本發(fā)明屬于船舶設(shè)計相關(guān)，更具體地，涉及一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、船型設(shè)計是船舶設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是船舶設(shè)計創(chuàng)新性的重要體現(xiàn)。目前，改造母型法是船型設(shè)計的主要方法。該方法借鑒和繼承了母型船或系列船型的優(yōu)秀線型。設(shè)計過程中，改造母型法首先基于已有船型數(shù)據(jù)確定初始船型，然后對初始船型進行反復(fù)調(diào)整和計算，使船舶性能滿足設(shè)計要求。改造母型法中，從初始船型到最終船型，是一個不斷通過對船舶性能預(yù)報評估實現(xiàn)船型優(yōu)化的過程。該過程與已有船舶數(shù)據(jù)無關(guān)?；诟脑炷感头ǖ拇驮O(shè)計過程中，母型船僅在初始船型確定方面提供了經(jīng)驗支持。從初始船型到最終船型的優(yōu)化過程耗費較多時間，是導(dǎo)致船型設(shè)計效率較低的主要因素。

2、傳統(tǒng)的基于母型船設(shè)計方法中僅用到了已有船舶的外形屬性數(shù)據(jù)，對已有船舶的性能屬性數(shù)據(jù)應(yīng)用較少。若能夠綜合利用母型船的外形和性能數(shù)據(jù)，研究一種在給定船舶性能等條件下，直接得到最終船型的設(shè)計新方法，則可以減少傳統(tǒng)方法中的船型優(yōu)化過程帶來的效率損失，提高船型設(shè)計效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法及系統(tǒng)，解決由于船舶線型設(shè)計與船舶性能數(shù)據(jù)無關(guān)所導(dǎo)致的船型設(shè)計效率較低的技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法，該方法包括下列步驟：

3、將待設(shè)計船舶的傅汝德數(shù)和船舶剩余阻力系數(shù)輸入訓(xùn)練后的所述船舶型值點生成模型中獲得待設(shè)計船舶的船舶型值點坐標(biāo)；所述船舶型值點生成模型通過以下方式獲得：

4、采集多個母型船的船舶型值點坐標(biāo)、傅汝德數(shù)和船舶剩余阻力系數(shù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，構(gòu)建以傅汝德數(shù)和船舶剩余阻力系數(shù)作為輸入，型值點坐標(biāo)作為輸出的船舶型值點生成模型，利用所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集訓(xùn)練所述船舶型值點生成模型；

5、利用獲得的待設(shè)計船舶的船舶型值點坐標(biāo)的橫坐標(biāo)對應(yīng)的站點，將同一個站點對應(yīng)的船舶型值點相連形成曲面，該曲面作為該站點對應(yīng)的橫剖線，所有站點對應(yīng)的橫剖線相連形成待設(shè)計船舶的線型，由此實現(xiàn)船舶的設(shè)計。

6、進一步優(yōu)選地，所述母型船的船舶型值點坐標(biāo)在輸入所述船舶型值點生成模型之前，還需對船舶型值點坐標(biāo)進行規(guī)范化和無因次化處理。

7、進一步優(yōu)選地，所述船舶型值點坐標(biāo)進行規(guī)范化和無因次化處理后的坐標(biāo)表示如下：

8、

9、其中，i是站號，n是該站號下的船舶型值點序號，yi,n是該船舶型值點的橫向坐標(biāo)，zi,n是垂向坐標(biāo)，lpp是船舶垂線間長。

10、進一步優(yōu)選地，所述船舶型值點生成模型采用條件變分編碼網(wǎng)絡(luò)生成式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

11、進一步優(yōu)選地，所述將同一個站點對應(yīng)的船舶型值點相連采用樣條曲線相連。

12、按照本發(fā)明的又一個方面，提供了一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、船舶型值點生成模型模塊、船型生成模塊，其中，

13、所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集母型船的船舶型值點坐標(biāo)、傅汝德數(shù)和船舶剩余阻力系數(shù)；

14、所述船舶型值點生成模型模塊用于構(gòu)建船舶型值點生成模型，利用訓(xùn)練數(shù)據(jù)集訓(xùn)練所述船舶型值點生成模型，并利用訓(xùn)練的船舶型值點生成模型獲得待設(shè)計船舶的船舶型值點；

15、所述船型生成模塊用于將同一個站點對應(yīng)的船舶型值點相連形成曲面，以及將所有站點對應(yīng)的橫剖線相連形成待設(shè)計船舶的線型。

16、按照本發(fā)明的又一個方面，提供了一種利用上述所述的基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法設(shè)計獲得的船型。

17、按照本發(fā)明的又一個方面，提供了一種基于船舶型值點型值點的船型智能設(shè)計系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括執(zhí)行器，該執(zhí)行器用于執(zhí)行上述所述的一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法。

18、按照本發(fā)明的又一個方面，提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述所述的一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法。

19、按照本發(fā)明的再一個方面，提供了一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序/指令，該計算機程序/指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述所述方法的步驟。

20、總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具備下列有益效果：

21、1.本發(fā)明構(gòu)建型值點生成模型并利用該模型獲得待設(shè)計船舶的型值點，將不同站號下的型值點以樣條曲線相連得到待設(shè)計船舶的線型，獲得的線型與船舶參數(shù)相關(guān)，最終獲得的船型精確度高，耗費時間段，設(shè)計效率高；

22、2.本發(fā)明提出基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法，選用條件變分自編碼器作為生成式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，基于母型船數(shù)據(jù)，研究cvae生成式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在給定速度和船舶剩余阻力系數(shù)條件下的船型設(shè)計方法，并通過cfd數(shù)值仿真技術(shù)驗證設(shè)計結(jié)果的準(zhǔn)確性；與傳統(tǒng)的船型設(shè)計方法相比，基于生成式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計方法充分利用了已有船舶的阻力數(shù)據(jù)，降低了船型設(shè)計對船舶性能預(yù)報和優(yōu)化技術(shù)的依賴，提高了船型設(shè)計效率，具有重要的應(yīng)用價值；

23、3.本發(fā)明中選取船舶型值點坐標(biāo)作為船型信息表達方式，對各站的型值點進行規(guī)范化和無因次化，這些船舶型值點可以準(zhǔn)確描述船舶的外形特征，并進行了規(guī)范化和無因次化，在訓(xùn)練和應(yīng)用過程中無需考慮單位的轉(zhuǎn)換，利用傅汝德數(shù)和船舶剩余阻力系數(shù)作為輸入，型值點作為輸出的從船舶型值點生成模型，傅汝德數(shù)和剩余阻力系數(shù)可以準(zhǔn)確體現(xiàn)船舶的阻力性能，且同樣是無因次量，無任何物理單位，在訓(xùn)練和應(yīng)用過程中無需考慮單位的轉(zhuǎn)換。

技術(shù)特征：

1.一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法，其特征在于，所述母型船的船舶型值點坐標(biāo)在輸入所述船舶型值點生成模型之前，對船舶型值點坐標(biāo)進行規(guī)范化和無因次化處理。

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法，其特征在于，所述船舶型值點坐標(biāo)進行規(guī)范化和無因次化處理后的坐標(biāo)表示如下：

4.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法，其特征在于，所述船舶型值點生成模型采用條件變分編碼網(wǎng)絡(luò)。

5.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法，其特征在于，所述將同一個站點對應(yīng)的船舶型值點相連采用樣條曲線相連。

6.一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、船舶型值點生成模型模塊、船型生成模塊，其中，

7.一種利用權(quán)利要求1-5任一項所述的基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法設(shè)計獲得的船型。

8.一種基于船舶型值點型值點的船型智能設(shè)計系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括執(zhí)行器，該執(zhí)行器用于執(zhí)行權(quán)利要求1-5任一項所述的一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法。

9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一項所述的一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法。

10.一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序或指令，其特征在于，該計算機程序或指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1-5任一項所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于船舶設(shè)計相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，并公開了一種基于船舶型值點的船型智能設(shè)計方法及系統(tǒng)。該方法包括下列步驟：離線訓(xùn)練：采集多個母型船的型值點、傅汝德數(shù)和船舶剩余阻力系數(shù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，構(gòu)建以傅汝德數(shù)和船舶剩余阻力系數(shù)作為輸入，型值點作為輸出的船舶型值點生成模型，利用所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)集訓(xùn)練所述型值點生成模型；在線應(yīng)用：將待設(shè)計船舶的傅汝德數(shù)和船舶剩余阻力系數(shù)輸入訓(xùn)練后的所述船舶型值點生成模型中獲得待設(shè)計船舶的型值點；利用獲得的待設(shè)計船舶的型值點即可繪制得到待設(shè)計船舶的線型。通過本發(fā)明，解決船舶線型設(shè)計中與船舶性能數(shù)據(jù)無關(guān)的技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：張治成,孫江龍,宋磊
受保護的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10