Ефросимов К.А.
ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ФОРМЫ НОСОВОЙ ОКОНЕЧНОСТИ СУДНА *
Аннотация:
в статье рассматривается метод параметрического описания формы носовой оконечности судна на основе полиномиальных уравнений и каркасных кривых. Предложена математическая модель, позволяющая автоматизировать процесс проектирования обводов с учетом гидродинамических требований. Разработано программное обеспечение на языке Python, реализующее алгоритмы построения 3D-моделей и их экспорта в CAD-системы. Проведена валидация модели через проверку монотонности и выпуклости шпангоутов. Результаты работы могут быть использованы для оптимизации судовых обводов на ранних стадиях проектирования.
Ключевые слова:
параметризация, носовая оконечность, математическая модель, автоматизация, проектирование, CFD-анализ
Современное судостроение требует сокращения сроков проектирования и повышения точности гидродинамических расчетов. Традиционные методы формирования обводов корпуса, основанные на эмпирических зависимостях и ручном построении, обладают рядом недостатков:высокая трудоемкость корректировки геометрии,ограниченная гибкость при вариации параметров,сложность интеграции с CFD-инструментами.Параметрическое моделирование позволяет преодолеть эти ограничения за счет автоматизированного генерирования геометрии на основе заданных характеристик. В данной работе представлена математическая модель описания носовой оконечности судна, разработанная на основе методов, описанных в [1].Для описания геометрии используется судовая система координат (ССК), где:начало координат расположено в точке перехода носовой оконечности в шпангоут наибольшей ширины,ось OX направлена в нос судна,ось OZ — вертикально вверх от основной плоскости (ОП).В рассматриваемой параметрической модели все входные параметры классифицируются на две основные категории: оригинальные (обязательные) и управляющие (опциональные).Оригинальные параметры представляют собой обязательный набор входных данных, которые должны быть явно заданы пользователем, поскольку являются критически важными для построения корректной геометрической модели судна.Ключевые параметры:L_f- длина носового заострения корпуса по ледовой ватерлинии (ЛВЛ),d- осадка судна по ЛВЛ,B- ширина корпуса по ЛВЛ,D- высота борта,γ_stf- угол наклона форштевня к горизонтали,Поверхность корпуса формируется как произведение безразмерной ординаты ватерлинии w(x,z) и шпангоута наибольшей ширины sh(z):Uf(x,z)=wx,z∙shz,где w(x,z)- безразмерная ордината ватерлинии, изменяющаяся в диапазоне 0…1,Образование обводов носовой оконечности происходит путем плавного изменения параметров ватерлиний w(x,z) по высоте, при этом форма шпангоутов поверхности Uf в явном виде не задается. Практическое использование показало применимость такой модели. Подробнее о математической модели в методике Таровика Олега Владимировича [1].На основании чего, разработана программа на Python. Программа разработана для параметризированного моделирования формы носовой оконечности судна на основе заданных геометрических и гидродинамических параметров. Она позволяет автоматизировать процесс построения 3D-модели, обеспечивая высокую точность и соответствие требованиям судостроительных норм. Программа включает в себя следующие возможности:Интерфейс ввода параметров (библиотека tkinter), представлен на рисунке 1.Расчет геометрии (библиотеки numpy, scipy).Визуализацию (matplotlib), представленную на рисунке 2 и экспорт в STL/DXF на рисунке 3,4.Рис. 1. Интерфейс программы.Рис. 2. Визуализация модели.Рис. 3. Экспорт в DXF.Рис. 4. Экспорт в STL.Предложенная математическая модель и алгоритм автоматизированного проектирования позволяют:Сократить время разработки обводов.Обеспечить гибкость при вариации параметров.Интегрировать процесс с CAD/CFD-системами.Перспективы работы включают расширение модели для кормовой оконечности и учет нелинейных волновых эффектов.
Номер журнала Вестник науки №7 (88) том 2
Ссылка для цитирования:
Ефросимов К.А. ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ФОРМЫ НОСОВОЙ ОКОНЕЧНОСТИ СУДНА // Вестник науки №7 (88) том 2. С. 407 - 412. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/25117 (дата обращения: 11.02.2026 г.)
Вестник науки © 2025. 16+