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船舶型线设计的最常用方法是牛津折线法,它主要是以折线为基础,以其跨船宽度、实际水线长度、净容积等指标来反映船体各处显示的模拟,以找出最小积水面积、静力性能最优化的船体形态。牛津折线法的主要特点是,把船体的形态表示成一系列直接的折线,每条折线的角度、长度和中央深度在规定的范围内必须维持不变,既简单又能有效获取船体的形状信息和静力性能,从而把船体的型线随机输入形成不规则的多边形,以实现流形最优化,充分利用船体空间形状。
牛津折线法的优势体现在以下几方面:
一是表示简单,它只使用船宽度、折线的中心深度和型线长度来描述船体型线,把复杂的型线简化成一系列平直的折线,因此,把船体的形状和性能表示为一系列简单的数据,可以大大简化型线设计的复杂程度。
二是计算结果准确,计算机可以以自动方式将船体离散点连接起来,形成与现有船体匹配精度较高的模拟系统,这在计算船体积水面积、容积即重量等方面提供更为精确的数字,使设计者更好地把握设计参数水平,满足有利较低和更优的性能需求。
三是有效利用船体空间形状,牛津折线法将特定直线表示转换成不规则的多边形,可以使流体形状最佳化,把流体长度减少和优化水缘结构,充分利用船舱、货槽等的内部空间,更有效地提升载货容量和船体的结构强度。
此外,牛津折线法对船体累计偏斜的效果也是经过了深入研究和分析,由此可以对船舶的纵倾剪量、总重以及横倾、抛角进行很好的控制和优化,可以有效改善船舶的抗翻潜能力,节约设计时间,提高效率。
总的来说,牛津折线法是船舶型线设计中难以取代的方法,它简单、直观、准确,既可以节省设计时间,又可以获得最优的设计结果。
伴随着船舶设计技术的不断发展,船舶型线设计也发生了质的飞跃,最常用的船舶型线设计方法就是基于科学计算的计算机辅助设计(computer aided design,简称CAD)。下面详细分析其理论依据和实际应用:
一、基于科学计算的优势
1、极大的节省时间:计算机辅助船舶型线设计的最大优势之一就是时间节约,可以大大缩短船舶设计阶段的开发时间;
2、提高准确性和可靠性:计算机可以精确计算出船舶所需要的细节参数,并且这些参数都是有精度和可靠性保障的,从而大大提高了船舶设计的精确度;
3、提高数据可操作性:计算机辅助设计的优势之一就是可以大大提高能操作计算的能力,这就意味着船舶设计者可以很容易的验证设计出来的船舶型线,并将其用于现实世界的应用;
4、提高设计效率:计算机计算可以连接信息化的数据模型,这意味着设计者可以根据历史数据和经验参数,在更短的时间内完成船舶型线设计。
二、实际应用领域
1、船体设计:利用计算机辅助的CAD系统可以准确计算出船体的轮廓尺寸,并可以计算出船体曲面参数,以及船体的外形、水线和容量系数;
2、船体表面建模:它可以用于建立船体的3D模型,这样可以更加直观的了解船体的外型受力,从而更好的分析船体的负载特性;
3、机械设计:它可以用于船舶型线设计中机械系统的分析、计算和设计,以及用于机械系统的大型原理图绘制;
4、船舶安装:它可以用于船舶设计过程中船舶部件的安装位置的匹配、计算和分析,以及进行船舶部件的下图及图形分析;
5、船体和内部布置:它可以模拟出完整的船体和内部空间的结构,并可以进行动态仿真,从而可以明确船体内部各个部件的分配情况,以及应对应急情况的准备程度。
三、总结
明显可以看出,计算机辅助设计对船舶型线设计工作具有重要的意义,它大大提高了设计的准确性和可靠性,能够极大地节省设计的时间,而且可以有效的掌控复杂情况下的船舶建模,大大提高了型线设计的效率和精确度,进一步普及现代船舶设计技术。