CN107066665B - 基于3D Experience的静水力曲线计算方法 - Google Patents

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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VB＝628.042m3、形心位置信息XB＝33993mm，ZB＝2979mm，YB＝0mm以及表征水线面的“薄片”的体积VF＝0.011m3、形心位置信息XF＝36168.355mm，ZF＝4999.943mm，YF＝0.039mm、惯性矩信息IoxG＝0.033236m4、IoyG＝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XB＝2007mm，ZB＝2979mm，YB＝0mm以及表征水线面的“薄片”的形心位置信息XF＝-168.355mm，ZF＝4999.943mm，YF＝0.039mm。
通过体惯性矩与面惯性矩换算得水线面惯性矩为：
IoxG＝1661.8m4、IoyG＝54754.5m4
根据性能计算公式，求得初稳性高ZB+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，水线面高度参数T表征吃水值，船舯位置参数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实体模型的体积、形心位置信息、惯性矩信息；
5）剩余排水体积模型和表征水线面的薄片实体模型的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。
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