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《大连理工大学》 2002年
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基于NURBS曲面的船舶破舱稳性计算方法研究

张明霞  
【摘要】: 本文对基于NURBS的船体破舱稳性计算方法所涉及的关键技术进行了研究。 本文的核心目的是在三维空间基于船体曲面计算破舱稳性,以避免传统计算方法的缺点,从而提高破舱稳性计算的稳定性与效率。破舱稳性计算的关键是在任意浮态下计算水线面下船体及破损舱室的几何要素。如果破舱要素取为零,其计算就变为完整稳性计算;如果水线面为水平面,那么所求船体的几何要素就变为静水力曲线计算的基础。 随着计算机技术与复杂曲面造型技术的发展,计算机上的船体型线的描述,目前已发展成为三维曲面乃至三维曲面实体表达。与线框图相比,三维图形中包含的信息更为丰富,实现了计算机上船体模型的模拟。在这种情况下,船舶静力学性能的计算,可以突破以往计算中所必须的一些假设及简化,而是直接通过船舶静力学性能计算的基本原理,在船体曲面图形上直接进行计算。不用再通过横剖面、水线面等进行积分。 由于船体曲面是典型的自由曲面,故适合用NURBS方法表示,又由于船体曲面与水线面所围的空间区域是封闭区域,所以可以运用Gauss定理,计算空间封闭区域的几何特性。而为了计算此空间封闭区域的几何特性,首先必须求出船体曲面与任意水线面的交线。所以本文首先研究基于NURBS的船体曲面造型,接着研究基于NURBS的参数曲面与任意隐式曲面的求交,求交后船体曲面与水线面所围的空间封闭区域形成,再运用Gauss定理计算三维空间封闭区域的几何特性。这就是本文的总体思路。 (1)研究了NURBS插值边界条件对插值曲线的首末两端形状的影响规律,构造不同的船型曲面,需要根据实际情况确定相应的边界条件是必要的。研究了NURBS的曲线与曲面的正算、反算算法及其边界条件的确定方法,实现了任意点列的NURBS插值与逼近及船体曲面造型。 (2)实现了NURBS参数曲面与广义的隐式曲面的求交算法并将其应用于船体曲面与水线面的求交中。利用该算法可以求出任意浮态下的船体与水线面的交线。该方法基于二维标量场抽取等值线,与其它求交算法相比,其优点是不需要交线的初始点,避免了由于初始点选取不当而导致求交失效;同时不需要迭代,也不需要交点的导数信息。 (3)建立了基于NURBS的船体在任意浮态下的三维几何特性计算新方法。运用Gauss定理,关于空间封闭区域的三重积分可以转化为沿封闭边界曲 摘要 面的二重积分。船体在正浮时采用关于参数域的积分计算船体几何要素;在任 意浮态下对边界曲面进行三角剖分,构成三棱锥。通过计算三棱锥的几何特性 得到船体在任意浮态下的几何要素。 (4)对概率破舱稳性计算中多舱组合破损时船体的浮态与稳性计算发生 异常的原因进行了研究。在概率方法中,需要计算一系列的破舱组合下船舶的 稳性曲线,由一舱破损、相邻两舱破损到相邻三舱破损再到相邻四舱破损等, 由于这种破舱组合是由程序来实现的,多舱组合破损时计算过程中浮态与稳性 的计算可能异常而导致程序中断。文中探讨了发生此现象的原因,使得程序能 够此种异常情形,实现了具有任意多舱破损组合的概率破舱稳性计算。 (5)本文给出了基于剖面曲线的积分计算模型中任意浮态下的船体及破 损舱的每个横剖面与水线的交点分布,并将完整船舶与破损舱室在任意浮态时 水线下的要素计算、完整船舶与破损船舶的浮态计算与稳性计算分别统一为一 个过程。计算结果表明,这样处理简化了编程。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:U661

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
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4 张荣鑫;基于小波理论的船体NURBS曲线曲面光顺性研究[D];大连理工大学;2008年
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 周建军;虚拟样船快速建模方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李磊;高速半滑行三体船稳性研究[D];大连理工大学;2011年
3 周晓明;基于概率破舱稳性的驳船优化分舱研究[D];大连理工大学;2006年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 乔学军;刘蓉;;一种构造光滑的闭NURBS曲线的算法及应用[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
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9 李向前;黄美发;匡兵;鲍家定;王乔义;;平面要素规范表面模型生成方法[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年
10 杨晖柱;常治国;张其林;;异形复杂钢结构的计算机绘图系统及其应用[A];中国钢结构协会四届四次理事会暨2006年全国钢结构学术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨长强;激光扫描仪检校及车载激光点云的分类与矢量化研究[D];山东科技大学;2010年
2 赵猛;大屏幕多人沉浸式立体显示系统[D];大连海事大学;2010年
3 王春;基于VR/GIS一体化城市微观交通虚拟仿真系统的研究与应用[D];中国海洋大学;2010年
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5 张冬梅;离散曲线曲面的形状优化算法研究[D];浙江大学;2010年
6 陈军;曲线曲面的几何约束造型与近似合并[D];浙江大学;2010年
7 蔡华辉;螺线和正交多项式在CAGD中的应用[D];浙江大学;2009年
8 沈莞蔷;CAD中变次数B样条的理论及其应用研究[D];浙江大学;2010年
9 边柯柯;反求工程中复杂自由曲面协调设计及拓扑还原技术研究[D];浙江大学;2010年
10 耿玉磊;基于系列模板耦合的三维服装款式创意设计方法研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武炜;煤矿井下火灾事故人员逃生可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 王庆牛;煤系地层三维地质建模及可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 李新;逆向工程模型重构及工程应用若干问题的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 白廷义;基于激光扫描数据的隧道曲面重建技术研究[D];山东科技大学;2010年
5 王亚楠;基于光线投射算法的CT图像三维重建与分割剪取[D];山东科技大学;2010年
6 赵奇;医学超声图像三维重建算法研究[D];山东科技大学;2010年
7 李平;基于逆向工程的液压元件设计、检测方法的应用研究[D];山东科技大学;2010年
8 毛晓捷;面向鞋楦自由曲面工件的柔性夹具设计方法研究与应用[D];浙江理工大学;2010年
9 木觉敏;压力舒适无缝内衣尺寸规格的研究[D];浙江理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 朱胜昌,郭列,屠旭奇,包炜炯;货船槽形舱壁下墩座连接处应力分析与结构措施[J];船舶工程;1994年03期
10 闵美松,丁勇,覃晓青;对VLCC舱室形状描述和自由液面修正的若干考虑[J];船舶工程;1995年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 仵大伟;船体曲面表达与三维船舶设计研究[D];大连理工大学;2002年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙浩;基于Rhino开发船舶设计建模系统[D];哈尔滨工程大学;2010年
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8 雷栋;离散组合体稳性曲线计算原理与程序实现[D];大连理工大学;2003年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 谢伟明;赵成璧;;新一代半潜船装载仪的开发[J];广东造船;2010年03期
2 谢荣;王锦法;端木玉;;7500DWT江海直达货船装载中船体断裂原因分析[J];航海技术;2011年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 姚竞争;数字化造船一体化数据平台关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 李楷;船体生命周期建模与管理关键技术研究[D];大连理工大学;2011年
3 陈静;船舶压载水置换优化设计方法研究[D];大连理工大学;2011年
4 张荣鑫;基于小波理论的船体NURBS曲线曲面光顺性研究[D];大连理工大学;2008年
5 张萍;船型参数化设计[D];江南大学;2009年
6 于雁云;船舶与海洋平台三维参数化总体设计方法研究[D];大连理工大学;2009年
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9 李胜忠;基于SBD技术的船舶水动力构型优化设计研究[D];中国舰船研究院;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 张法富;STEP应用协议AP216实施方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 周建军;虚拟样船快速建模方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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6 李岩;船舶三维设计平台关键技术研究[D];大连理工大学;2010年
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10 李坤;跨平台舰船总体虚拟测试系统集成方法研究[D];江苏科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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8 荣焕宗 ,华振洪 ,傅玲玲;用母型船变换方法设计船舶型线[J];船舶;1991年06期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 桑松;徐学军;;深海多体式浮式结构物浮态求解[J];中国海洋平台;2009年05期
5 林焰,李树范;大中型远洋渔船船体总体初步设计的软件系统[J];中国造船;1988年04期
6 桑松;徐学军;;浮式结构物完整稳性优化计算原理[J];上海交通大学学报;2009年10期
7 程虹,李炜,杨屹;舰船浮态调整系统研究[J];中国造船;2001年01期
8 赵晓非,蔡伟科;船舶稳性计算优化方法研究[J];中国造船;1987年02期
9 葛慧晓;何炎平;陈新权;;大型浮吊船体全回转起吊作业的稳性研究[J];船舶工程;2010年02期
10 林敏;船舶破舱纵倾浮态的快速算法[J];航海技术;1995年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 王天英;刘海芳;;新概念FPSO方案的完整稳性与破舱稳性研究[A];第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议文集[C];2011年
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5 赵述欣 记者 于少华;营口海事促特种货装运安全[N];营口日报;2006年
6 特约记者 陈佳南;“海巡31”解密[N];中国船舶报;2005年
7 邵文蛟;理论分析帮助确定船舶损因[N];中国保险报;2005年
8 刘兴增;海难将加速客船安全标准升级[N];中国交通报;2006年
9 本版组稿 韩富强;创铁路轮渡之最:轮船载着火车跑[N];科技日报;2006年
10 记者 桂雪琴;船企两创新能力项目受到国家认定[N];中国船舶报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 张明霞;基于NURBS曲面的船舶破舱稳性计算方法研究[D];大连理工大学;2002年
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4 陆丛红;基于NURBS表达的船舶初步设计关键技术研究[D];大连理工大学;2006年
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6 倪崇本;基于CFD的船舶阻力性能综合研究[D];上海交通大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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5 柳杨;单舱大开口重吊船破舱稳性及吊装稳性研究[D];上海交通大学;2010年
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