CN107066665A - 基于3D Experience 的静水力曲线计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于3D Experience的静水力曲线计算方法，包括以下步骤：1)将水密艇体模型输入至基于3D Experience的三维设计平台；2)设置水线面高度参数T和船舯位置参数CZ；3)构建剩余排水体积模型及水线面模型；4)测量步骤3)中得到的剩余排水体积模型的体积、形心位置信息以及表征水线面的“薄片”的体积、形心位置信息、惯性矩信息；5)形心位置相对船舯位置参数CZ进行移轴，同时将表征水线面的“薄片”实体模型惯性矩信息换算成面惯性矩信息；6)选择离散或等间距输入方式输入水线高度值，批量重复步骤1)至步骤5)的过程，获得静水力曲线要素。本发明实现了在CATIA V6平台上快速获取潜艇静水力曲线的功能，计算结果经过实艇测算满足精度要求。

Description

基于3D Experience的静水力曲线计算方法

技术领域

本发明涉及潜艇静力性能计算技术，尤其涉及一种基于3D Experience的静水力曲线计算方法。

背景技术

潜艇静水力曲线系潜艇正浮浮态时的浮性、稳性要素与其平均吃水间的关系曲线的总称。因潜艇含有大量舷间突出体，其水密艇体形状极为不规则，无法像水面船舶那样，仅将外壳形状信息作为输入，利用商用船舶软件即可计算出静水力曲线。

计算潜艇静水力曲线要素，需要分别计算一舷舷间横剖面要素、舷间水密容积及水线面要素、耐压船体容积及水线面要素，然后再通过移轴公式、求和等处理获得全艇容积(含突出体的)要素、全艇水线面要素。计算过程极其繁琐。

近年来船舶行业大力推广基于3D Experience的CATIA V6平台作为主流三维设计软件，但CATIA V6平台是工程通用平台，不具备潜艇静水力曲线计算等专用功能。为适应新的使用需求，设计一套基于CATIA V6平台的潜艇静水力曲线计算方法是当下的必然选择。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于3DExperience的静水力曲线计算方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于3D Experience的静水力曲线计算方法，包括以下步骤：

1)将水密艇体模型输入至基于3D Experience的三维设计平台；

2)设置水线面高度参数T和船舯位置参数CZ，其中高度参数T表征吃水值，船舯位置参数参数CZ表征船舯位置；

3)构建剩余排水体积模型及水线面模型；

用水线面平面分割水密船体，获得水下排水体积的实体模型；在此基础上，将水线面向下微量偏移，偏移量为0.01mm至0.03mm，用偏移后的平面再次分割水下排水体积的实体模型，获得表征水线面的“薄片”实体模型；以此“薄片”实体模型间接换算出水线面惯性矩等要素；

4)测量步骤3)中得到的剩余排水体积模型的体积、形心位置信息以及表征水线面的“薄片”的体积、形心位置信息、惯性矩信息；

5)形心位置相对船舯位置参数CZ进行移轴，同时通过面惯性矩与体惯性矩的换算公式，将表征水线面的“薄片”实体模型惯性矩信息换算成面惯性矩信息；

6)选择离散或等间距输入方式输入水线高度值，批量重复步骤1)至步骤5)的过程，获得静水力曲线要素，并将换算结果输出。

按上述方案，步骤3)中将水线面向下微量偏移，偏移量为0.02mm。

本发明产生的有益效果是：

1.实现了在CATIA V6平台上快速获取潜艇静水力曲线的功能，为后续在该平台上开展其他潜艇静力性能计算奠定了技术基础；

2.计算结果经过实艇测算满足精度要求，可有效服务于型号产品设计。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的计算输入的水密船体模型；

图2是本发明实施例的剩余排水体积模型；

图3是本发明实施例的水线面模型；

图4是本发明实施例的静水力曲线要素表。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种基于3D Experience的静水力曲线计算方法，包括以下步骤：

第一步，将水密船体模型拷贝到静水力曲线计算结构树下，如图1。

第二步，在参数表设置吃水高度参数T＝5000mm，船舯位置参数CZ＝36000mm，并搭建结构树。

第三步，用水线面平面分割水密船体，获得剩余排水体积的模型。然后将水线面向下微量偏移，再次分割剩余排水体积的模型，获得表征水线面的“薄片”实体模型。如图2和图3所示。

第四步，测量剩余排水体积的体积V_B＝628.042m³、形心位置信息X_B＝33993mm，Z_B＝2979mm，Y_B＝0mm以及表征水线面的“薄片”的体积VF＝0.011m³、形心位置信息X_F＝36168.355mm，Z_F＝4999.943mm，Y_F＝0.039mm、惯性矩信息I_oxG＝0.033236m⁴、I_oyG＝1.095m⁴。

第五步，形心位置相对船舯位置参数CZ进行移轴。得到剩余排水体积的形心位置信息X_B＝2007mm，Z_B＝2979mm，Y_B＝0mm以及表征水线面的“薄片”的形心位置信息X_F＝-168.355mm，Z_F＝4999.943mm，Y_F＝0.039mm。

通过体惯性矩与面惯性矩换算得水线面惯性矩为：

I_oxG＝1661.8m⁴、I_oyG＝54754.5m⁴

根据性能计算公式，求得初稳性高Z_B+r＝4.462078m、纵稳性半径R＝87.18291m。

根据表征水线面的“薄片”实体模型的体积折算水线面面积S＝529.0362196m²。

第六步，利用宏循环迭代批量输出T＝1500、T＝2000、...、T＝9000的静水力曲线要素信息。如图4所示。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于3D Experience的静水力曲线计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将水密艇体模型输入至基于3D Experience的三维设计平台；

2)设置水线面高度参数T和船舯位置参数CZ，其中高度参数T表征吃水值，船舯位置参数参数CZ表征船舯位置；

3)构建剩余排水体积模型及水线面模型；

用水线面平面分割水密船体，获得水下排水体积的实体模型；在此基础上，将水线面向下微量偏移，偏移量为0.01mm至0.03mm，用偏移后的平面再次分割水下排水体积的实体模型，获得表征水线面的“薄片”实体模型；以此“薄片”实体模型间接换算出水线面惯性矩等要素；

4)测量步骤3)中得到的剩余排水体积模型的体积、形心位置信息以及表征水线面的“薄片”的体积、形心位置信息、惯性矩信息；

5)形心位置相对船舯位置参数CZ进行移轴，同时通过面惯性矩与体惯性矩的换算公式，将表征水线面的“薄片”实体模型惯性矩信息换算成面惯性矩信息；

6)选择离散或等间距输入方式输入水线高度值，批量重复步骤1)至步骤5)的过程，获得静水力曲线要素，并将换算结果输出。

2.根据权利要求1所述的静水力曲线计算方法，其特征在于，所述步骤3)中将水线面向下微量偏移，偏移量为0.02mm。