本發(fā)明涉及潛艇靜力性能計(jì)算技術(shù)，尤其涉及一種基于3dexperience的靜水力曲線計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

潛艇靜水力曲線系潛艇正浮浮態(tài)時(shí)的浮性、穩(wěn)性要素與其平均吃水間的關(guān)系曲線的總稱。因潛艇含有大量舷間突出體，其水密艇體形狀極為不規(guī)則，無法像水面船舶那樣，僅將外殼形狀信息作為輸入，利用商用船舶軟件即可計(jì)算出靜水力曲線。

計(jì)算潛艇靜水力曲線要素，需要分別計(jì)算一舷舷間橫剖面要素、舷間水密容積及水線面要素、耐壓船體容積及水線面要素，然后再通過移軸公式、求和等處理獲得全艇容積(含突出體的)要素、全艇水線面要素。計(jì)算過程極其繁瑣。

近年來船舶行業(yè)大力推廣基于3dexperience的catiav6平臺(tái)作為主流三維設(shè)計(jì)軟件，但catiav6平臺(tái)是工程通用平臺(tái)，不具備潛艇靜水力曲線計(jì)算等專用功能。為適應(yīng)新的使用需求，設(shè)計(jì)一套基于catiav6平臺(tái)的潛艇靜水力曲線計(jì)算方法是當(dāng)下的必然選擇。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種基于3dexperience的靜水力曲線計(jì)算方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于3dexperience的靜水力曲線計(jì)算方法，包括以下步驟：

1)將水密艇體模型輸入至基于3dexperience的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)；

2)設(shè)置水線面高度參數(shù)t和船舯位置參數(shù)cz，其中高度參數(shù)t表征吃水值，船舯位置參數(shù)參數(shù)cz表征船舯位置；

3)構(gòu)建剩余排水體積模型及水線面模型；

用水線面平面分割水密船體，獲得水下排水體積的實(shí)體模型；在此基礎(chǔ)上，將水線面向下微量偏移，偏移量為0.01mm至0.03mm，用偏移后的平面再次分割水下排水體積的實(shí)體模型，獲得表征水線面的“薄片”實(shí)體模型；以此“薄片”實(shí)體模型間接換算出水線面慣性矩等要素；

4)測量步驟3)中得到的剩余排水體積模型的體積、形心位置信息以及表征水線面的“薄片”的體積、形心位置信息、慣性矩信息；

5)形心位置相對船舯位置參數(shù)cz進(jìn)行移軸，同時(shí)通過面慣性矩與體慣性矩的換算公式，將表征水線面的“薄片”實(shí)體模型慣性矩信息換算成面慣性矩信息；

6)選擇離散或等間距輸入方式輸入水線高度值，批量重復(fù)步驟1)至步驟5)的過程，獲得靜水力曲線要素，并將換算結(jié)果輸出。

按上述方案，步驟3)中將水線面向下微量偏移，偏移量為0.02mm。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：

1.實(shí)現(xiàn)了在catiav6平臺(tái)上快速獲取潛艇靜水力曲線的功能，為后續(xù)在該平臺(tái)上開展其他潛艇靜力性能計(jì)算奠定了技術(shù)基礎(chǔ)；

2.計(jì)算結(jié)果經(jīng)過實(shí)艇測算滿足精度要求，可有效服務(wù)于型號(hào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算輸入的水密船體模型；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的剩余排水體積模型；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的水線面模型；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的靜水力曲線要素表。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

一種基于3dexperience的靜水力曲線計(jì)算方法，包括以下步驟：

第一步，將水密船體模型拷貝到靜水力曲線計(jì)算結(jié)構(gòu)樹下，如圖1。

第二步，在參數(shù)表設(shè)置吃水高度參數(shù)t＝5000mm，船舯位置參數(shù)cz＝36000mm，并搭建結(jié)構(gòu)樹。

第三步，用水線面平面分割水密船體，獲得剩余排水體積的模型。然后將水線面向下微量偏移，再次分割剩余排水體積的模型，獲得表征水線面的“薄片”實(shí)體模型。如圖2和圖3所示。

第四步，測量剩余排水體積的體積vb＝628.042m³、形心位置信息xb＝33993mm，zb＝2979mm，yb＝0mm以及表征水線面的“薄片”的體積vf＝0.011m³、形心位置信息xf＝36168.355mm，zf＝4999.943mm，yf＝0.039mm、慣性矩信息ioxg＝0.033236m⁴、ioyg＝1.095m⁴。

第五步，形心位置相對船舯位置參數(shù)cz進(jìn)行移軸。得到剩余排水體積的形心位置信息xb＝2007mm，zb＝2979mm，yb＝0mm以及表征水線面的“薄片”的形心位置信息xf＝-168.355mm，zf＝4999.943mm，yf＝0.039mm。

通過體慣性矩與面慣性矩?fù)Q算得水線面慣性矩為：

ioxg＝1661.8m⁴、ioyg＝54754.5m⁴

根據(jù)性能計(jì)算公式，求得初穩(wěn)性高zb+r＝4.462078m、縱穩(wěn)性半徑r＝87.18291m。

根據(jù)表征水線面的“薄片”實(shí)體模型的體積折算水線面面積s＝529.0362196m²。

第六步，利用宏循環(huán)迭代批量輸出t＝1500、t＝2000、...、t＝9000的靜水力曲線要素信息。如圖4所示。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于3D?Experience的靜水力曲線計(jì)算方法，包括以下步驟：1)將水密艇體模型輸入至基于3D?Experience的三維設(shè)計(jì)平臺(tái)；2)設(shè)置水線面高度參數(shù)T和船舯位置參數(shù)CZ；3)構(gòu)建剩余排水體積模型及水線面模型；4)測量步驟3)中得到的剩余排水體積模型的體積、形心位置信息以及表征水線面的“薄片”的體積、形心位置信息、慣性矩信息；5)形心位置相對船舯位置參數(shù)CZ進(jìn)行移軸，同時(shí)將表征水線面的“薄片”實(shí)體模型慣性矩信息換算成面慣性矩信息；6)選擇離散或等間距輸入方式輸入水線高度值，批量重復(fù)步驟1)至步驟5)的過程，獲得靜水力曲線要素。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在CATIA?V6平臺(tái)上快速獲取潛艇靜水力曲線的功能，計(jì)算結(jié)果經(jīng)過實(shí)艇測算滿足精度要求。

技術(shù)研發(fā)人員：羅瑞;凌昊;周凌;吳方良;萬鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國艦船研究設(shè)計(jì)中心
技術(shù)研發(fā)日：2016.12.30
技術(shù)公布日：2017.08.18