CN113955035A - 一种船舶型线设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种船舶型线设计方法；通过母型船的型值点信息或者基于设计者给出的特征线信息，建立母型船的数学模型，根据数学模型完成三维几何模型；设计过程是通过修改母型船的数学模型和三维几何模型进行；其中，数学模型和三维几何模型表达的信息相互对应，几何模型能够基于数学模型的修改实现重构，避免重复建模，有效地提高了型线设计的质量和效率，为后续设计工作提供了准确的船体信息，无需重复建模，满足船舶概念设计的要求。

Description

一种船舶型线设计方法
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船舶型线设计方法。
背景技术
船舶型线设计是船舶总体设计的重要组成部分，是对船舶主体形状的设计工作。目前，船舶参数化技术逐渐成熟，通过将船型特征系数进行参数化，控制NURBS(Non-Uniform Rational B-Splines)曲线表达船体型线等。
但是，参数化设计存在一定的局限性，设计对象的所有信息都通过参数或约束进行定义，设计者只能使用模型提供的参数进行设计，各参数化设计模型只能用于设计某一具体结构，新的设计方案需要重新建议参数化模型，无法满足船舶概念设计的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船舶型线设计方法，旨在解决现有技术中的参数化设计存在一定的局限性，设计对象的所有信息都通过参数或约束进行定义，设计者只能使用模型提供的参数进行设计，各参数化设计模型只能用于设计某一具体结构，新的设计方案需要重新建议参数化模型，无法满足船舶概念设计的要求的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的一种船舶型线设计方法，包括以下步骤：
获取母型船基本信息，并建立相应的母型船数字模型；
根据所述母型船数字模型建立相应的母型船三维几何模型；
修改所述母型船数字模型，并建立相应的修改母型船三维几何模型，获得设计船三维几何模型。
建立母型船的数学模型，根据数学模型完成三维几何模型，设计过程中是通过修改母型船的数学模型和三维几何模型进行，数学模型和三维几何模型表达的信息相互对应，几何模型能够基于数学模型的修改实现重构，避免重复建模，有效的提高了型线设计的质量和效率，为后续设计工作提供了准确的船体信息。
其中，获取母型船基本信息，并建立相应的母型船数字模型，包括：
所述母型船基本信息至少包括船舶类型、船舶主尺度、船型系数、排水量、行速和型值。
母型船的基本信息包括船舶类型、船舶主尺度、船型系数、排水量、行速和型值等。
其中，根据所述母型船数字模型建立相应的母型船三维几何模型，包括：
建立参考平面；
在所述参考平面内建立型值点；
连接所述型值点获得型线和特征线。
通过建立参考平面，并找到型值点，连接型值点建议母型船三维几何模型。
其中，修改所述母型船数字模型，并建立相应的修改母型船三维几何模型，获得设计船三维几何模型，包括：
修改参考平面；
修改型值点位置；
重构型线和特征线，获得设计船三维几何模型。
根据修改母型船数字模型，建立设计船三维几何模型。
其中，修改所述母型船数字模型，并建立相应的修改母型船三维几何模型，获得设计船三维几何模型，包括：
基于比例变换法完成船体主要尺度的修改。
利用比例变化发修改船体主要尺寸的设计。
其中，基于比例变换法完成船体主要尺度的修改，包括：
基于相交参考平面及其交线坐标上的值定义型值点，并根据设计要求平移相应参考平面。
首先找到值定力型值点，然后根据设计要求平移相应的参考平面。
其中，基于比例变换法完成船体主要尺度的修改，所述方法还包括：
沿交线方向平移所述型值点，完成船体主要尺度的修改。
然后沿交线方向平移型值点，完成船体主要尺度的修改。
本发明的船舶型线设计方法，通过母型船的型值点信息或者基于设计者给出的特征线信息，建立母型船的数学模型，根据数学模型完成三维几何模型；设计过程是通过修改母型船的数学模型和三维几何模型进行；其中，数学模型和三维几何模型表达的信息相互对应，几何模型能够基于数学模型的修改实现重构，避免重复建模，有效地提高了型线设计的质量和效率，为后续设计工作提供了准确的船体信息，无需重复建模，满足船舶概念设计的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的船舶型线设计方法的步骤图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1，本发明提供了一种船舶型线设计方法，包括以下步骤：
S101：获取母型船基本信息，并建立相应的母型船数字模型。
具体的，首先，选取与新设计船主要要素、用途功能相近的优秀船作为母型船，并将已有优秀母型船的资料，至少包括船舶的类型、船舶主尺度、船型系数、排水量、行速和型值等作为船型库存储起来，并建立相应的母型船数字模型，当要设计的船接近于船型库内某一船型时，通过程序进行调用，根据新船型的要求生成新的型值表，通过不断改造，知道满足设计要求为止，船型库内的船型资料不断增加，列为母型的船经过使用后证明其性能优秀，而且船体曲面是光顺的，可以不用放样，直接用于船体建造，满足船舶概念设计的要求。
S102：根据所述母型船数字模型建立相应的母型船三维几何模型。
具体的，首先，建立参考平面，参考平面由分别平行于3个基准平面的3组平面组成，包括横剖面、纵剖面和水线面，平面之间的关系包括：1、由坐标系定义可知，各参考平面与同组内的其他平面平行，与其他两组的平面垂直；2、参考平面与同组内的其他平面的距离，型线和型值点在相应的参考平面内，在参考平面移动的过程中，该平面内的型线和型值点将与参考平面同步移动，然后，在参考平面内建立型值点，船体的型值点是描述船体表面形状的最重要也是最直接的表达方式，分别根据型值点与参考平面，型值点与型线之间的关系，对船体型值点的位置进行定义，最后，连接型值点获得型线和特征线，其中，船体特征线是用于表征船体外形特征的重要曲线，主要包括首轮廓线、尾轮廓线、甲板边线和自定义特征线等具有一定特征的船体边界线，这些特征线为空间曲线，不能通过参考平面准确表达，因此需要根据特征线的具体情况进行定义，以此建议母型船三维几何模型，并三维几何模型与数学模型是相互对应的，数学模型中的型线设计元素同样存在于三维几何模型中；数学模型中型线设计各元素之间的关系同样能够在三维几何模型中体现，根据数学模型，逐步在三维几何模型中建立各元素以及各元素之间的拓扑关系，最终获得型线设计方案的三维几何模型，当数学模型根据设计需求被修改时，三维几何模型将根据数学模型进行重构，为船舶性能的初步计算以及之后的设计步骤提供较为准确的数据信息。
S103：修改所述母型船数字模型，并建立相应的修改母型船三维几何模型，获得设计船三维几何模型。
具体的，通过对参考平面进行新建、修改和删除，控制其内部的型线和型值点，从而实现对船体型线的设计和修改，其中，首先基于相交参考平面及其交线坐标轴上的值定义型值点，然后根据设计要求，平移相应参考平面，最后沿交线方向平移型值点，从而完成船体主要尺度的修改，设计船的主尺度，即船长、船宽和型深；船体横剖面积的修改是基于移动横剖面变换法完成设计工作的，即根据1-Cp法(Cp为船体棱形系数)等计算方法，求出各站移动距离，移动相应参考平面，以满足设计要求；船体横剖线形状的修改是根据设计需要对横剖线进行新建、修改和删除，根据变量化模型结构关系，通过对横剖线所在参考平面及型值点位置关系的控制，实现横剖线形状的修改；根据变量化模型对特征线的定义，特征线的修改包括对各型值点的位置和相应属性的修改；最后，根据修改的参考平面、型值点位置，重构型线和特征线，建立成设计船的三维几何模型。
通过数学模型和三维几何模型，描述线型设计中元素的信息以及各元素之间的拓扑关系，从而实现了型线设计模型能够根据设计者的意图进行重构；其先进性在于：通过母型船的型值点信息或者基于设计者给出的特征线信息，建立母型船的数学模型，根据数学模型完成三维几何模型；设计过程是通过修改母型船的数学模型和三维几何模型进行；数学模型和三维几何模型表达的信息相互对应，几何模型能够基于数学模型的修改实现重构，避免重复建模，有效地提高了型线设计的质量和效率，为后续设计工作提供了准确的船体信息，无需重新建模，满足船舶概念设计的要求。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种船舶型线设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取母型船基本信息，并建立相应的母型船数字模型；
根据所述母型船数字模型建立相应的母型船三维几何模型；
修改所述母型船数字模型，并建立相应的修改母型船三维几何模型，获得设计船三维几何模型。
2.如权利要求1所述的船舶型线设计方法，其特征在于，获取母型船基本信息，并建立相应的母型船数字模型，包括：
所述母型船基本信息至少包括船舶类型、船舶主尺度、船型系数、排水量、行速和型值。
3.如权利要求1所述的船舶型线设计方法，其特征在于，根据所述母型船数字模型建立相应的母型船三维几何模型，包括：
建立参考平面；
在所述参考平面内建立型值点；
连接所述型值点获得型线和特征线。
4.如权利要求1所述的船舶型线设计方法，其特征在于，修改所述母型船数字模型，并建立相应的修改母型船三维几何模型，获得设计船三维几何模型，包括：
修改参考平面；
修改型值点位置；
重构型线和特征线，获得设计船三维几何模型。
5.如权利要求4所述的船舶型线设计方法，其特征在于，修改所述母型船数字模型，并建立相应的修改母型船三维几何模型，获得设计船三维几何模型，包括：
基于比例变换法完成船体主要尺度的修改。
6.如权利要求5所述的船舶型线设计方法，其特征在于，基于比例变换法完成船体主要尺度的修改，包括：
基于相交参考平面及其交线坐标上的值定义型值点，并根据设计要求平移相应参考平面。
7.如权利要求6所述的船舶型线设计方法，其特征在于，基于比例变换法完成船体主要尺度的修改，所述方法还包括：
沿交线方向平移所述型值点，完成船体主要尺度的修改。
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