminate ed unite, osservare la superficie con gli strumenti di analisi della curvatura.
L'ultimo passo consiste nella creazione del ponte. Nelle linee del profilo, due curve descrivono la silhouette della curva del ponte. Questa curva verrà utilizzata per creare il ponte.
Usare il comando Proietta per proiettare la linea verticale del fianco dello scafo. Questa linea servirà da riferimento per l'estremità della curva. Nella vista Frontale disegnare una curva dall'estremità della linea mediana del ponte all'estremità della curva proiettata sul fianco dello scafo. Usare la modalità Planare per mantenere dritta la curva. Disporre i primi tre punti di controllo usando la modalità Orto per mantenerli allineati rispetto al centro.
Proiettare il bordo verticale del ponte sullo scafo
| 1. | Selezionare lo scafo e la linea verticale. |
| 2. | Nella vista Frontale, usare il comando Proietta per proiettare la curva sullo scafo. |
La curva verrà proiettata su entrambi i lati dello scafo, in modo che sia possibile disegnare le curve di sezione sul fianco.
Tracciare le curve di sezione
| 1. | Dalla barra di stato, fare clic sul riquadro Planare per attivare la modalità Planare. |
| 2. | Nella vista Destra, usare il comando Curva per disegnare una curva con punti di controllo dall'estremità superiore della linea mediana del ponte alla parte superiore della curva proiettata sullo scafo. |
Usare la modalità Orto per posizionare i primi tre punti di controllo lungo una linea retta.
Usare lo snap all'oggetto Fine per posizionare l'ultimo punto nella parte superiore della curva proiettata sullo scafo.
| 3. | Usare il comando GraficoCurvatura per verificare la curva. |
Creare la superficie del ponte
| 1. | Usare il comando Sweep2 per creare la superficie del ponte. |
| 2. | Al prompt Selezionare le curve di binario, selezionare la linea mediana e il bordo dello scafo. |
| 3. | Al prompt Selezionare le curve di sezione..., selezionare la curva di sezione generata dalla curva mediana del ponte verso la curva proiettata sullo scafo e premere Invio. |
Eseguire una copia speculare del ponte
| 1. | Usare il comando CopiaSpeculare per copiare la superficie del ponte sull'altro lato. |
Al prompt Inizio del piano di riflessione..., nella vista Superiore, digitare 0 e premere Invio.
| 2. | Al prompt Fine del piano di riflessione..., nella vista Superiore, trascinare l'asse del piano speculare con la modalità Orto attivata. |
Riempire la superficie mancante
| 4 | Usare il comando SrfCurveDiBordo per generare una piccola superficie triangolare nella punta della prua. |
Unire le varie parti
| 4 | Selezionare tutte le superfici ed usare il comando Unisci per creare un'unica polisuperficie. |