本發(fā)明屬于船舶空調(diào)負(fù)荷計(jì)算領(lǐng)域，尤其涉及一種基于船舶數(shù)字總圖的艙室傳熱面積計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

船舶空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代各種船舶上必不可少的設(shè)備，它為船員創(chuàng)造了舒適的居住生活環(huán)境，同時(shí)也是各種電器設(shè)備和精密儀器正常工作和貨物完好存儲(chǔ)的重要保證。若空調(diào)選型不當(dāng)，艙室會(huì)存在過(guò)冷或過(guò)熱現(xiàn)象，無(wú)法滿足船舶正常工作和居住舒適性要求，更不能適應(yīng)船舶大型化后所帶來(lái)的艙室負(fù)荷不均衡現(xiàn)狀。

船舶空調(diào)負(fù)荷計(jì)算是空調(diào)選型的基礎(chǔ)，首先按照設(shè)計(jì)參數(shù)要求計(jì)算每個(gè)艙室的冷、熱負(fù)荷，進(jìn)而確定每個(gè)空調(diào)區(qū)需配置的空調(diào)型號(hào)(如制冷量、送風(fēng)量)，再經(jīng)過(guò)風(fēng)量調(diào)整和校核，最終得到空調(diào)負(fù)荷計(jì)算表和空調(diào)器處理參數(shù)等。整個(gè)計(jì)算過(guò)程中最繁瑣的一步也是最容易出錯(cuò)的一步就是通過(guò)艙室每個(gè)壁面?zhèn)魅胂噜徟撌业呐摫趥鳠崦娣e計(jì)算?，F(xiàn)有的艙室傳熱面積計(jì)算都是通過(guò)參照二維圖紙手工測(cè)量計(jì)算，不僅設(shè)計(jì)相率低下，而且特別容易出錯(cuò)，誤差較大，無(wú)法滿足船舶空調(diào)負(fù)荷快速、準(zhǔn)確計(jì)算的需求。

隨著船舶設(shè)計(jì)任務(wù)和復(fù)雜程度的增加，在設(shè)計(jì)過(guò)程中艙室或設(shè)備經(jīng)常發(fā)生變化，導(dǎo)致原有的空調(diào)設(shè)備無(wú)法滿足變更后使用要求，需要重新進(jìn)行空調(diào)負(fù)荷計(jì)算，這一過(guò)程往往會(huì)耗費(fèi)大量的人力和物力。因此，有必要實(shí)現(xiàn)空調(diào)負(fù)荷計(jì)算快速化、流程化和規(guī)范化，提高船舶空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于船舶數(shù)字總圖的艙室傳熱面積計(jì)算方法，該方法通過(guò)分析船舶數(shù)字總圖中艙室之間的相鄰關(guān)系來(lái)計(jì)算船舶艙室傳熱面積。

一種基于船舶數(shù)字總圖的艙室傳熱面積計(jì)算方法，包括以下步驟：

步驟1：在船舶數(shù)字總圖中找出艙室曲線和甲板曲線；

步驟2：從艙室曲線中分離出艙頂信息和艙底信息，從甲板曲線中分離出艙室所屬甲板層信息；

步驟3：根據(jù)艙室所屬甲板層信息判斷同層甲板中艙室之間的四周相鄰關(guān)系；

步驟4：根據(jù)步驟3中得到的同層甲板中艙室之間的四周相鄰關(guān)系，計(jì)算同層甲板中任意兩個(gè)相鄰艙室之間的傳熱面積，具體步驟如下：

步驟41：指定所述同層甲板中任一艙室曲線為參考艙室曲線，獲取參考艙室曲線的頂點(diǎn)坐標(biāo)信息，并確定其中距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)頂點(diǎn)，然后求出以這兩個(gè)頂點(diǎn)連線為直徑的外接圓的圓心坐標(biāo)op1和半徑r1；

步驟42：依次求解圓心op1至同層甲板中其他艙室曲線的所有邊的距離，若與所述其他艙室曲線任意一條邊的距離小于或等于所述半徑r1，則表示兩艙室相鄰；依次以參考艙室曲線的各條邊為基準(zhǔn)，逐個(gè)判斷各條邊與任意一個(gè)相鄰艙室曲線的所有邊的重合部分長(zhǎng)度，該重合部分長(zhǎng)度則為參考艙室曲線與相鄰艙室曲線的艙壁重合長(zhǎng)度；

步驟43：所述艙壁重合長(zhǎng)度乘以艙室高度，則得到參考艙室曲線和與其相鄰的其中一個(gè)相鄰艙室曲線的傳熱面積；

步驟5：根據(jù)艙頂信息和艙底信息獲取上、下甲板層艙室之間的上下相鄰關(guān)系，并計(jì)算非同層甲板中任意兩個(gè)相鄰艙室的傳熱面積，具體步驟如下：

步驟51：以任一艙室艙頂為基準(zhǔn)，投影至上層甲板，獲取投影后艙室曲線的頂點(diǎn)坐標(biāo)信息，并確定其中距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)頂點(diǎn)，然后求出以這兩個(gè)頂點(diǎn)連線為直徑的外接圓的圓心坐標(biāo)op2和半徑r2，依次求解圓心op2至上層甲板任一艙室曲線的所有邊的距離，若與所述任一艙室曲線任意一條邊的距離小于或等于所述半徑r2，則表示投影后的艙頂曲線與上層甲板艙室曲線相交，且兩艙室曲線相交面積為艙頂相鄰兩艙室的傳熱面積；

步驟52：以步驟51中所述任一艙室艙底為基準(zhǔn)，投影至下層甲板，并按照步驟51的方法依次判斷投影后的艙底曲線與下層甲板艙室曲線是否相交，其中兩艙室曲線相交面積為艙底相鄰兩艙室的傳熱面積。

有益效果：

本發(fā)明的方法能夠利用船舶數(shù)字總圖所包含的信息直接計(jì)算船舶艙室傳熱面積，通過(guò)構(gòu)建最大虛擬外接圓來(lái)判斷兩艙室是否相鄰，從而求解相鄰艙室產(chǎn)熱面積，將繁瑣的手工計(jì)算過(guò)程規(guī)范化、流程化，極大程度地避免了錯(cuò)算漏算等現(xiàn)象的發(fā)生，能夠快速準(zhǔn)確的計(jì)算船舶艙室傳熱面積。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明船舶艙室傳熱面積計(jì)算流程圖；

圖2(a)為本發(fā)明某型船舶一層甲板數(shù)字總圖；

圖2(b)為本發(fā)明某型船舶二層甲板數(shù)字總圖；

圖2(c)為本發(fā)明某型船舶三層甲板數(shù)字總圖；

圖3為本發(fā)明艙室四周相鄰示意圖；

圖4為本發(fā)明艙室上下相鄰示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)敘述。

首先介紹一下本發(fā)明中所述的一些基本概念定義：

數(shù)字總圖：針對(duì)甲板、艙室的幾何位置、面積、容積、層高等信息進(jìn)行近似描述的總圖。

艙室曲線：總圖用來(lái)表示艙室的封閉多段線，該曲線包含了艙室編號(hào)、艙室名稱(chēng)、艙室高度、艙底面積、艙頂面積、艙底相對(duì)下甲板位置、艙底相對(duì)下甲板偏移量、艙頂相對(duì)上甲板位置、艙頂相對(duì)上甲板偏移量等信息。

甲板曲線：總圖用來(lái)表示甲板的封閉多段線，該曲線包含了甲板編號(hào)、甲板名稱(chēng)、甲板基點(diǎn)x坐標(biāo)、甲板基點(diǎn)y坐標(biāo)等信息。

圖1給出了本發(fā)明船舶艙室傳熱面積計(jì)算的具體流程，艙室相鄰分為兩種：四周相鄰和上下相鄰，四周相鄰即分析同一甲板層中艙室之間的相鄰關(guān)系，上下相鄰即分析艙室與上層甲板和下層甲板艙室之間的相鄰關(guān)系。附圖2為某型船舶數(shù)字總圖，以其中選中艙室為實(shí)例計(jì)算艙室傳熱面積，方法中主要包括四周相鄰艙室傳熱面積計(jì)算和上下相鄰艙室傳熱面積計(jì)算，下面按步驟闡述實(shí)現(xiàn)方法。

一種基于船舶數(shù)字總圖的艙室傳熱面積計(jì)算方法，包括以下步驟：

步驟1：在船舶數(shù)字總圖中找出艙室曲線和甲板曲線；

步驟2：從艙室曲線中分離出艙頂信息和艙底信息，從甲板曲線中分離出艙室所屬甲板層信息；

步驟3：根據(jù)艙室所屬甲板層信息判斷同層甲板中艙室之間的四周相鄰關(guān)系；

步驟4：根據(jù)步驟3中得到的同層甲板中艙室之間的四周相鄰關(guān)系，計(jì)算同層甲板中任意兩個(gè)相鄰艙室之間的傳熱面積，具體步驟如下：

步驟41：以2層甲板艙室1的曲線為參考艙室曲線，獲取參考艙室曲線的頂點(diǎn)坐標(biāo)信息，并確定其中距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)頂點(diǎn)，然后求出以這兩個(gè)頂點(diǎn)連線為直徑的外接圓的圓心坐標(biāo)op1和半徑r1(如圖3中虛線曲線為外接圓，點(diǎn)劃線為其直徑)；

步驟42：依次求解圓心op1至同層甲板中其他艙室曲線的所有邊的距離，若與所述其他艙室曲線任意一條邊的距離小于或等于所述半徑r1，則表示兩艙室相鄰；如圖3所示，艙室1分別與艙室2、艙室4、艙室5以及艙室6相鄰；以計(jì)算艙室1與艙室2之間的艙壁重合長(zhǎng)度為例，以參考艙室曲線(即艙室1)的一條邊為基準(zhǔn)(圖3中單點(diǎn)劃線為艙室1第一條邊)，依次判斷其與艙室2的艙室曲線的所有邊重合部分長(zhǎng)度，所述所有邊重合部分長(zhǎng)度則為艙室1的其中一條邊與相鄰艙室2的艙壁重合長(zhǎng)度；

步驟43：依次求解參考艙室曲線(即艙室1)剩余邊與艙室2的艙壁重合長(zhǎng)度，如圖3所示單點(diǎn)劃線為艙室1第一條邊，求解除第一條邊以外的三條邊與艙室2曲線(4條邊，圖3中雙點(diǎn)劃線)所有邊的重合部分長(zhǎng)度，將艙室1的4條邊與艙室2所有邊的重合部分長(zhǎng)度相加，則得到兩艙室所有邊的重合長(zhǎng)度，所有邊的重合長(zhǎng)度則為兩艙室艙壁重合長(zhǎng)度；可用對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如公式1所示：

其中d12表示艙室1和艙室2所有邊重合部分長(zhǎng)度矩陣，dij表示艙室1第i條邊和艙室2第j條邊重合部分長(zhǎng)度，將所有重合長(zhǎng)度相加即為兩艙室艙壁重合長(zhǎng)度l12：

步驟44：步驟43中所述兩艙室艙壁重合長(zhǎng)度l12乘以艙室高度h則為四周相鄰兩艙室傳熱面積s12：

s12＝l12×h(3)

步驟45：遍歷所有艙室曲線，重復(fù)步驟41-步驟44，直至計(jì)算完成同層甲板中所有相鄰艙室的傳熱面積；

步驟5：根據(jù)艙頂信息和艙底信息獲取上、下甲板層艙室之間的上下相鄰關(guān)系，并計(jì)算非同層甲板中任意兩個(gè)相鄰艙室的傳熱面積，具體步驟如下：

步驟51：以任一艙室艙頂為基準(zhǔn)，投影至上層甲板，如圖4所示，獲取投影后艙室1的艙室曲線的頂點(diǎn)坐標(biāo)信息，并確定距離最遠(yuǎn)的兩個(gè)頂點(diǎn)，然后求出以這兩個(gè)頂點(diǎn)連線為直徑的外接圓的圓心坐標(biāo)op2和半徑r2，如圖4中虛線曲線為外接圓，點(diǎn)劃線為其直徑，依次求解圓心op2至上層甲板艙室7的各段曲線(圖4中雙點(diǎn)劃線)的距離，若該距離小于或等于所述半徑r2，則表示投影后的艙頂曲線與上層甲板艙室7的艙室曲線相交，且兩艙室曲線相交面積為艙頂相鄰兩艙室傳熱面積s17，如圖4中黑體粗實(shí)線所圍面積；

步驟52：遍歷所有艙室艙頂，重復(fù)步驟51，直至計(jì)算出各艙室艙頂與上層甲板的所有相鄰艙室的傳熱面積；

步驟53：以步驟51中所述任一艙室艙底為基準(zhǔn)，投影至下層甲板，并按照步驟51的方法依次判斷投影后的艙底曲線與下層甲板艙室曲線是否相交，其中兩艙室曲線相交面積為艙底相鄰兩艙室傳熱面積；

步驟54：遍歷所有艙室艙底，重復(fù)步驟53，直至計(jì)算出各艙室艙頂與下層甲板的所有相鄰艙室的傳熱面積。

綜上，2甲板艙室1的所有相鄰艙室傳熱面積可用對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如公式4所示：

s1＝[s11…s1j…s1n],j∈(1,n)(4)

其中s1j表示艙室1與艙室j之間的傳熱面積，n為艙室個(gè)數(shù)；

基于以上分析，圖2中所有艙室傳熱面積可用對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如公式5表示：

其中sij表示艙室i與艙室j之間的傳熱面積，n為艙室個(gè)數(shù)。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。