FreeCAD Schiff s60 Tutorium

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WARNUNG: Der Arbeitsbereich Schiffe ist derzeit nicht gewartet und funktioniert aufgrund dieser Tatsache nicht richtig. Wenn Du bei der Pflege dieses Arbeitsbereichs helfen möchten, findest Du den Quellcode unter https://github.com/FreeCAD/freecad.ship

Thema
Tutorium
Schiff Arbeitsbereich
Niveau
Anfänger
Zeit zum Abschluss

Autoren

FreeCAD-Version

Beispieldateien

Siehe auch
None

Einführung

In diesem Tutorial werden wir mit einem Serie 60 Schiff er Universität von Iowa arbeiten. Das Tutorial soll zeigen, wie man mit einem symmetrischen Einrumpfschiff arbeiten kann, aber auch Mehrrumpf- oder nicht-symmetrische Schiffe können mit dem gleichen Verfahren ausgeführt werden.

Erfahre mehr über Arbeitsbereich Schiff.

Belastungsgeometrie

Hintergrund

Die Arbeitsbereich Schiff arbeitet über Schiffsentitäten, die auf der bereitgestellten Geometrie erstellt werden müssen. Bei der Geometrie muss es sich um einen Festkörper (oder einen Satz von Festkörpern) handeln, wobei die folgenden Kriterien berücksichtigt werden müssen:

Die gesamte Rumpfgeometrie muss bereitgestellt werden (einschließlich symmetrischer Körper).
Die Steuerbord Geometrie muss im negativen Bereich "y" enthalten sein.
Der Nullpunkt (0,0,0) ist der Schnittpunkt zwischen dem Mittschiffsabschnitt (Mittelpunkt zwischen dem hinteren und vorderen Lot) und des Basislinie Abschnitts.

Schematische Ansicht der Vorzeichenkriterien

FreeCAD-Schiff Vorzeichenkriterien

Laden der Serie 60 Geometrie

Um neue Benutzer zu unterstützen, enthält der Arbeitsbereich Schiff einen Geometrie Beispiel Lader mit den folgenden Auswahlmöglichkeiten:

Serie 60 von der Universität Iowa
Wigley Kanonisches Schiff
Serie 60 Katamaran
Wigley Katamaran

Schiffsgeometrien Beispielladersymbol.

Schiffsgeometrien Beispielladersymbol

Beim Ausführen des Werkzeugs (Schiffskonstruktion/Laden einer Beispielschiffsgeometrie) wird ein Aufgabendialog angezeigt. Wähle Series 60 der Iowa Universität und drücke annehmen. Das Werkzeug lädt ein neues Dokument mit der s60_IowaUniversity Geometrie.

Warnung, bevor irgendetwas bearbeitet wird!

Du arbeitest jetzt mit der originalen Beispieldatei.

Um das unbearbeitete Originalbeispiel zu erhalten, musst du es zuerst als neue Datei speichern, bevor du irgenetwas etwas bearbeitest.

Schiffsinstanz erstellen

Um eine Schiffsinstanz' zu erstellen, wähle die Geometrie s60 und führe das Schiffserstellungswerkzeug (Schiffsentwurf/Erstellen eines neuen Schiffes) aus.

Schiffserstellungswerkzeug Symbol.

Schiffserstellungswerkzeug Symbol

Erstellen eines Schiffsaufgabendialogs und einige Anmerkungen werden in der 3D Ansicht angezeigt. Die Anmerkungen verschwinden, wenn du das Werkzeug zum Erstellen eines Schiffs schließt, mache dir also keine Sorgen.

Die meisten wesentlichen Schiffsdaten müssen eingeführt werden (der Arbeitsbereich Schiffe verwendet ein progressives Dateneinführungssystem, so dass grundlegende Arbeitsschritte ausgeführt werden können, wenn nur die grundlegenden Schiffsdaten bekannt sind. Mehr Informationen werden benötigt wenn die Arbeitsschritte komplexer werden).

Schiffsdaten

die Hauptabmessungen müssen hier eingebracht werden:

Länge: Länge zwischen den Loten, 25,5 m für dieses Schiff.
Schiffsbreite: Gesamte Schiffsbreite, 3,389 m für dieses Schiff.
Tiefgang: Konstruktionstiefgang, 1,0 m für dieses Schiff.

Längen Anmerkungen.

Usually the Length between perpendiculars depends on design draft, so if you don't know what is the length of your ship you can set draft, and fit length in order to get bow and draft intersection.

Beam annotations.

Same process is valid for Beam fit. Note that requested value is total beam, but annotation is only refered to starboard half ship.

When you press the Accept button, a new Ship instance is created called Ship in the Tags & Attributes dialog. We don't need geometry anymore, so you can hide it.

Ship instance icon

Ship instance icon.

From here onward, you must have Ship selected before you execute any of the Ship Workbench tools.

Lines drawing

The Ship workbench provides a tool that makes it easy to obtain a Lines Plan from the ship lines drawing

Outline draw tool.

Lines drawing tool icon

Lines drawing is a set of lines from section cuts in all 3 axis, that will eventually show the hull geometry in a Lines Plan. We need to provide the lines for the 3 following views:

Body Plan (using the Transversal Cuts)
Sheer Plan (using the Longitudinals Cuts)
Half-Breadth Plan (using the Waterlines Cuts)

Transversal cuts

Usually 21 transversal equidistant sections between perpendiculars must be performed. in order to do it FreeCAD provides an automatic tool in order to do it, simply select Transversal type of sections, go to Auto create box and set 21 sections, then press Create sections

Outline draw transversal sections preview

Sections table is filled and sections preview called OutlineDraw is shown. Usually more sections are added at bow and stern, where more complex curvatures are registered, to do this:

Go to the end of the table and double click on an empty item in order to edit it.
Press intro to confirm.
Add the following sections:

X₂₂ = -12.1125 m

X₂₃ = 12.1125 m

Depending hull geometry complexity, sections preview can take some time. In order to remove a section, just fill it with an empty text and press enter.

Longitudinal cuts

Two longitudinal cuts must be added, so select Longitudinal type of sections, go to Auto create box and set 2 sections, then press Create sections. Sections table is filled, and sections preview updated.

Waterlines

6 Waterlines between base line and design draft must be added, so select Waterlines type of sections, go to Auto create box and set 5 (Z = 0 m will not be considered, add it manually if you need it) sections, then press Create sections. Sections table is filled, and sections preview updated.

Several additional waterlines must be added:

Z₆ = 1.2 m
Z₇ = 1.4 m
Z₈ = 1.6 m
Z₉ = 1.8 m
Z₁₀ = 2.0 m

Perform plot

Select 1:100 scale and press Accept to let the tool to generate the 3D sections in a new object.

Resultant sections.

In order to plot these sections you can use the drawing workbench:

Outline draw plot.

Transversal areas curve

One typical ship design hydrodynamic parameter is the transversal areas curve, that retrieves some indicators about the behaviour of the hull (towing resistance, seakeeping, ...). The Ship workbench provides a simple tool in order to perform transversal areas curve.

Transversal areas curve tool icon.

When tool is executed a task dialog is shown, and free surface preview is created in the 3D view (Free surface preview will be removed when tool finished, so don't worry about this). Into task dialog input and output data is present.

Input data

Draft and trim (Hull y edge rotation angle, positive if stern draft may increase) must be provided. Several areas curves may be performed, depending on ship load situations, but two typical plot should be performed:

Design transversal areas curve: Without trimming angle and using design draft, 1.0 m in this case.
Maximum draft transversal areas curve: Without trimming angle, and maximum draft allowed, 2.0 m in this case.

Output data

Some relevant data is shown at real time:

L: Length between perpendiculars, value set at ship instance creation.
B: Beam selected at ship creation.
T: Actual draft amidships.
Trim: Trim angle.
T_AP: After perpendicular draft.
T_FP: Forward perpendicular draft.
Displacement: Ship displacement (salt water considered, divide by 1.025 in order to know displaced volume).
XCB: Buoyancy centre point X coordinate (relative to midship section).

When Accept button is pressed a plot is performed (depending on geometry complexity can take some time, you can see progress on terminal, and stop the work pressing Ctrl+C). When the task has finished FreeCAD will generate a Plot (see the plot module documentation) and a SpreadSheet (see the Spreadsheet workbench documentation).

Design draft transversal areas curve.

You can perform maximum draft transversal areas curve in order to see the differences (for instance you are noticing that areas curve is passing through length perpendiculars now).

Hydrostatics

Hydrostatics computation is a critical stage at ship design due to know principal stability hull parameters. Hydrostatics are mandatory data in order to classification societies certificates ship, and joined with loading condition data (weights and gravity position) provides essential data about ship stability. FreeCAD-Ship provides a tool to obtain main hydrostatics curves (GZ curves are considered in other tool).

Hydrostatik Werkzeugsymbol.

When tool is executed a task dialog is shown. Usually Hydrostatics curves are presented for each trim angle, in this tutorial only upright trimming angle will considered (0º), with an interval around every loading condition draft. Since we don't know what loading conditions we can get, we will consider almost draft possibilities (Usually, in order to get as many resolution as possible, naval architects fits the interval to feasible drafts).

Also haben wir folgende Daten festgelegt:

Trimmen' = 0 Grad
Minimaler Tiefgang = 0,1 m
Maximaler Tiefgang = 2,0 m
Anzahl der Punkte = 39. Viele Punkte oder wirklich komplexe Geometrien implizieren lange Rechenzeiten, in diesem Fall kann etwa 1 Minute aufgewendet werden.

Wenn die Annehmen Schaltfläche gedrückt wird, werden Plots durchgeführt (siehe Plotmodul Dokumentation) und ein Kalkulationsblatt generiert (siehe Tabellenkalkulation Arbeitsbereich Dokumentation).

Hydrostatik Kurven.

Weiter lernen

Das FreeCAD Schiff s60 Tutorium (II) ist das zweite Kapitel der Series 60 von der Iowa Universität Schiff.

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