标准。
1.2国内外稳性计算软件发展的现状 船舶稳性研究是船舶行业中一个非常重要的、非常复杂的课题。
它是船舶最重要的性能之一,是船舶安全航行的基本保障,也是船舶检验的主要内容之一。
目前世界各国都制定了相应的规则,作为船舶设计或航行中判断稳性的主要依据。
由于船舶稳性涉及到环境条件、船舶技术条件和操作要素等许多因素,故而稳性的改善会导致船舶其他性能的恶化pJ。
为加强散货船运输的安全性,2006年中国船级社颁发的《钢制海船入级规范》中要求:“2006年7月1日及以后建造的,船长小于150m的所有散货船,应配备能提供完整稳性资料的装载仪”。
【4J对软件的要求是:1)在适用时应输 武汉理1=大学硕士学位论文入完整稳性许用重心高度曲线或许用初稳性高度曲线;2)应能计算并显示中心高度及初稳性高度,并对它们进行液面修正,并在适用时与许用值进行比较,如超出许用值,应能自动报警;3)应能计算并显示GZ曲线,并对其进行自由液面修正;4)应能计算任意装载工况下的完整稳性,并按规定进行完整稳性衡准,其衡准方法应与完工装载手册保持一致,如选用其他衡准方法应在送审时加以说明,并经CCS审图单位同意。
如发现超出许用衡准值时,软件应能自动报警。
1.2.1国内研究情况 随着计算机水平的不断发展,船舶完整稳性计算已经改变传统的表格计算方法,取而代之的是方便的计算机软件实现繁琐的计算过程。
国内自行开发研制的稳性计算软件有很多,比较常用的有中国船级社武汉规范所编制的“船舶静力学计算及稳性衡准系统V4.0”和上海规范所编制的COMPASS—RULE海船规范计算系统。
目前在船舶设计过程中,使用的最多的是稳性计算软件是COMPASS--RULE。
COMPASS—RULE海船规范计算系统:包括船舶结构计算系统、船舶性能计算系统、船舶轴系计算系统和船舶电气计算系统。
船舶性能计算系统适用于普通船型、双尾船型、小水线面双体船型等任何船型的船舶在各种装载情况下的浮态、完整稳性及剪力、弯矩分布计算,散货船的散装谷物稳性分析及吨位计算,以确定性方法或概率方法对客船和货船发生破损后的平衡浮态、剩余稳性曲线、分舱指数等计算分析。
船舶性能计算内容多、计算量大、衡准复杂,包括完整稳性,破舱稳性及其他有关辅助计算,是船舶航运、设计、建造、审图检验以及有关科研的必备手段。
COMPASS—RULE海船规范计算系统建立在微机上,各种数据均可以从窗口输入、修改,操作简单方便。
另外,该系统采用ACCESS数据库,具有管理方便、易于维护、修改和保存的特点。
1.2.2国外研究情况 国外的关于船舶稳性计算软件也很多,各个船级社都有自己的计算软件,比较通用的商业软件有NAPA和MAXSURF等。
’ (1)NAPA 2 武汉理工大学硕士学位论文 NAPA是芬兰NAPA公司开发的船舶设计软件包。
它是一个不断扩充的系统软件,目前主要包括总体设计、结构设计(NAPASTEEL)和船用装载计算机软件系统(ONBOARD.NAPA)〔51。
NAPA总体设计涵盖了船舶设计所有的设计工作。
它的功能包括线型生成、静水力计算、完整稳性计算、舱容(包括纵倾舱容)计算、破舱稳性(包括确定性破舱和概率性破舱)计算、可浸长度计算、谷物稳性计算、集装箱配载、配载计算、下水计算和倾斜试验报告、航速预估和螺旋桨设计、耐波性和操纵性分析计算、空船重量统计等等。
进入21世纪后,很多大型的设计单位以及企业都引进了NAPA软件,其主要的优点有如下几个方面: 1)NAPA软件具有全新的三维设计思想,可用于船体曲面造型设计而直接产生型线; 2)NAPA软件可以进行总布置设计、分舱及舱容计算、各种性能计算分析、结构设计与分析; 3)NAPA形成了计算机辅助船舶设计、制造、分析计算的完整体系; 4)NAPA可以将流体、结构、设计、制造等学科有机地结合起来; 5)NAPA软件是众多软件的纽带。
(2)MAXSURF MAXSURF软件是由澳大利亚Formation Design Systems公司为船舶设计和建造者开发的、适用于各种船舶设计、分析和建造的一套非常完整的计算机辅助船舶设计和建造软件。
该软件主要包括了Maxsurf、Hullspeed、Hydromax、Workshop、Seakeeping、Prefit、Span、Hydrolink等模块〔61。
与其它诸如TRIBON、FORAN、CADDS5等大型计算机辅助船舶设计和建造系统平台相比,MAXSURF软件由于其各个子模块均共享一个集成数据库,统一的Windows风格界面简单易学,采用统一的工业标准,可方便地与Microsoft office、Microstation、AutoCAD等进行数据与文件的转换,所以其性能/价格比相当高,生命力很强。
澳大利亚之所以能够在世界高性能新船型的研究、设计和建造领域长期独树一帜、保持领先地位就充分证明了这一点。
MAXSURF软件目前在全球已拥有广泛分布在澳大利亚、中国、日本、德国、荷兰、新加坡、美国等国家的1000多位船舶设计和建造用户,在各种船舶设计和建造领域都得到了非常普遍的应用。
但是由于这些软件的价格都比较高,所以使用的范围不是很广。
3 武汉理工大学硕士学位论文1.2.3目前研究的不足 目前国内外的稳性计算软件已经比较成熟了,且各大船检局和各船级社都有自己的稳性计算系统。
中国船级社一般以COMPASS为计算软件。
在使用COMPASS进行船舶性能计算时,需要手动输入型船数据,如型线的型值,这是一个工作量大,而且容易出错的过程。
另外,国内外的完整稳性计算软件价格都比较昂贵,特别是国外的软件,很多单位,特别是一些中小型的设计单位或者船厂无法承受,普及程度并不高。
1.3论文研究的主要内容和关键技术1.3.1总体目标 本系统主要针对散货船的各种装载情况下完整稳性的计算以及稳性计算书的生成,其中包括能自动生成静水力曲线表、邦金曲线表、以及横交曲线表以及稳性计算书。
并能按照中国船级社(CCS)2004年《船舶与海上法定检验规则》的要求对散货船进行装载稳性计算,包括浮态计算和稳性计算与校核。
用户可以通过友好的界面进行数据输入。
具有计算船舶浮态,稳性衡准以及图形显示的功能。
另外,本系统还和COMPASS做了接口,在需要的时候可以访问COMPASS的数据库文件并进行需要的操作,并可以从COMPASS的数据库文件导出数据。
1.3.2研究内容 本论文研究的主要内容将包括以下四个部分: :1 1)插值方法 为了使这个计算系统的自动化程度得到提高,在程序编制的过程中将有大量的插值计算。
为了提高插值计算的准确性,系统将采用三次非均匀有理B样条插值方法。
‘、 2)自动读取AutoCAD二维图形数据模块 此模块的主要功能是自动地从AutoCAD中读取完整稳性计算的相关数据, 4 武汉理工大学硕士学位论文并可以对数据进行处理,导入用于本计算系统的静水力性能计算和COMPASS性能计算的数据库文件中。
3)与COMPASS连接部分: COMPASS连接模块包括,对COMPASS数据文件的访问和各项数据输入、输出处理,该模块的另一个功能是从COMPASS中读取型值及其他的主要数据后,导入到本计算系统。
4)完整稳性计算系统 本系统将主要分为三大大模块:输入模块、处理模块、输出模块。
输入模块包括型线型值输入、船舶主要尺度输入和各分类(包括空船、船员以及行李备品、货物、燃油、淡水以及压载水等)重量重心数据的输入;处理模块是散货船装载计算程序的核心部分,包括船舶重量重心计算、浮态计算和船舶稳性衡准计算;输出模块包括计算结果的显示、图形
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