深V型船体参数化设计开发研究

发布时间：2017-09-01 05:19

  本文关键词：深V型船体参数化设计开发研究

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【摘要】：随着海上生活逐渐兴起，作为海上娱乐载体的游艇正越来越受到追捧。中国的游艇产业尚处在起步阶段，人才短缺、设计理论匮乏和建造工艺落后等问题尤为突出。对于船体开发的研究更是处于停滞阶段，，在数字化设计和加工技术日益成熟的今天，船体的设计制造依旧停留在型值表计算一一二维型线图绘制一一用型线图切割木板一一制作木模的阶段，落后的设计和建造工艺已经难以满足当前市场对于游艇精度和快速制造的要求，因此，开发一套可以实现快速数字化加工的设计和工艺流程成为游艇制造业的迫切需求。 本文针对于国内外游艇比较常用的深V型船体进行了研究，提出了参数化设计深V型游艇船体的方法。整理了国内目前开发游艇船体的常用方式及存在的问题；通过对深V型船体几何特征的研究分析，论证了参数化设计思想在深V型船体设计中的可行性；对参数化相关方法、关键问题和意义进行了研究，总结出参数化应用到深V型船体设计过程的方式。分析了深V型船体的船型特征及相应的性能研究，对影响深V型船体阻力性能和耐波性能的关键因素进行了重点研究，为后续的船体设计提供理论指导。针对我国游艇船体靠购买国外船体，翻制模具的现状，开发了一套基于NURBS建模思路的参数化设计建造游艇船体的理论体系，提出了一种自主设计的途径，利用数据处理平台Excel、数据向模型转化平台Rhino和VB编程语言进行深V型船体参数化的初步实施；并通过设计一款48英尺深V型游艇船体来对参数化设计流程进行了实验，最后对参数化设计的船体进行了设计计算和模拟分析来验证其性能。 研究表明，本文提出的深V型船体的参数化实现方式切实可行，所得船体性能具有较好的性能。从而，对于深V型船体的设计将不再局限于拥有大量试验设备的专门研究机构，能够增强我国中小企业的自主品牌的开发能力。对于改变目前游艇产业缺乏完备的设计理论，靠购买和翻制国外船体现状具有重要意义。
【关键词】：参数化 深V型船体 游艇设计 阻力性能 耐波性 船舶
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U662
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-10
• 符号说明10-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 游艇的发展及市场潜力12-16
• 1.1.1 国外游艇产业市场概况12
• 1.1.2 国内游艇产业市场概况12-14
• 1.1.3 中国游艇制造业概况14-16
• 1.2 深V型船体的研究现状16-18
• 1.3 传统的船体设计18-19
• 1.4 船体参数化设计简介19-21
• 1.4.1 参数化设计的基本思想19
• 1.4.2 船体参数化的研究现状19-20
• 1.4.3 参数化设计的主要方法20-21
• 1.4.4 参数化设计的实现21
• 1.5 课题研究提出、主要内容及目标21-24
• 1.5.1 课题的提出21-22
• 1.5.2 课题主要研究内容22-23
• 1.5.3 课题研究目标23-24
• 2 深V型船体船型特征分析及性能研究24-34
• 2.1 深V型船体的船型特征分析24-25
• 2.2 深V型船体的底部流动分析25-26
• 2.3 船体阻力性能与主要船型参数的关系26-31
• 2.3.1 改变β角对船舶阻力的影响26
• 2.3.2 折角线长宽比的影响26-27
• 2.3.3 重心纵向位置变化的影响27-29
• 2.3.4 面积负荷系数变化的影响29
• 2.3.5 艇尾底部斜升角的影响29-31
• 2.4 耐波性能与主要船型参数的关系31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 深V型船体参数化设计分析及几何参数的确定34-41
• 3.1 参数化概述34
• 3.2 参数化思想应用及意义34
• 3.3 深V型船体参数化可行性分析34-35
• 3.4 深V型船体参数化的主体思路35
• 3.5 船舶参数化设计关键问题35-36
• 3.6 设计参数的确定36-37
• 3.7 深V型船体参数化设计流程37-40
• 3.7.1 纵向特征线的设计37-38
• 3.7.2 横剖线的生成38
• 3.7.3 船体曲面的生成38-39
• 3.7.4 设计步骤39-40
• 3.8 本章小结40-41
• 4 深V型船体参数化设计的初步实现41-52
• 4.1 参数化实现平台的构建41-44
• 4.1.1 数据处理平台Excel41
• 4.1.2 二次开发支持平台VB41-42
• 4.1.3 Rhino软件介绍及其在船舶行业的应用42-43
• 4.1.4 Rhino的二次开发技术43-44
• 4.2 深V型船体双重独立地图编码44-45
• 4.3 运用excel平台进行数据处理45-48
• 4.4 数据向模型的转化48-51
• 4.4.1 Excel中坐标值向Rhino中坐标点的转换48-49
• 4.4.2 Rhino中基本结构线图的构建49
• 4.4.3 犀牛软件的二次开发49-50
• 4.4.4 结构线图优化实施方式50-51
• 4.4.5 结构线向曲面的转化51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 48英尺船体参数化设计实践52-62
• 5.1 游艇主尺度确定52-55
• 5.1.1 设计任务书要求52
• 5.1.2 主尺度的确定52-55
• 5.2 纵向特征线的设计55
• 5.3 各关键点坐标值的确定55-56
• 5.4 布置设计56-58
• 5.4.1 驾驶甲板设施布置57
• 5.4.2 主甲板设施布置57-58
• 5.4.3 舱底设施布置58
• 5.5 基本结构图58-61
• 5.5.1 纵剖面结构布置59
• 5.5.2 顶甲板结构布置59-60
• 5.5.3 主甲板结构布置60
• 5.5.4 舱底结构布置60-61
• 5.6 本章小结61-62
• 6 性能计算和模拟分析62-89
• 6.1 船体性能计算62-76
• 6.1.1 静水力计算及静水力曲线绘制62-63
• 6.1.2 浮态及初稳性计算63-64
• 6.1.3 抗沉性分析64-71
• 6.1.4 深V型船的大倾角稳性计算71-73
• 6.1.5 KN值及稳性交叉曲线计算73
• 6.1.6 阻力及有效马力分析73-75
• 6.1.7 船体耐波性分析75-76
• 6.2 CFD数值模拟76-88
• 6.2.1 模型前处理76-78
• 6.2.2 船底流体分析78-88
• 6.3 本章小结88-89
• 7 结论及展望89-91
• 7.1 全文总结89-90
• 7.2 有待进一步研究的问题90-91
• 参考文献91-94
• 致谢94-95
• 攻读硕士研究生期间取得的科研成果95-96

【参考文献】

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