留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

非流形造型的主船体快速分舱方法

管官 林焰 纪卓尚

管官, 林焰, 纪卓尚. 非流形造型的主船体快速分舱方法[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13(3): 53-61. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.03.008
引用本文: 管官, 林焰, 纪卓尚. 非流形造型的主船体快速分舱方法[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13(3): 53-61. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.03.008
GUAN Guan, LIN Yan, JI Zhuo-shang. Quick subdivision method of main hull based on non-manifold modeling[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13(3): 53-61. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.03.008
Citation: GUAN Guan, LIN Yan, JI Zhuo-shang. Quick subdivision method of main hull based on non-manifold modeling[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13(3): 53-61. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.03.008

非流形造型的主船体快速分舱方法

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.03.008
基金项目: 

国家公益性行业(农业)科研专项基金项目 201003024

详细信息
    作者简介:

    管官(1983-), 男, 辽宁丹东人, 大连理工大学工学博士研究生, 从事船舶CAD技术研究

    林焰(1963-), 男, 福建福州人, 大连理工大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U662.2

Quick subdivision method of main hull based on non-manifold modeling

More Information
  • 摘要: 为解决自底向上逐一生成舱室的分舱方法需要花费大量时间, 提出了一种自顶向下的船舶参数化分舱方法, 利用舱壁位置参数与内壳折点位置参数驱动生成分舱理论面, 再用分舱理论面切割主船体, 利用非流形造型技术及其布尔运算生成舱室。分析结果表明: 该方法只需舱壁位置与内壳折点信息, 即可进行参数化分舱, 避免了大量舱室型值信息的输入, 降低了舱室定义的复杂性; 通过非流形造型记录了分舱时的过程信息, 修改模型时只需对这些信息重组即可, 实现了分舱模型的快速重塑。可见, 该方法能够快速实现船舶分舱与舱容计算, 为船舶三维参数化设计奠定了基础。

     

  • 图  1  某油船内壳折角线

    Figure  1.  Inner knuckle lines of oil tanker

    图  2  第2类分舱理论面参数系统

    Figure  2.  Parametric system of No.2 subdivision planes

    图  3  第2类分舱理论面模型

    Figure  3.  Models of No.2 subdivision planes

    图  4  横舱壁理论面参数

    Figure  4.  Parameters of bulkhead plane

    图  5  顶凳与底凳理论面参数

    Figure  5.  Parameters of upper stool and lower stool planes

    图  6  第2、3类分舱理论面与船体曲面模型

    Figure  6.  Models of No.2 and 3 subdivision planes and hull surfaces

    图  7  非流形模型的层次结构

    Figure  7.  Data structure of non-manifold model

    图  8  分舱流程

    Figure  8.  Subdivision flow

    图  9  第2类分舱理论面

    Figure  9.  No.2 subdivision planes

    图  10  第3类分舱理论面

    Figure  10.  No.3 subdivision planes

    图  11  底凳

    Figure  11.  Lower stool

    图  12  顶凳

    Figure  12.  Upper stool

    图  13  槽形横舱壁

    Figure  13.  Corrugated bulkhead

    图  14  三维分舱模型

    Figure  14.  3D subdivision model

    图  15  舱容计算模型

    Figure  15.  Calculation model of hold capacity

    表  1  拓扑元素的对应关系

    Table  1.   Corresponding relationship of topological elements

    数学中的拓扑元素 造型中的拓扑元素
    复形 非流形结构物体
    0-骨架 顶点集
    1-骨架 线框模型
    2-骨架 曲面模型
    3-骨架 实体模型
    0-单形(0-胞腔) 顶点
    1-单形(1-胞腔)
    2-单形(2-胞腔)
    3-单形(3-胞腔)
    下载: 导出CSV

    表  2  油船主尺度

    Table  2.   Principal dimensions of oil tanker

    主要参数 量值/m
    总长 195.00
    垂线间长 186.00
    型宽 34.00
    型深 18.00
    设计吃水 11.50
    结构吃水 12.50
    下载: 导出CSV

    表  3  舱容

    Table  3.   Hold capacities

    舱名 舱容/m3 容心坐标 惯性矩/m4
    x/m y/m z/m
    货舱1P 3 981.0 69.42 -6.08 10.40 3 488.84
    货舱1S 3 981.0 69.42 6.08 10.40 3 488.83
    货舱2P 4 889.0 47.92 -7.46 10.10 5 954.69
    货舱2S 4 889.0 47.92 7.46 10.10 5 954.69
    货舱3P 4 915.1 25.85 -7.49 10.10 6 050.89
    货舱3S 4 915.1 25.85 7.49 10.10 6 050.89
    货舱4P 4 915.1 3.73 -7.49 10.10 6 050.90
    货舱4S 4 915.1 3.73 7.49 10.10 6 050.90
    货舱5P 5 085.1 -18.00 -7.49 10.09 6 328.57
    货舱5S 5 085.1 -18.00 7.49 10.09 6 328.57
    货舱6P 4 676.0 -39.86 -7.31 10.20 5 955.65
    货舱6S 4 676.0 -39.86 7.31 10.20 5 955.63
    污油舱P 1 251.6 -54.19 -6.53 10.67 1 453.01
    污油舱S 1 251.6 -54.12 6.53 10.67 1 452.99
    下载: 导出CSV
  • [1] LU Cong-hong, LIN Yan, JI Zhuo-shang, et al. Virtual tanks division and capacity calculation based on NURBS shipform[J]. Journal of Ship Mechanics, 2007, 11(3): 435-443.
    [2] 战翌婷, 刘寅东. 船舶分舱设计程序实现[J]. 船舶工程, 2007, 29(5): 48-51. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CANB200705015.htm

    ZHAN Yi-ting, LIU Yin-dong. Realization of the design process of ship subdivision[J]. Ship Engineering, 2007, 29(5): 48-51. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CANB200705015.htm
    [3] 周晓明, 张明霞, 林焰, 等. 基于VBA的船舶交互式智能分舱方法[J]. 船舶工程, 2006, 28(4): 43-45. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CANB200604011.htm

    ZHOU Xiao-ming, ZHANG Ming-xia, LIN Yan, et al. Interactive intelligent subdivision method of ship cabins based on VBA[J]. Ship Engineering, 2006, 28(4): 43-45. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CANB200604011.htm
    [4] 陈强, 马坤. 基于ObjectARX的船舶快速分舱程序设计[J]. 中国舰船研究, 2010, 5(3): 67-73. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JCZG201003018.htm

    CHEN Qiang, MA Kun. Program design for quick bulkheadsubdivision based on ObjectARX[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2010, 5(3): 67-73. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JCZG201003018.htm
    [5] LEE S U, ROH M I, CHA J H, et al. Ship compartment modeling based on a non-manifold polyhedron modeling kernel[J]. Advances in Engineering Software, 2009, 40(5): 378-388. doi: 10.1016/j.advengsoft.2007.12.001
    [6] DE KONINGH D D, KOELMAN H, HOPMAN H. A novel ship subdivision method and its application in constraint management of ship layout design[J]. Journal of Ship Production and Design, 2011, 27(3): 137-145. doi: 10.5957/jspd.2011.27.3.137
    [7] CHEN Jing, LIN Yan, HUO Jun-zhou, et al. Optimization of ships subdivision arrangement for offshore sequential ballast water exchange using a non-dominated sorting genetic algorithm[J]. Ocean Engineering, 2010, 37(11): 978-988.
    [8] YU Yan-yun, CHEN Ming, LIN Yan, et al. A new method for platform design based on parametric technology[J]. Ocean Engineering, 2010, 37(5/6): 473-482.
    [9] 于雁云. 船舶与海洋平台三维参数化总体设计方法研究[D]. 大连: 大连理工大学, 2009.

    YU Yan-yun. Study on the method of ship and platform3D parametric design[D]. Dalian: Dalian University of Technology, 2009. (in Chinese).
    [10] 张学明, 施法中. 非流形几何造型及其布尔运算研究[J]. 北京航空航天大学学报, 2000, 26(6): 714-717. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BJHK200006026.htm

    ZHANG Xue-ming, SHI Fa-zhong. Research about nonmanifold modeling system and its Boolean operation[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2000, 26(6): 714-717. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BJHK200006026.htm
    [11] MASUDA H. Topological operators and Boolean operations for complex-based non-manifold geometric models[J]. Computer-Aided Design, 1993, 25(2): 119-129. doi: 10.1016/0010-4485(93)90097-8
    [12] 冯力, 叶尚辉. 非流形几何造型技术与应用[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 1998, 10(5): 393-399. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSJF805.001.htm

    FENG Li, YE Shang-hui. Non-manifold geometric modelling techniques and applications[J]. Journal of Computer-Aided Design and Computer Graphics, 1998, 10(5): 393-399. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSJF805.001.htm
    [13] 寇欣宇, 王以忠, 彭一准. 基于非流形几何与特征树的异质材料实体可视化方法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2008, 20(4): 532-539. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSJF200804020.htm

    KOU Xin-yu, WANG Yi-zhong, PENG Yi-zhun. Heterogeneous object visualization based on non-manifold and feature tree representations[J]. Journal of Computer-Aided Design and Computer Graphics, 2008, 20(4): 532-539. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSJF200804020.htm
    [14] 贾超, 聂绍珉, 陈飞. 基于特征的非流形结构及欧拉算子[J]. 燕山大学学报, 2003, 27(4): 331-335. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DBZX200304012.htm

    JIA Chao, NIE Shao-min, CHEN Fei. Non-manifold structure supporting feature and Euler operation[J]. Journal of Yanshan University, 2003, 27(4): 331-335. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DBZX200304012.htm
    [15] ROH M I, LEE K Y. Generation of the3DCAD model of the hull structure at the initial ship design stage and its application[J]. Computers in Industry, 2007, 58(6): 539-557.
  • 加载中
图(15) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  738
  • HTML全文浏览量:  104
  • PDF下载量:  790
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-21
  • 刊出日期:  2013-06-25

目录

    /

    返回文章
    返回