基于Grasshopper开发的具有球鼻艏和球尾的船体参数化建模方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115906288A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211527400.9(22)申请日2022.11.30(71)申请人福州大学地址350108福建省福州市闽侯县福州大学城乌龙江北大道2号福州大学(72)发明人罗伟林郭晓明王紫君王元靖潘伟峰程博陈震煊(74)专利代理机构福州元创专利商标代理有限公司35100专利代理师蔡学俊薛金才(51)Int.Cl.G06F30/15(2020.01)G06F119/14(2020.01)权利要求书2页说明书8页附图11页(54)发明名称基于Grasshopper开发的具有球鼻艏和球尾的船体参数化建模方法(57)摘要本发明公开了一种基于Grasshopper开发的具有球鼻艏和球尾的船体参数化建模方法。第一步从船型库中提取船体型线等信息。第二步基于非均匀B样条曲线进行曲线生成，定位，排序，投影与约束关系的建立。第三步是根据已经定义好的船体拓扑结构，以及在该区域建立的样条曲线，生成蒙皮表面。使用逐步生成的方法，不断提取已经生成的曲面的边线，用于生成下一区域的NURBS曲面。生成顺序为：球鼻艏，船首，球尾曲面，球尾，船身，船身过渡区域。第四步是进行螺旋桨，舵的装配与修剪。本方法解决了目前船体参数化建模时，精度低，对船体形状控制能力弱，在球鼻艏与球尾区域难以形成封闭曲面等问题，开发的船体静水力分析方法可以大大提高设计效率。CN115906288ACN115906288A权利要求书1/2页1.基于Grasshopper开发的具有球鼻艏和球尾的船体参数化建模方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)以任意一种船作为原始模型，绘制或从船型数据库中提取船体剖面线与特征曲线，并将其导入Grasshopper；(2)输入一系列参数，用于控制船体外形；(3)根据船体重新划分的拓扑结构，将船体剖面线与特征曲线，进行分组、排序及投影定位，并建立曲线之间的约束关系；其中，每一个曲面所用到的剖面线被分为一组，曲线之间的间距由输入的参数进行分配；在每一组内，曲线根据其中心点坐标进行排序；(4)基于n阶非均匀有理B样条曲线与NURBS曲面，进行船体表面的生成；利用步骤二中排序分组后的曲线，生成蒙皮表面；首先进行船体球鼻艏的生成，随后生成船首、船尾，之后生成船体中部，最后生成船体过渡区域表面；(5)提取前述船体结构边线，并生成艉封板，船体甲板，并进行螺旋桨处封闭；(6)将已生成的螺旋桨与舵与船体进行装配。2.根据权利要求1所述的基于Grasshopper开发的具有球鼻艏和球尾的船体参数化建模方法，其特征在于：对于步骤2所述输用于控制船体外形输入的参数，参数包括：全局参数、局部参数、球鼻艏参数及船体中部参数；所述全局参数包括水线长、型宽及型深；所述球鼻艏参数包括球鼻艏长度、球鼻艏高度及球鼻艏中心线；所述船体中部参数包括平行中体长度及融合系数。3.根据权利要求1所述的基于Grasshopper开发的具有球鼻艏和球尾的船体参数化建模方法，其特征在于：对输入的曲线利用SimplifyCurve命令进行一次光顺，以便生成更加光顺的船体。4.根据权利要求1所述的基于Grasshopper开发的具有球鼻艏和球尾的船体参数化建模方法，其特征在于：对于步骤(3)中的曲线排序、分组和定位，曲线排序方法为提取曲线中点，分析曲线中点坐标，基于坐标的X,Y,Z值，对曲线进行排序，对曲线的定位为根据基准位置，借助输入的参数自动计算曲线位置，并移动各曲线至相应位置；曲线分组方法为：根据船体拓扑结构，计算各曲面所在位置以及曲线中点坐标，将每一个区域内的曲线分至一组。5.根据权利要求1所述的基于Grasshopper开发的具有球鼻艏和球尾的船体参数化建模方法，其特征在于：对于步骤(4)中所述的船体球鼻艏参数化生成，使用一系列与船体中站面平行的剖面线L2，将L2分为两组，L2a与L2b，L2a为球鼻艏凸出区域，L2b为其球鼻艏后方区域；首先计算球鼻艏所用到封闭的剖面线L2a的中心点P2，并利用NURBS曲线进行拟合，得到球鼻艏中心线l2；之后，结合输入的球鼻艏参数，对球鼻艏中心线上的各点进行仿射变换，得到新的球鼻艏剖面线的中心点P'2；接下来，建立P2与P'2之间的向量，并利用这一向量移动对应的球鼻艏剖面线，得到变形之后的球鼻艏剖面线L'2a；接下来，提取球鼻艏前端第一条剖面线计算其与船体对称面的交点以这两个交点为端点，输入悬链线长度生成悬链线用于控制球鼻艏顶端形状；最后,将所有L'2a与L2b组合至统一分组，使用NURBS表面生成技术，生成蒙皮曲面，即曲面S2；P代表点集合,p代表点，L代表线集合l代表曲线，s代表曲面，C代表系数。6.根据权利要求1所述的基于Grasshop