CN107203657A - 一种基于船舶数字总图的舱室传热面积计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于船舶数字总图的舱室传热面积计算方法，该方法通过分析船舶数字总图中舱室之间的相邻关系来计算船舶舱室传热面积。本发明的方法能够利用船舶数字总图所包含的信息直接计算船舶舱室传热面积，通过构建最大虚拟外接圆来判断两舱室是否相邻，从而求解相邻舱室产热面积，将繁琐的手工计算过程规范化、流程化，极大程度地避免了错算漏算等现象的发生，能够快速准确的计算船舶舱室传热面积。

Description

一种基于船舶数字总图的舱室传热面积计算方法

技术领域

本发明属于船舶空调负荷计算领域，尤其涉及一种基于船舶数字总图的舱室传热面积计算方法。

背景技术

船舶空调系统是现代各种船舶上必不可少的设备，它为船员创造了舒适的居住生活环境，同时也是各种电器设备和精密仪器正常工作和货物完好存储的重要保证。若空调选型不当，舱室会存在过冷或过热现象，无法满足船舶正常工作和居住舒适性要求，更不能适应船舶大型化后所带来的舱室负荷不均衡现状。

船舶空调负荷计算是空调选型的基础，首先按照设计参数要求计算每个舱室的冷、热负荷，进而确定每个空调区需配置的空调型号(如制冷量、送风量)，再经过风量调整和校核，最终得到空调负荷计算表和空调器处理参数等。整个计算过程中最繁琐的一步也是最容易出错的一步就是通过舱室每个壁面传入相邻舱室的舱壁传热面积计算。现有的舱室传热面积计算都是通过参照二维图纸手工测量计算，不仅设计相率低下，而且特别容易出错，误差较大，无法满足船舶空调负荷快速、准确计算的需求。

随着船舶设计任务和复杂程度的增加，在设计过程中舱室或设备经常发生变化，导致原有的空调设备无法满足变更后使用要求，需要重新进行空调负荷计算，这一过程往往会耗费大量的人力和物力。因此，有必要实现空调负荷计算快速化、流程化和规范化，提高船舶空调系统设计效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于船舶数字总图的舱室传热面积计算方法，该方法通过分析船舶数字总图中舱室之间的相邻关系来计算船舶舱室传热面积。

一种基于船舶数字总图的舱室传热面积计算方法，包括以下步骤：

步骤1：在船舶数字总图中找出舱室曲线和甲板曲线；

步骤2：从舱室曲线中分离出舱顶信息和舱底信息，从甲板曲线中分离出舱室所属甲板层信息；

步骤3：根据舱室所属甲板层信息判断同层甲板中舱室之间的四周相邻关系；

步骤4：根据步骤3中得到的同层甲板中舱室之间的四周相邻关系，计算同层甲板中任意两个相邻舱室之间的传热面积，具体步骤如下：

步骤41：指定所述同层甲板中任一舱室曲线为参考舱室曲线，获取参考舱室曲线的顶点坐标信息，并确定其中距离最远的两个顶点，然后求出以这两个顶点连线为直径的外接圆的圆心坐标OP₁和半径R₁；

步骤42：依次求解圆心OP₁至同层甲板中其他舱室曲线的所有边的距离，若与所述其他舱室曲线任意一条边的距离小于或等于所述半径R₁，则表示两舱室相邻；依次以参考舱室曲线的各条边为基准，逐个判断各条边与任意一个相邻舱室曲线的所有边的重合部分长度，该重合部分长度则为参考舱室曲线与相邻舱室曲线的舱壁重合长度；

步骤43：所述舱壁重合长度乘以舱室高度，则得到参考舱室曲线和与其相邻的其中一个相邻舱室曲线的传热面积；

步骤5：根据舱顶信息和舱底信息获取上、下甲板层舱室之间的上下相邻关系，并计算非同层甲板中任意两个相邻舱室的传热面积，具体步骤如下：

步骤51：以任一舱室舱顶为基准，投影至上层甲板，获取投影后舱室曲线的顶点坐标信息，并确定其中距离最远的两个顶点，然后求出以这两个顶点连线为直径的外接圆的圆心坐标OP₂和半径R₂，依次求解圆心OP₂至上层甲板任一舱室曲线的所有边的距离，若与所述任一舱室曲线任意一条边的距离小于或等于所述半径R₂，则表示投影后的舱顶曲线与上层甲板舱室曲线相交，且两舱室曲线相交面积为舱顶相邻两舱室的传热面积；

步骤52：以步骤51中所述任一舱室舱底为基准，投影至下层甲板，并按照步骤51的方法依次判断投影后的舱底曲线与下层甲板舱室曲线是否相交，其中两舱室曲线相交面积为舱底相邻两舱室的传热面积。

有益效果：

本发明的方法能够利用船舶数字总图所包含的信息直接计算船舶舱室传热面积，通过构建最大虚拟外接圆来判断两舱室是否相邻，从而求解相邻舱室产热面积，将繁琐的手工计算过程规范化、流程化，极大程度地避免了错算漏算等现象的发生，能够快速准确的计算船舶舱室传热面积。

附图说明

图1为本发明船舶舱室传热面积计算流程图；

图2(a)为本发明某型船舶一层甲板数字总图；

图2(b)为本发明某型船舶二层甲板数字总图；

图2(c)为本发明某型船舶三层甲板数字总图；

图3为本发明舱室四周相邻示意图；

图4为本发明舱室上下相邻示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细叙述。

首先介绍一下本发明中所述的一些基本概念定义：

数字总图：针对甲板、舱室的几何位置、面积、容积、层高等信息进行近似描述的总图。

舱室曲线：总图用来表示舱室的封闭多段线，该曲线包含了舱室编号、舱室名称、舱室高度、舱底面积、舱顶面积、舱底相对下甲板位置、舱底相对下甲板偏移量、舱顶相对上甲板位置、舱顶相对上甲板偏移量等信息。

甲板曲线：总图用来表示甲板的封闭多段线，该曲线包含了甲板编号、甲板名称、甲板基点X坐标、甲板基点Y坐标等信息。

图1给出了本发明船舶舱室传热面积计算的具体流程，舱室相邻分为两种：四周相邻和上下相邻，四周相邻即分析同一甲板层中舱室之间的相邻关系，上下相邻即分析舱室与上层甲板和下层甲板舱室之间的相邻关系。附图2为某型船舶数字总图，以其中选中舱室为实例计算舱室传热面积，方法中主要包括四周相邻舱室传热面积计算和上下相邻舱室传热面积计算，下面按步骤阐述实现方法。

一种基于船舶数字总图的舱室传热面积计算方法，包括以下步骤：

步骤1：在船舶数字总图中找出舱室曲线和甲板曲线；

步骤2：从舱室曲线中分离出舱顶信息和舱底信息，从甲板曲线中分离出舱室所属甲板层信息；

步骤3：根据舱室所属甲板层信息判断同层甲板中舱室之间的四周相邻关系；

步骤4：根据步骤3中得到的同层甲板中舱室之间的四周相邻关系，计算同层甲板中任意两个相邻舱室之间的传热面积，具体步骤如下：

步骤41：以2层甲板舱室1的曲线为参考舱室曲线，获取参考舱室曲线的顶点坐标信息，并确定其中距离最远的两个顶点，然后求出以这两个顶点连线为直径的外接圆的圆心坐标OP₁和半径R₁(如图3中虚线曲线为外接圆，点划线为其直径)；

步骤42：依次求解圆心OP₁至同层甲板中其他舱室曲线的所有边的距离，若与所述其他舱室曲线任意一条边的距离小于或等于所述半径R₁，则表示两舱室相邻；如图3所示，舱室1分别与舱室2、舱室4、舱室5以及舱室6相邻；以计算舱室1与舱室2之间的舱壁重合长度为例，以参考舱室曲线(即舱室1)的一条边为基准(图3中单点划线为舱室1第一条边)，依次判断其与舱室2的舱室曲线的所有边重合部分长度，所述所有边重合部分长度则为舱室1的其中一条边与相邻舱室2的舱壁重合长度；

步骤43：依次求解参考舱室曲线(即舱室1)剩余边与舱室2的舱壁重合长度，如图3所示单点划线为舱室1第一条边，求解除第一条边以外的三条边与舱室2曲线(4条边，图3中双点划线)所有边的重合部分长度，将舱室1的4条边与舱室2所有边的重合部分长度相加，则得到两舱室所有边的重合长度，所有边的重合长度则为两舱室舱壁重合长度；可用对应的数据结构如公式1所示：

其中D₁₂表示舱室1和舱室2所有边重合部分长度矩阵，d_ij表示舱室1第i条边和舱室2第j条边重合部分长度，将所有重合长度相加即为两舱室舱壁重合长度L₁₂：

步骤44：步骤43中所述两舱室舱壁重合长度L₁₂乘以舱室高度h则为四周相邻两舱室传热面积S₁₂：

S₁₂＝L₁₂×h (3)

步骤45：遍历所有舱室曲线，重复步骤41-步骤44，直至计算完成同层甲板中所有相邻舱室的传热面积；

步骤5：根据舱顶信息和舱底信息获取上、下甲板层舱室之间的上下相邻关系，并计算非同层甲板中任意两个相邻舱室的传热面积，具体步骤如下：

步骤51：以任一舱室舱顶为基准，投影至上层甲板，如图4所示，获取投影后舱室1的舱室曲线的顶点坐标信息，并确定距离最远的两个顶点，然后求出以这两个顶点连线为直径的外接圆的圆心坐标OP₂和半径R₂，如图4中虚线曲线为外接圆，点划线为其直径，依次求解圆心OP₂至上层甲板舱室7的各段曲线(图4中双点划线)的距离，若该距离小于或等于所述半径R₂，则表示投影后的舱顶曲线与上层甲板舱室7的舱室曲线相交，且两舱室曲线相交面积为舱顶相邻两舱室传热面积S₁₇，如图4中黑体粗实线所围面积；

步骤52：遍历所有舱室舱顶，重复步骤51，直至计算出各舱室舱顶与上层甲板的所有相邻舱室的传热面积；

步骤53：以步骤51中所述任一舱室舱底为基准，投影至下层甲板，并按照步骤51的方法依次判断投影后的舱底曲线与下层甲板舱室曲线是否相交，其中两舱室曲线相交面积为舱底相邻两舱室传热面积；

步骤54：遍历所有舱室舱底，重复步骤53，直至计算出各舱室舱顶与下层甲板的所有相邻舱室的传热面积。

综上，2甲板舱室1的所有相邻舱室传热面积可用对应的数据结构如公式4所示：

S₁＝[S₁₁ … S_1j … S_1n],j∈(1,n) (4)

其中S_1j表示舱室1与舱室j之间的传热面积，n为舱室个数；

基于以上分析，图2中所有舱室传热面积可用对应的数据结构如公式5表示：

其中S_ij表示舱室i与舱室j之间的传热面积，n为舱室个数。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于船舶数字总图的舱室传热面积计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在船舶数字总图中找出舱室曲线和甲板曲线；

步骤2：从舱室曲线中分离出舱顶信息和舱底信息，从甲板曲线中分离出舱室所属甲板层信息；

步骤3：根据舱室所属甲板层信息判断同层甲板中舱室之间的四周相邻关系；

步骤4：根据步骤3中得到的同层甲板中舱室之间的四周相邻关系，计算同层甲板中任意两个相邻舱室之间的传热面积，具体步骤如下：

步骤41：指定所述同层甲板中任一舱室曲线为参考舱室曲线，获取参考舱室曲线的顶点坐标信息，并确定其中距离最远的两个顶点，然后求出以这两个顶点连线为直径的外接圆的圆心坐标OP₁和半径R₁；

步骤42：依次求解圆心OP₁至同层甲板中其他舱室曲线的所有边的距离，若与所述其他舱室曲线任意一条边的距离小于或等于所述半径R₁，则表示两舱室相邻；依次以参考舱室曲线的各条边为基准，逐个判断各条边与任意一个相邻舱室曲线的所有边的重合部分长度，该重合部分长度则为参考舱室曲线与相邻舱室曲线的舱壁重合长度；

步骤43：所述舱壁重合长度乘以舱室高度，则得到参考舱室曲线和与其相邻的其中一个相邻舱室曲线的传热面积；

步骤5：根据舱顶信息和舱底信息获取上、下甲板层舱室之间的上下相邻关系，并计算非同层甲板中任意两个相邻舱室的传热面积，具体步骤如下：

步骤51：以任一舱室舱顶为基准，投影至上层甲板，获取投影后舱室曲线的顶点坐标信息，并确定其中距离最远的两个顶点，然后求出以这两个顶点连线为直径的外接圆的圆心坐标OP₂和半径R₂，依次求解圆心OP₂至上层甲板任一舱室曲线的所有边的距离，若与所述任一舱室曲线任意一条边的距离小于或等于所述半径R₂，则表示投影后的舱顶曲线与上层甲板舱室曲线相交，且两舱室曲线相交面积为舱顶相邻两舱室的传热面积；

步骤52：以步骤51中所述任一舱室舱底为基准，投影至下层甲板，并按照步骤51的方法依次判断投影后的舱底曲线与下层甲板舱室曲线是否相交，其中两舱室曲线相交面积为舱底相邻两舱室的传热面积。