YachtLINES Autonome
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ShipLINES Autonome
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Analyse Géométrique
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Hydrostatique
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Propulsion
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Sections
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Courbes et Surfaces
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Génération Paramétrique de Coque
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IntelliHull
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X-Topologie, Surfaces Multi-Patch
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Générateur de Coques Original
Introduction
Le Générateur Parametrique de Coques a joué un rôle important dans la mission de PolyCAD de promouvoir des méthodes de création facile de surface de coque. Le logiciel met en œuvre à la fois des méthodes qui génèrent rapidement des surfaces de coque à l'aide d'algorithmes paramétriques codés et des techniques qui construisent la surface à l'aide d'une définition manuelle typique à l'aide d'une interface utilisateur efficace. L'objectif reste de fusionner les deux approches pour permettre la génération numérique d'une définition de coque représentative précoce qui peut ensuite être personnalisée à l'aide d'une définition manuelle afin d'introduire les styles de conception spécifiques et les caractéristiques locales.
PolyCAD contient une variété de différentes approches paramétriques de génération de surface de coque. YachtLINES (WIP)et ShipLINES (WIP) sont des techniques traditionnelles de 'Boîte Noire' qui sont entièrement pilotées par des paramètres numériques et offrent à l'utilisateur un contrôle minimal sur le style.
PolyCAD contient une variété de différentes approches paramétriques de génération de surface de coque. YachtLINES (WIP)et ShipLINES (WIP) sont des techniques traditionnelles de 'Boîte Noire' qui sont entièrement pilotées par des paramètres numériques et offrent à l'utilisateur un contrôle minimal sur le style.
Surface de coque générée à l'aide des paramètres ShipLINES.
Le développement pour surmonter cette limitation a abouti à IntelliHull, où les utilisateurs définissent la forme des principales caractéristiques à l'aide de courbes de définition. IntelliHull utilise ces courbes pour tracer la surface d'une coque et expose les paramètres numériques qui modifient les dimensions de la forme de la coque par transformation. IntelliHull n'est pas sans limite. Le nombre de points de contrôle sur chaque courbe doit être cohérent et certaines formes dans la forme de la coque sont difficiles à contrôler. Ceci dit, des projets commerciaux ont été réalisés en utilisant IntelliHull comme outil de conception de la surface de la coque.
La X-Topologie a évolué à partir de la nécessité de surmonter ces limitations dans IntelliHull.
La X-Topologie n'est pas une technique de génération de coque paramétrique mais c'est un outil de conception de surface plus performant qui supporte beaucoup d'idées prototypées par IntelliHull. Les surfaces de coque X-Topologie peuvent être transformées paramétriquement de la même manière que les surfaces IntelliHull. Ces options sont exposées lorsque les fonctions de transformation de coque sont appliquées à une surface X-Topologie. Un outil de génération de coque paramétrique pour la géométrie X-Topologie basée sur les routines de dimensionnement initial est en cours de développement. Une version antérieure peut être trouvée sur le menu X-Topologie pour les buts d'intérêt mais elle n'a pas reçu beaucoup de tests et chrashe facilement.
La X-Topologie a évolué à partir de la nécessité de surmonter ces limitations dans IntelliHull.
La X-Topologie n'est pas une technique de génération de coque paramétrique mais c'est un outil de conception de surface plus performant qui supporte beaucoup d'idées prototypées par IntelliHull. Les surfaces de coque X-Topologie peuvent être transformées paramétriquement de la même manière que les surfaces IntelliHull. Ces options sont exposées lorsque les fonctions de transformation de coque sont appliquées à une surface X-Topologie. Un outil de génération de coque paramétrique pour la géométrie X-Topologie basée sur les routines de dimensionnement initial est en cours de développement. Une version antérieure peut être trouvée sur le menu X-Topologie pour les buts d'intérêt mais elle n'a pas reçu beaucoup de tests et chrashe facilement.
Solutions Paramétriques Traditionnelles "Boîte Noire" pour la génération de coques paramétriques.
YachtLINES et ShipLINES sont des outils traditionnels de génération de coques paramétriques où une surface est entièrement générée à partir de paramètres numériques. Les deux méthodes représentent les premières expériences de PolyCAD dans cette technologie. Les travaux ont révélé les limites de cette approche et ont permis d'identifier les défis en ce qui a trait à la façon dont cette solution s'interface avec le processus de conception. YachtLINES était un projet de premier cycle et ShipLINES un projet de troisième cycle. Depuis lors, l'évolution des techniques de conception rapide des surfaces de coque avec le développement de l'IntelliHull et de la X-Topologie signifie que ces approches restent utiles mais avec des limites acceptées. Par conséquent, ces méthodes sont maintenues mais ne sont pas activement développées.
YatchLines
YatchLines (WIP) génère une forme de coque cubique unique de surface B-Spline, basée sur 19 paramètres géométriques. Il suit l'approche de base adoptée par de nombreuses techniques précédentes en utilisant des courbes de forme longitudinale à partir desquelles la forme de la section est générée. Les courbes de forme sont définies à l'aide de courbes B-Spline et une approche itérative est utilisée pour modifier les sommets de contrôle jusqu'à ce que les propriétés désirées de la coque soient atteintes. Une surface NURBS finale est générée en effectuant un ajustement longitudinal aux polygones de contrôle de chaque section. YatchLines (WIP) a été développé en tant que projet de fin d'année pour les études de premier cycle[1]
Surface de coque par défaut générée à l'aide de YachtLINES.
Un exemple illustratif de l'utilisation de la surface YachtLINES avec PolyCAD est montré dans cette démonstration. (WIP)
Surface alternative créée en modifiant les paramètres.
Paramètres de génération de coque YachtLINES
Le groupe de paramètres est utilisé pour spécifier tous les paramètres utilisés pour générer la surface.
Les 19 Paramètres
Le groupe de paramètres est utilisé pour spécifier tous les paramètres utilisés pour générer la surface.
Les 19 Paramètres
- Loa: Longueur hors tout.
- Lwl: Longueur de la ligne de flottaison.
- Ovh: Longueur de la main avant. c'est-à-dire la distance longitudinale entre la perpendiculaire avant et l'extrémité avant extrême du navire.
- BMax: Largeur maximale de la coque.
- Bwl: Largeur de la ligne de flottaison de la coque.
- BTransom: Largeur de la coque au niveau du pont en haut du tableau arrière.
- Tc: Tirant d'eau de la coque.
- Cp: Coefficient Prismatique.
- Cm: Section centrale Coefficient de section au milieu du navire.
- Cwp Waterplane Coefficient de Surface d'eau.
- LCB: Centre longitudinal de la flottabilité.
- Lcf: Centre longitudinal longitudinal de flottaison.
- FreeBow: Franc-bord à l'étrave.
- FreeMid: Franc-Bord au milieu du bateau.
- FreeAft: Franc-bord en haut du tableau arrière.
- BowCurve: Angle de la tangente de la courbe de la tige au sommet de la tige et à la ligne de flottaison.
- ForeFoot: La distance à l'avant de la coque descend sous la ligne de flottaison à l'avant.
- Transom Angle: L'angle d'inclinaison du tableau arrière. 0 degré crée un tableau vertical.Angle de l'arrondi à la pernendiculaire arrière.
- FlareAngle: L'angle d'évasement à la perpendiculaire du tableau arrière.
ShipLINES
ShipLINES génère une surface B-Spline d'une forme de coque de navire de charge à vis unique avec et sans bulbe sur la base de 25 paramètres géométriques. La plupart d'entre eux sont utilisés pour définir les appendices locaux tels que le bulbe et les ailerons. Le polygone de contrôle de la surface de la coque est spécifié directement autour des zones de l'étrave, du milieu du navire, du tableau arrière et de la dérive.
Les rangées de la surface sont mélangées entre elles en tenant compte du corps central parallèle.
Malheureusement, cette technique de construction et l'obligation de produire à la fois des bulbes et des dérives en surface imposent une contrainte importante sur la définition de la surface, de sorte qu'il n'est pas possible de contrôler les propriétés hydrostatiques indépendamment des autres paramètres d'entrée. Malgré cela, les surfaces produites par cette technique sont raisonnablement bonnes car l'effet du haut niveau de contrainte n'entraîne qu'une réduction de l'éventail des formes de coque qui peuvent être produites. ShipLINES a été développé en tant que M.Phil. mais les limites de la technique suggèrent qu'une plus grande contribution scientifique pourrait être apportée par le biais de l'étude doctorale et a conduit à IntelliHull[2]. (Vo)
Les rangées de la surface sont mélangées entre elles en tenant compte du corps central parallèle.
Malheureusement, cette technique de construction et l'obligation de produire à la fois des bulbes et des dérives en surface imposent une contrainte importante sur la définition de la surface, de sorte qu'il n'est pas possible de contrôler les propriétés hydrostatiques indépendamment des autres paramètres d'entrée. Malgré cela, les surfaces produites par cette technique sont raisonnablement bonnes car l'effet du haut niveau de contrainte n'entraîne qu'une réduction de l'éventail des formes de coque qui peuvent être produites. ShipLINES a été développé en tant que M.Phil. mais les limites de la technique suggèrent qu'une plus grande contribution scientifique pourrait être apportée par le biais de l'étude doctorale et a conduit à IntelliHull[2]. (Vo)
Surface de coque par défaut générée par ShipLINES sans Bulbe.
Surface de coque par défaut générée par ShipLINES avec Bulbe.
Un exemple illustratif de l'utilisation de la surface ShipLINES dans PolyCAD est montré dans cette démonstration. (WIP)
IntelliHull
Les techniques de génération de coques paramétriques traditionnelles comme YachtLINES et ShipLINES sont rapides, mais l'utilisateur a peu d'occasions de modifier le style de la coque produite au-delà de ce qui est permis par l'algorithme. La surface de la coque qui est généré peut avoir une définition assez détaillée qui est difficile à modifier si un style alternatif est désiré. IntelliHULL (WIP)répond à ce défi en permettant à l'utilisateur de concevoir des courbes qui définissent le style qui est ensuite combiné par IntelliHull en une surface de coque.
Le développement explore un certain nombre de nouvelles opportunités :
- Donner à l'utilisateur la possibilité de définir le style de la forme de la coque en utilisant des courbes indépendamment de l'algorithme de génération de la coque.
- Utiliser des paramètres numériques pour modifier les dimensions de la surface en appliquant des transformations aux courbes de définition de l'utilisateur.
- Utilisation de la topologie des formulaires pour identifier le rôle des courbes de définition fournies par l'utilisateur et générer des courbes de définition supplémentaires en cas d'absence.
- Fusion d'une surface de bulbe paramétriquement définie avec la surface de la coque principale.
Développé dans le cadre d'un projet de doctorat, IntelliHull offre à l'utilisateur la possibilité de générer rapidement une seule surface de coque B-Spline non uniforme tout en conservant le contrôle du style du navire. Le Lofting longitudinal est utilisé pour générer la surface de la coque, ce qui exige que toutes les courbes de conception aient le même nombre de points. Les "Modificateurs" de courbes sont utilisés pour introduire des caractéristiques de forme spécifiques dans les courbes, précurseur des "Contraintes" utilisées dans les courbes X-Topologie. Enfin, la surface du Bulbe est introduite en affinant la surface à l'aide de l'insertion d'un nœud et en déplaçant les points de contrôle sur la surface principale vers des positions sur la surface du bulbe.
La méthodologie simple qu'IntelliHull utilise peut limiter le contrôle précis de la forme, mais cela permet aussi de l'utiliser rapidement. La conception des navires commerciaux a été réalisée à l'aide de cette technique, y compris les multicoques. IntelliHull est aussi une preuve de concept pour les idées ultérieures développées en X-Topologie. Ici, un réseau de courbes est utilisé pour générer des formes de coque représentées par de multiples surfaces en utilisant des techniques de mélange telles que les Patchs Coons. Cette approche fournit un niveau de contrôle qui ne peut pas être atteint dans IntelliHull.
Surface de coque générée par IntelliHull.
Le processus utilisé pour créer une définition IntelliHull est illustré dans cet exemple.
X-Topologie : Au-delà de l'IntelliHull
Un défi particulier rencontré avec IntelliHull est que le lofting est appliqué dans la direction longitudinale, il n'y a qu'un contrôle limité de la surface dans la direction transversale. Il s'agit d'un problème particulier autour des extrémités du corps central parallèle, car les courbes de définition s'allongent.
L'X-Topologie surmonte cette mauvaise configuration en définissant la surface comme un maillage à l'aide d'un réseau de courbes. L'approche est déjà une technique bien établie utilisée dans d'autres outils de conception de navires commerciaux. Les principes utilisés dans IntelliHull peuvent-ils être appliqués à l'X-Topologie ?
L'X-Topologie surmonte cette mauvaise configuration en définissant la surface comme un maillage à l'aide d'un réseau de courbes. L'approche est déjà une technique bien établie utilisée dans d'autres outils de conception de navires commerciaux. Les principes utilisés dans IntelliHull peuvent-ils être appliqués à l'X-Topologie ?
Un objectif de développement derrière X-Topologie était l'idée qu'une bonne interface utilisateur pourrait permettre de développer des surfaces de coque de navire si facilement que la génération paramétrique traditionnelle "Boîte Noire" deviendrait inutile. Bien que cela soit réalisé à bien des égards, l'idée de pouvoir changer la forme de la coque de façon paramétrique est une solution solide, comme le démontre IntelliHull.
Le réseau de courbes utilisé pour définir la surface offre des possibilités intéressantes comme moyen de déformer la forme. La solution de transformation qui en résulte[3] (Vo) utilise la topologie des formes pour exposer les principaux paramètres qui peuvent être identifiés dans le réseau représenté par les courbes des limites et des caractéristiques. Les changements de sommets dans ce réseau déforment la géométrie environnante sous réserve des contraintes de conception appliquées dans le cadre de la définition de la Courbe X-Topologie. Les sommets peuvent être déplacés soit par des changements paramétriques, soit en sélectionnant et en déplaçant les sommets graphiquement à l'aide de la souris.
Le réseau de courbes utilisé pour définir la surface offre des possibilités intéressantes comme moyen de déformer la forme. La solution de transformation qui en résulte[3] (Vo) utilise la topologie des formes pour exposer les principaux paramètres qui peuvent être identifiés dans le réseau représenté par les courbes des limites et des caractéristiques. Les changements de sommets dans ce réseau déforment la géométrie environnante sous réserve des contraintes de conception appliquées dans le cadre de la définition de la Courbe X-Topologie. Les sommets peuvent être déplacés soit par des changements paramétriques, soit en sélectionnant et en déplaçant les sommets graphiquement à l'aide de la souris.
X-Topologie La surface de la coque est transformée de façon interactive en faisant glisser un nœud à l'aide de la souris.
Alors que X-Topologie introduit une interface utilisateur facile à utiliser et des changements de forme de coque paramétrique, les concepteurs de navires et les consultants hésitent à saisir l'opportunité d'expérimenter à quel point la conception de la surface de la coque peut être facile. Certes, il est difficile d'apprendre de nouvelles choses et il est impossible d'éliminer les compétences de base nécessaires pour créer une bonne définition de la surface de la coque. Cela suggère que les méthodes rapides de production d'une définition de la surface de la coque sont toujours souhaitées. Les outils de dimensionnement initial et de génération de coque actuellement en cours de développement dans le cadre de l'ensemble d'outils X-Topologie assurent le suivi de cette exigence. Cette solution se trouve dans la section X-Topologie de PolyCAD. Ce n'est pas une solution complète mais elle montre des possibilités intéressantes.
X-Topology Hull formulaire généré à l'aide de la fonction de dimensionnement initial.
Références
- Parametric Generation of Yacht Hulls, Bole, M., Final Year Project, University of Strathclyde, Glasgow, 1997.
- A Hull Surface Generation Technique Based on a Form Topology and Geometric Constraint Approach, Bole, M., PhD Thesis, University of Strathclyde, Glasgow, 2002.
- Interactive Hull Form Transformations using Curve Network Deformation, M.Bole, COMPIT 2010, Gubbio, Italy, 12-14 April 2010.