基于三维模型的船舶设备重量分布统计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于三维模型的船舶设备重量分布统计方法，S1、基于设备模型，构建各个设备的等密度设备模型，S2、通过对全船所有等密度设备模型进行布尔合并获得设备整体模型；S3、将设备整体模型按精度要求，在船长方向上进行分段；S4、批量输出各分段的重量分布值和位置信息；S5、将重量分布值和位置信息绘制成重量分布曲线。本发明专利技术通过将设备等效为重量相等、纵向分布长度相同的均质规则体，实现将重量分布问题转化为等效体积分布问题，依托三维模型有效实现统计计算，实现船舶设备纵向重量分布的自动化计算；计算数据源来自设计模型，不存在统计遗漏，采用批量布尔合并的方法将成百上千套设备模型合并为一个对象进行处理，大幅提升处理效率。

Statistical method for ship equipment weight distribution based on 3D model

The present invention relates to a statistical method of ship equipment weight distribution based on three-dimensional model, S1 and equipment model, building the equal density equipment model of each equipment, S2, obtaining the whole equipment model by Boolean merging of all equal density equipment model of the whole ship, S3, according to the accuracy requirement of the whole equipment model, and captain. Segmentation in direction; S4, batch output weight distribution value and location information of each segment; S5, draw weight distribution value and location information into weight distribution curve. The invention transforms the weight distribution problem into the equivalent volume distribution problem by equivalently equating the equipment to a homogeneous regular body with equal weight and same length of longitudinal distribution, realizes the statistical calculation effectively relying on the three-dimensional model, realizes the automatic calculation of the longitudinal weight distribution of the ship equipment, and calculates the data source from the design model, not from the design model. There are statistical omissions. By using the method of batch Boolean merging, hundreds of equipment models are merged into one object for processing, which greatly improves the processing efficiency.

【技术实现步骤摘要】
基于三维模型的船舶设备重量分布统计方法
本专利技术涉及船舶总体设计
，具体涉及一种基于三维模型进行船舶设备重量分布统计方法。
技术介绍
船体总振动计算是确保船舶安全性的重要工作项目。而全船载荷纵向分布是船体总振动计算的输入要素之一。其中，船舶设备载荷是全船载荷重量的重要组成之一，如何快速准确的获得船舶设备重量分布是摆在设计人员面前的现实问题。过去为了获得船舶设备的重量分布，设计人员需要先依据设计图纸对每个设备进行分项重量统计，再依据布置情况，将其重量沿其纵向的分布区间进行近似均摊来获得各分项重量分布，最后叠加各分项重量分布均值来近似得到船舶设备重量分布。整个工作流程主要倚赖设计人员手动作业，时间周期长、计算精度低，且容易遗漏。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种基于三维模型的船舶设备重量分布统计方法，它能快速、准确提取船舶设备重量沿船长方向的分布，为船体总振动计算提供数据。本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：一种基于三维模型的船舶设备重量分布统计方法，该统计方法包括以下步骤：S1、基于设备模型，按照公式(1)构建各个设备的等密度设备模型：式中，S为等密度设备模型的横截面积，ρ为全船设备的统一设备密度，M为某设备重量，L为该设备纵向长度；S2、通过对全船所有等密度设备模型进行布尔合并获得设备整体模型；S3、将设备整体模型按精度要求，在船长方向上进行分段；S4、批量输出各分段的重量分布值和位置信息：假设第i个分段的长度为Li、测量其体积为Vi，则其重量分布值Fi可通过公式(2)计算：按照公式(2)批量输出各分段的重量分布值和位置信息；S5、将重量分布值和位置信息绘制成重量分布曲线，将每个分段的中点坐标xi与Fi，描成坐标点，并用样条曲线连接，即可得到设备重量分布曲线。上述方案中，所述步骤S3中的分段为等长度分段，间距根据精度要求进行选取，分段模型长度Li越小，计算结果精度越高。上述方案中，所述步骤S1中等密度设备模型为长方体或圆柱体。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术方法通过将设备等效为重量相等、纵向分布长度相同的均质规则体，实现将重量分布问题转化为等效体积分布问题，从而依托三维模型有效实现统计计算，实现了船舶设备纵向重量分布的自动化计算，提高了计算效率。2.计算数据源来自设计模型，不存在统计遗漏，采用批量布尔合并的方法将成百上千套设备模型合并为一个对象进行处理，大幅提升处理效率。3.可以通过调整分段的长度实现分布载荷的精度调节。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例中某信息组合机柜的立体图；图2是图1所示某信息组合机柜的等密度模型的立体图；图3是本专利技术实施例中某舱段设备整体模型的立体图；图4是本专利技术实施例中分段平面图；图5是本专利技术实施例中某舱段设备重量分布曲线图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。以某舱段设备为例，该舱段内共有26台设备，本专利技术提出的基于三维模型的船舶设备重量分布统计方法包括以下步骤：S1、基于设备设计模型或者设备设计图纸，确定设备重量M以及设备纵向长度L，然后按照公式(1)构建各个设备的等密度设备模型：式中，S为等密度设备模型的横截面积，ρ为全船设备的统一设备密度，M为某设备重量，L为该设备纵向长度。以某信息组合机柜为例，如图1所示，其设备总重量为250kg，测量其纵向长度为540mm。假设统一设备密度为1000kg/m3，那么依据公式(1)，该设备的等密度模型可构建为纵向长度为540mm，横截面积为0.463m2的长方体，如图2所示。进一步取等密度模型与原设备等高，为1.4m，那么横截面的宽度为0.33m。按照上述方法依次对该舱段舱室内的各个设备采取上述方式建模。需要说明的是，各个设备的等密度模型的具体形状可以根据需要自由选择，如长方体、圆柱体等，只要横截面积满足计算要求即可。本专利技术直接采取设备设计模型作为数据源参与统计计算，实现设计模型与统计计算模型相一致，由此可有效保证统计的不遗漏。S2、通过对步骤S1中建立的26个等密度设备模型进行布尔合并，形成设备整体模型，设备整体模型轴测视图如图3所示；S3、将设备整体模型按精度要求，在船长方向上进行分段；本实施例中，将设备整体模型按10mm一档，在船长方向上进行等长度分段，分段轴测示图如图4所示。采用自动化纵向分割技术，将重量分布值从传统的600mm一档减小到10mm一档，计算精度上提升约60倍。S4、测量第i个分段的体积为Vi，则其重量分布值Fi可通过公式(2)计算：式中，Li＝10mm。按照公式(2)批量输出各分段的重量分布值和位置信息，通过批处理程序，沿船长方向，每移动10mm，提取一个分段的体积，并记录下位置信息并输出到EXCEL上，再将分段体积乘以等效密度，得到分段载荷重量，最后用分段载荷重量除以分段的长度10mm，即得到载荷分布值。截取距离船艏43.98m到42.98m，如表1所示：表1S5、将重量分布值和位置信息绘制成重量分布曲线，将每个分段的中点坐标xi与Fi，描成坐标点，并用样条曲线连接，即可得到设备重量分布曲线，如图5所示。综上所述，本专利技术一种基于三维模型的船舶设备重量分布统计方法，是在船舶设备模型基础上进行再加工，构建等密度设备模型，再通过模型合并、分段等一系列技术处理，构建出船舶设备载荷求解模型，并设计相应算法，自动计算船舶设备纵向重量分布值。通过本方法，不但实现了船舶设备纵向重量分布的自动化计算，提高了计算效率，而且可以通过调整分段的长度实现分布载荷的精度调节。需要说明的是，模型表征的是体积要素，但不同的设备由不同的材质组成，其密度不一，而本专利技术方法采用等密度原理，将重量分布问题转化为体积分布问题，出于以下考虑：(1)对于绝大多数设备，其纵向长度相较全船的主尺度来看可以忽略(如某设备长0.3m，全船长70m)，可以视为集中载荷。而集中载荷无法叠加统计，因此，只能在一个相对较短的长度上均摊，用分布载荷表示。这种情况下无论将设备视为等密度或者不等密度，只要总量保持不变，在工程上都没有什么影响。(2)对于重量尺度均较大的设备，因材质和形状的不同，考虑成均质规则体会存在误差，但影响不大。理由是重量尺度均较大的设备(如推进电机等)约占全船载荷不到3％，而这当中形状不规则，且密度均匀性非常差的设备就更少。这些设备的偏差量相较全船载荷其影响非常小，因此在工程上考虑成均质规则体是合适的。因此，本专利技术方法采用等密度原理是可行的，在满足工程计算的要求的前提下，提升了船舶设备的重量分布计算的效率和精度。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。上面结合附图对本专利技术的实施例进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本专利技术的保护之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维模型的船舶设备重量分布统计方法，其特征在于，该统计方法包括以下步骤：S1、基于设备模型，按照公式(1)构建各个设备的等密度设备模型：

【技术特征摘要】
1.一种基于三维模型的船舶设备重量分布统计方法，其特征在于，该统计方法包括以下步骤：S1、基于设备模型，按照公式(1)构建各个设备的等密度设备模型：式中，S为等密度设备模型的横截面积，ρ为全船设备的统一设备密度，M为某设备重量，L为该设备纵向长度；S2、通过对全船所有等密度设备模型进行布尔合并获得设备整体模型；S3、将设备整体模型按精度要求，在船长方向上进行分段；S4、批量输出各分段的重量分布值和位置信息：假设第i个分段的长度为Li、测量其体积为Vi，则其重量分布值Fi可通过公式(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌昊，肖伟，柏铁朝，周亮，肖泥土，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：湖北,42