一种基于CAD的船体外板特征角计算方法与流程
本发明涉及船舶设计方法，特别涉及一种基于cad的船体外板特征角计算方法。
背景技术：
1、船舶航行过程中会激起波浪，船体艏部结构会受到波浪的剧烈冲击，特别是航速高和艏部外飘大的船舶，这种剧烈冲击会产生较大的冲击载荷。在船舶结构设计中，需要单独考虑冲击载荷对船体艏部结构强度的影响，不同船级社规范中冲击载荷的计算方法不同，且都需要用到船体艏部外板的特征角。α和β是最主要的两个特征角（图3、图4），计算冲击载荷需要的其它角度可根据α和β计算得到。
2、通常做法是选取艏部船体外板上50至100个计算点，根据外板三维模型获得这些点所在位置的二维水平剖线（水线）和横剖线（肋位线），在cad图中按照图3和图4所示手工绘制每个计算点的切线，最后量取每个点的特征角α和β。除了肋位线数据，该方法还需要额外准备水线数据，而且为了获得较准确的载荷分布，需要选取的计算点较多，手动测量工作繁琐且效率低。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于cad的船体外板特征角计算方法，以全船肋位线数据为基础，自动计算出外板上所有指定点的特征角，替代传统手工测量方法，提高了设计效率。
2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种基于cad的船体外板特征角计算方法，包括以下步骤：
4、步骤s10：从配置文件读取全船肋位信息；
5、步骤s30：输入外板上一个或多个特征角计算点p的位置；
6、步骤s40：获取计算点p及其相关点的坐标，相关点包括点a、b、c、d，点a、b与计算点p位于同一肋位线上，且分别位于计算点p的相邻上下两侧，点c、d与计算点p位于同一水线上，且分别位于计算点p的相邻两侧肋位线上；
7、步骤s50：根据步骤s40中的计算点p和其对应的相关点坐标，计算出外板上所有计算点p的特征角α和β。
8、更进一步地，步骤s10中，全船肋位信息以[肋位号，肋位对应的x坐标]的形式录入。
9、更进一步地，还包括步骤s20，在cad图中选择全船肋位线。
10、更进一步地，步骤s20包括，根据步骤s10读取到的信息，一次或多次的选择cad图中的肋位线；并检查所选择肋位线数量与步骤s10中读取到的肋位号数量是否匹配一致，如果不一致则要求进行增删或重新选择肋位线。
11、更进一步地，步骤s30中，每个特征角计算点p的位置信息包括所在位置的肋位号n和高度坐标zp。
12、更进一步地，步骤s30包括分别输入一系列肋位号和一系列高度坐标，将肋位号和高度坐标进行排列组合，得到各个计算点的位置信息。
13、更进一步地，步骤s40中，点a、b的获取过程包括，根据对应计算点p的肋位号n，查询得到对应的肋位线，再根据计算点p的高度坐标zp，得到与其分别上下相邻的点a、b坐标。
14、更进一步地，步骤s40中，点c、d的获取过程包括，根据对应计算点p的肋位号n，得到其前后相邻的肋位号分别为n+1和n-1，再查询得到n+1、n-1对应的肋位线；
15、计算点p的高度坐标为zp，在肋位线图中创建辅助线z=zp后，得到该辅助线与n+1、n-1对应肋位线的交点分别为c、d，提取交点c、d的坐标。
16、更进一步地，步骤s50中，特征角α通过线段pc、pd分别与x轴所夹锐角的平均值得出，特征角β通过线段pa、pb分别与y轴所夹锐角的平均值得出。
17、更进一步地，步骤s50中，a点坐标信息包括ya、za，b点坐标信息包括yb、zb，c点坐标信息包括xc、yc，d点坐标信息包括xd、yd，p点坐标信息包括xp、yp、zp，特征角α、β的计算公式为，
18、；
19、；
20、其中，δ为修正常数。
21、综上所述，本发明具有以下有益效果：
22、本发明只需要全船肋位线数据和肋位信息，即可利用cad二次开发程序自动计算出外板上所有指定点的特征角，替代了传统手工测量方法，改进了设计流程并降低了手工作业量，显著减少了作业时间，有益于提高设计质量和效率。
技术特征：
1.一种基于cad的船体外板特征角计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于cad的船体外板特征角计算方法，其特征在于：步骤s10中，全船肋位信息以[肋位号，肋位对应的x坐标]的形式录入。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于cad的船体外板特征角计算方法，其特征在于：还包括步骤s20，在cad图中选择全船肋位线。
4.根据权利要求3所述的一种基于cad的船体外板特征角计算方法，其特征在于：步骤s20包括，根据步骤s10读取到的信息，一次或多次的选择cad图中的肋位线；并检查所选择肋位线数量与步骤s10中读取到的肋位号数量是否匹配一致，如果不一致则要求进行增删或重新选择肋位线。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于cad的船体外板特征角计算方法，其特征在于：步骤s30中，每个特征角计算点p的位置信息包括所在位置的肋位号n和高度坐标zp。
6.根据权利要求1所述的一种基于cad的船体外板特征角计算方法，其特征在于：步骤s30包括分别输入一系列肋位号和一系列高度坐标，将肋位号和高度坐标进行排列组合，得到各个计算点的位置信息。
7.根据权利要求5所述的一种基于cad的船体外板特征角计算方法，其特征在于：步骤s40中，点a、b的获取过程包括，根据对应计算点p的肋位号n，查询得到对应的肋位线，再根据计算点p的高度坐标zp，得到与其分别上下相邻的点a、b坐标。
8.根据权利要求5所述的一种基于cad的船体外板特征角计算方法，其特征在于：步骤s40中，点c、d的获取过程包括，根据对应计算点p的肋位号n，得到其前后相邻的肋位号分别为n+1和n-1，再查询得到n+1、n-1对应的肋位线；
9.根据权利要求1所述的一种基于cad的船体外板特征角计算方法，其特征在于：步骤s50中，特征角α通过线段pc、pd分别与x轴所夹锐角的平均值得出，特征角β通过线段pa、pb分别与y轴所夹锐角的平均值得出。
10.根据权利要求9所述的一种基于cad的船体外板特征角计算方法，其特征在于：步骤s50中，a点坐标信息包括ya、za，b点坐标信息包括yb、zb，c点坐标信息包括xc、yc，d点坐标信息包括xd、yd，p点坐标信息包括xp、yp、zp，特征角α、β的计算公式为，
技术总结
本发明公开了一种基于CAD的船体外板特征角计算方法，涉及船舶设计方法技术领域，包括以下步骤：从配置文件读取全船肋位信息；在CAD图中选择全船肋位线；输入外板上一个或多个特征角计算点P的位置；获取计算点P及其相关点的坐标，相关点包括点A、B、C、D，点A、B与计算点P位于同一肋位线上，且分别位于计算点P的相邻上下两侧，点C、D与计算点P位于同一水线上，且分别位于计算点P的相邻两侧肋位线上；根据步骤S40中的计算点P和其对应的相关点坐标，计算出外板上所有计算点P的特征角α和β。其以全船肋位线数据为基础，自动计算出外板上所有指定点的特征角，达到了提高设计效率的效果。
技术研发人员：陈夏良,沈亚明,王磊,姜超
受保护的技术使用者：南通中远海运川崎船舶工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23