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船殼建模 - 放樣與掃掠

此教學將示範如何使用曲線放樣建立船殼的方法，教學中的船殼是來自一本叫 Boat Builder's Handbook 的舊雜誌裡的設計，在網路上也可以找到類似的船殼設計。

您將學習：

造船業的設計師在許多不同的地方會用到 Rhino，需要更多船舶設計方面的教學與資訊請至 Rhino 網站 www.rhino3d.com。

此教學使用到的造船術語

舷弧 (Sheer)

側面視圖裡甲板從船頭至船尾的曲線。

緣線 (Chine)

平底或 V 型船底與船側的交會線。

尾舷板 (Transom)

方形船尾的豎板。

整平

"整平"一詞的意思在造船業受到廣泛的討論，沒有人能絕對定義這個詞，但每個人看到這個詞時都知道它的意思。雖然傳統上整平曲面是與船殼曲面有關，但整平的技巧可以應用在任何可見的曲面與物件上。在 Rhino 裡，一個曲面的整平度可以由曲面結構線的分佈來判斷。

整平的曲線與曲面還有其它特性，雖然整平的曲線或曲面不一定具有全部的特性，但大部分整平的曲線或曲面通常都有某些特性，如果您在建立模型時可以謹記這些特性，建立的模型品質會比較好。

建立整平曲面的要訣：

建立船殼曲線

船殼線是以原始的設計圖做為背景描繪而來，建立曲面之前必需先檢查曲線的整平度。

下圖為範例檔案裡的曲線，舷弧與緣線的曲線延伸超過船頭與船尾才能符合放樣的需要。

檢查曲線的整平度

選取範例檔案裡 Plan 與 Profile 圖層上的曲線，使用 CurvatureGraph 指令檢查曲線是否"整平"。 這個例子的曲線是從背景圖描繪而來，所以不夠"整平" (平滑)。換句話說，曲線不夠平滑時可以透過控制點的調整使曲線變平滑。我們將從舷弧開始 (船殼最上方的曲線)，因為這條曲線對船舶的外觀有最大的影響。

曲率圖形應該是連續的，而且可以反應出您想要的曲線形狀。當曲線"開始"向下彎曲時，曲率圖形會在曲線之上。相反的，當曲線"開始"向上彎曲時，曲率圖形會在曲線之下。轉折點 (曲線從一個方向往另一個方向彎曲的臨界點) 是曲率圖形與曲線的交會點。

改善曲率

在做任何控制點編輯前請先重建曲線簡化曲線的結構，移除曲線上多餘的控制點。

選取曲線，使用 Rebuild 指令減少曲線控制點的數量並設定階數，曲線重建後的控制點數量盡量不要多於絕對需要的數量。

使用 CurvatureGraph 指令再一次檢查曲線的整平度，如果曲率圖形仍然不能令人滿意，可以調整控制點直到得到平滑的曲率圖形。以同樣的方法處理其它曲線，在建立模型的曲面之前，請先確定所有的曲線都已整平。

建立 3D 曲線

到目前為止，您一直在處理 2D 曲線，為了以放樣建立曲面，您將從這些 2D 的平面曲線建立 3D 的立體曲線，之後原來的平面曲線就可以捨棄不用了。

將 3D Lines 圖層設為目前的圖層，選取側面與平面視圖代表同一條船殼輪廓的兩條曲線，使用 Crv2View 指令建立一條結合兩條 2D 曲線 X、Y、Z 座標的 3D 曲線，Crv2View 指令的輸入曲線務必是平面的。

修改曲線

放樣船底曲面時為了建立有四個邊的曲面，必需先將船底曲線延伸超過中心線。以放樣建立四個邊的船底曲面，再以中心線修剪多餘的曲面。 在範例模型裡除了船底中心線以外，其它的曲線都是延伸過的曲線。

放樣船殼曲面

現在您已經建立了一組船殼側面與底面的邊緣曲線，接下來您將從這些曲線建立放樣曲面。先以放樣建立船底曲面，再以完成的船底曲面的邊緣放樣建立船殼側面。

選取兩條邊緣曲線 (緣線與中心線)，使用 Loft 指令建立船底曲面時，請確定您選取的是上一個步驟建立的中心線。

修剪船頭與船底

在建立了船殼的側面與底面後，以一條偏離中心線半吋，長度超出船頭與船尾的直線在 Top 作業視窗修剪船殼的側面與底面。

建立尾舷板

就像其它建立曲面的教學一樣，您將建立一個比完成的曲面還大的曲面，再修剪至與船殼吻合的大小。

為了讓建立的尾舷板曲面大於完成後的曲面，您必需先將尾舷板中心線延伸超過舷弧與船底中心線，再以尾舷板中心線修剪船殼。

建立甲板

最後一個步驟是建立甲板曲面，圖中的曲線是甲板的側面輪廓，您將以甲板的側面輪廓曲線建立甲板。

使用 Project 指令將甲板輪廓的垂直線段投影至船殼曲面。在 Front 作業視窗從甲板中心線端點至船殼曲面上的投影曲線端點建立一條曲線。使用平面模式使曲線保持在同一平面上，使用正交對齊靠近中間的曲線控制點。