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Modelação Geométrica do Casco Sumário - Centro de Engenharia ...

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<strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong><br />

Prof. Manuel Ventura<br />

Projecto <strong>de</strong> Navios I<br />

Mestra<strong>do</strong> em <strong>Engenharia</strong> e Arquitectura Naval<br />

<strong>Sumário</strong><br />

1. Representação matemática das formas da carena<br />

2. Meto<strong>do</strong>logia <strong>de</strong> <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong><br />

3. Sistemas <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>lação geométrica usa<strong>do</strong>s em Arquitectura<br />

Naval<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 2<br />

1


Autor<br />

D. Taylor<br />

Weiblum<br />

Benson<br />

Lackenby<br />

Thieme<br />

Taggart<br />

Autor<br />

US<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong> Representação <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> (1)<br />

Instituição/<br />

País<br />

US Navy<br />

Univ.<br />

Berlin<br />

UK<br />

BSRA<br />

UK<br />

Univ.<br />

Hamburg<br />

Ano<br />

1915<br />

1934<br />

1940<br />

1950<br />

1952<br />

1955<br />

Objectivo<br />

Criação e<br />

Variação<br />

sistematica<br />

Variação<br />

sistematica<br />

Criação <strong>de</strong><br />

Linhas<br />

Variação<br />

sistematica<br />

Criação<br />

Criação <strong>de</strong><br />

Linhas<br />

Da<strong>do</strong>s<br />

Parametros<br />

<strong>do</strong> casco<br />

Parametros<br />

<strong>do</strong> casco<br />

Parametros<br />

<strong>do</strong> casco<br />

<strong>Casco</strong><br />

Semelhante<br />

Parametros<br />

<strong>do</strong> casco<br />

Parametros<br />

<strong>do</strong> casco<br />

Meto<strong>do</strong>l.<br />

Função da<br />

imersão<br />

Transform.<br />

afim<br />

Função<br />

Polinom.<br />

Polinom.<br />

Polinom.<br />

Polinom.<br />

Polinom.<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 3<br />

Theilheimer<br />

&<br />

Starkwheathe<br />

r<br />

Rosing &<br />

Berghuis<br />

Rosing &<br />

Berghuis<br />

Pien<br />

Kerwin<br />

Martin<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong> Representação <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> (2)<br />

Instituição/<br />

País<br />

US Navy<br />

Holland<br />

Holland<br />

US Navy<br />

MIT<br />

US<br />

NPL<br />

UK<br />

Ano<br />

1957<br />

1959<br />

1959<br />

1960<br />

1960<br />

1961<br />

Objectivo<br />

Interpolação e<br />

Desempolam.<br />

Desempolam.<br />

Desempolam.<br />

Aproxim.<br />

Aproxim.<br />

grosseira<br />

Aproxim.<br />

grosseira<br />

Da<strong>do</strong>s<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Offsets da<br />

Curva Áreas<br />

Meto<strong>do</strong>l.<br />

Função da<br />

imersão<br />

Função da<br />

imersão<br />

Função da<br />

imersão<br />

Méto<strong>do</strong> das<br />

Secções<br />

Méto<strong>do</strong> das<br />

Secções<br />

Função<br />

Discont.<br />

cubicas<br />

Polinom.<br />

Polinómios<br />

Legendre<br />

Polinómios<br />

Chebysh.<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 4<br />

2


Autor<br />

Lidbro<br />

F. Taylor<br />

Miller &<br />

Kuo<br />

Berger &<br />

Webster<br />

Williams<br />

Autor<br />

Suécia<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong> Representação <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> (3)<br />

Instituição/<br />

País<br />

Bergen<br />

Noruega<br />

UK<br />

Univ.<br />

Glasgow<br />

Todd Shipyard<br />

US<br />

SSET<br />

Swe<strong>de</strong>n<br />

Ano<br />

1961<br />

1961<br />

1962<br />

1963<br />

1963<br />

1966<br />

1964<br />

Objectivo<br />

Interpolação<br />

Desempolam.<br />

Interpolação<br />

Interpolação<br />

Desempolam.<br />

Criação <strong>de</strong><br />

Linhas<br />

Da<strong>do</strong>s<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Waterline<br />

offsets<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Parametros<br />

<strong>do</strong> casco<br />

Meto<strong>do</strong>l.<br />

Ajuste <strong>de</strong><br />

Superfície<br />

Função da<br />

imersão<br />

Função da<br />

imersão<br />

Ajuste <strong>de</strong><br />

Superfície<br />

Função da<br />

imersão<br />

Função<br />

Polinom.<br />

Chebysh.<br />

polinom.<br />

Polinom.<br />

Discont.<br />

Cubics<br />

Polinom.<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 5<br />

Hamilton &<br />

Weiss<br />

Bakker<br />

Gospodnetie<br />

Corin<br />

Tuck &<br />

V. Kerkzek<br />

Söding<br />

Kantorowitz<br />

MIT<br />

US<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong> Representação <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> (4)<br />

Instituição/<br />

País<br />

NSMB<br />

Holland<br />

NRC<br />

Canada<br />

US Navy<br />

US Navy<br />

Alemanha<br />

DSRI<br />

Dinamarca<br />

Ano<br />

1964<br />

1965<br />

1965<br />

1966<br />

1968<br />

1966<br />

1967<br />

Objectivo<br />

Criação <strong>de</strong><br />

Linhas<br />

Desempolam.<br />

Interpolação<br />

Desempolam.<br />

Desempolam.<br />

Criação <strong>de</strong><br />

Linhas<br />

Interpolação<br />

Da<strong>do</strong>s<br />

Parametros<br />

<strong>do</strong> casco<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Meto<strong>do</strong>l.<br />

Ajuste <strong>de</strong><br />

Superfície<br />

Méto<strong>do</strong> das<br />

Secções<br />

Méto<strong>do</strong> das<br />

Secções<br />

Méto<strong>do</strong> das<br />

Secções<br />

Méto<strong>do</strong> das<br />

Secções<br />

Méto<strong>do</strong> das<br />

Secções<br />

Ajuste <strong>de</strong><br />

Superfície<br />

Função<br />

Superfície<br />

cubicas<br />

Integrais<br />

Elípticos<br />

Discont.<br />

Cubicas<br />

Conform.<br />

mapping<br />

Discont.<br />

polinom.<br />

Orthog.<br />

poligon.<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 6<br />

3


Author<br />

Kaiser et al.<br />

Kaiser et al.<br />

AUTOKON<br />

Hoshino,<br />

Kimura,<br />

Igarashi<br />

Breitung<br />

Kwik<br />

Autor<br />

Instituição/<br />

País<br />

Alemanha<br />

Alemanha<br />

Noruega<br />

Mitsubishi<br />

Japão<br />

TU Berlin<br />

Alemanha<br />

Univ.<br />

Hamburg<br />

Alemanha<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong> Representação <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> (5)<br />

Ano<br />

1968<br />

1968<br />

1966<br />

1969<br />

1969<br />

Objectivo<br />

Interpolação<br />

Interpolação<br />

Desempolam.<br />

Desempolam.<br />

Desempolam.<br />

Criação <strong>de</strong><br />

Linhas<br />

Da<strong>do</strong>s<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Offsets<br />

Parametros<br />

<strong>do</strong> casco<br />

Meto<strong>do</strong>l.<br />

Ajuste <strong>de</strong><br />

Superfície<br />

Ajuste <strong>de</strong><br />

Superfície<br />

Méto<strong>do</strong> das<br />

Secções<br />

Méto<strong>do</strong> das<br />

Secções<br />

Métod.<br />

Superfícies<br />

Méto<strong>do</strong> das<br />

Secções<br />

Função<br />

Superfície<br />

polinom.<br />

Superfície<br />

polinom.<br />

Spline<br />

polinom.<br />

Discont.<br />

Cubicas<br />

Discont.<br />

Cubics<br />

Polinom.<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 7<br />

Buczkowski<br />

VIKING<br />

Kuiper<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong> Representação <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> (6)<br />

Instituição/<br />

País<br />

Polónia<br />

Suécia<br />

NSMB<br />

Holanda<br />

Ano<br />

1969<br />

1970<br />

Objectivo<br />

Desempolam. e<br />

Criação <strong>de</strong><br />

Linhas<br />

Interpolação<br />

Criação <strong>de</strong><br />

Linhas<br />

Da<strong>do</strong>s<br />

Offsets,<br />

parametros<br />

Offsets<br />

Parametros<br />

<strong>do</strong> casco<br />

Meto<strong>do</strong>l.<br />

Métod.<br />

Superfícies<br />

Ajuste <strong>de</strong><br />

Superfície<br />

Função da<br />

imersão<br />

Função<br />

Splines e<br />

cónicas<br />

Polinom.<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 8<br />

4


Classificação Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong> <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> (1)<br />

Quanto ao objectivo:<br />

• Criação <strong>de</strong> novo casco<br />

– Ocorre no projecto inicial <strong>do</strong> navio<br />

– Restrições globais (<strong>de</strong>slocamento, coeficientes <strong>de</strong> finura, posição<br />

<strong>do</strong> centro <strong>de</strong> carena)<br />

– Maior liberda<strong>de</strong> para aspectos locais da forma<br />

• Representação <strong>de</strong> casco existente<br />

– Ocorre em reparação naval<br />

– Necessário respeitar conjunto <strong>de</strong> restrições locais<br />

– Fornecer informação às oficinas para corte e enformação <strong>de</strong><br />

chapas e perfila<strong>do</strong>s<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 9<br />

Classificação Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong> <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> (2)<br />

Quanto aos da<strong>do</strong>s <strong>de</strong> entrada:<br />

• Conjunto <strong>de</strong> secções transversais e contornos AV/AR<br />

– A partir <strong>de</strong> resulta<strong>do</strong>s <strong>de</strong> séries sistemáticas <strong>de</strong> carenas<br />

– Minuta <strong>de</strong> traça<strong>do</strong> <strong>de</strong> navio existente<br />

• Conjunto <strong>de</strong> linhas principais<br />

– Linhas controlam globalmente conjunto <strong>de</strong> coeficientes e variáveis<br />

relacionadas com vários aspectos <strong>do</strong> navio (equilíbrio hidrostático,<br />

estabilida<strong>de</strong>, propulsão, volume <strong>de</strong> carga, etc.)<br />

• Secção mestra, sec. na PPAV<br />

• Linha <strong>de</strong> tangência <strong>do</strong> fun<strong>do</strong> (FOB), Linha <strong>de</strong> tangência <strong>do</strong> costa<strong>do</strong> (FOS)<br />

• Linha <strong>de</strong> água carregada, Linha <strong>do</strong> convés<br />

• Curva <strong>de</strong> áreas (SAC)<br />

– Linhas <strong>de</strong>finidas parametricamente<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 10<br />

5


Secção<br />

Mestra<br />

Contornos <strong>de</strong><br />

Proa e Popa<br />

Secções<br />

Preliminares<br />

<strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong><br />

Curvas<br />

Obtidas <strong>de</strong><br />

Superfícies<br />

Requisitos <strong>de</strong><br />

Dimensões<br />

principais<br />

Deslocamento<br />

Propulsão<br />

Criação <strong>de</strong><br />

Curvas<br />

A0<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong><br />

Geração, Análise e<br />

Desempolamento<br />

<strong>de</strong> Curvas<br />

Grelha <strong>de</strong> Curvas<br />

(wireframe)<br />

Geração <strong>de</strong><br />

Superfícies<br />

A1<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong><br />

Geração, Análise e<br />

Desempolamento<br />

<strong>de</strong> Superfícies<br />

Superfícies<br />

<strong>do</strong> <strong>Casco</strong><br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 11<br />

Requisitos <strong>de</strong><br />

Dimensões<br />

principais<br />

Deslocamento<br />

Propulsão<br />

Criação <strong>de</strong> Curvas<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong><br />

Geração<br />

A01<br />

Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> Curvas<br />

Critérios<br />

<strong>de</strong><br />

Qualida<strong>de</strong> Tolerâncias<br />

Requeridas<br />

Análise da<br />

Qualida<strong>de</strong> das<br />

Curvas<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong><br />

Análise<br />

A02<br />

Desempolamento<br />

<strong>de</strong> Curvas<br />

A03<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong><br />

Desempolamento<br />

Grelha <strong>de</strong> Curvas<br />

(wireframe)<br />

Prearação <strong>de</strong><br />

Grelha<br />

A04<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong><br />

Edição<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 12<br />

6


Grelha <strong>de</strong> Curvas<br />

(wireframe)<br />

Geração <strong>de</strong><br />

Superfícies<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong><br />

Geração<br />

A11<br />

Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> Superfícies<br />

Critérios <strong>de</strong><br />

Qualida<strong>de</strong><br />

Análise da<br />

Qualida<strong>de</strong> das<br />

Superfícies<br />

A12<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong><br />

Análise<br />

Tolerâncias<br />

Requeridas<br />

Desempolamento<br />

das Superfícies<br />

A13<br />

Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong><br />

Desempolamento<br />

Superfícies <strong>do</strong><br />

<strong>Casco</strong><br />

Extracção <strong>de</strong><br />

Curvas <strong>de</strong><br />

Superfícies<br />

A14<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 13<br />

• Definir unida<strong>de</strong>s<br />

Meto<strong>do</strong>logia <strong>de</strong> <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong><br />

• Definir grelha auxiliar<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 14<br />

7


Sequência <strong>de</strong> Trabalho (1)<br />

• Criar LAYERS para organizar as entida<strong>de</strong>s criadas:<br />

– Linhas <strong>de</strong> referência<br />

– Polylines<br />

– Curvas<br />

– Superficies<br />

– Contorno AV<br />

– Contorno AR<br />

– Linha Tosa<strong>do</strong><br />

– Linha Flecha<br />

– Secções Transversais<br />

– Linhas <strong>de</strong> Água<br />

– Secções Longitudinais<br />

– Diagonais<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 15<br />

Sequência <strong>de</strong> Trabalho (2)<br />

• Criar linhas <strong>de</strong> referência, nas layers respectivas:<br />

– Linha base longitudinal<br />

– Perpendiculares AV, AR e MN<br />

– Linhas base transversais AV, AR e MN<br />

– Linha <strong>do</strong> convés longitudinal<br />

– Linhas <strong>do</strong> convés transversais AV, AR e MN<br />

– Linha <strong>de</strong> imersão <strong>de</strong> projecto<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 16<br />

8


• Criar ou importar secção mestra<br />

Sequência <strong>de</strong> Trabalho (3)<br />

• Se o casco tem corpo cilindro, localizar copias <strong>de</strong> secção mestra nos<br />

limites AV e AR<br />

• Criar ou importar mais 2/3 secções AV e AR<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 17<br />

• Criar ou importar contorno <strong>de</strong> proa<br />

Sequência <strong>de</strong> Trabalho (4)<br />

• Criar secção transversal <strong>do</strong> bolbo na PPAV<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 18<br />

9


• Criar linha <strong>de</strong> eixo <strong>do</strong> veio <strong>do</strong> hélice<br />

• Criar ou importar contorno <strong>de</strong> popa<br />

Sequência <strong>de</strong> Trabalho (5)<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 19<br />

• Gerar superfície(s) <strong>do</strong> costa<strong>do</strong><br />

• Gerar superfície(s) <strong>do</strong> bolbo<br />

• Criar linha <strong>do</strong> tosa<strong>do</strong><br />

Sequência <strong>de</strong> Trabalho (6)<br />

• Criar secção <strong>do</strong> convés a meio navio (flecha)<br />

• Gerar superfície <strong>do</strong> convés<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 20<br />

10


Linhas Rectas e Concordâncias<br />

• Uma curva NURBS apresenta uma zona rectilínea quan<strong>do</strong> tem <br />

pontos colineares (n = or<strong>de</strong>m)<br />

Transição <strong>de</strong> recta<br />

para curva<br />

tangente - 4 pontos<br />

colineares<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 21<br />

Concordância entre Duas Linhas Rectas<br />

• Sem pontos adicionais<br />

• Com 1 ponto adicional<br />

• Com 2 pontos adicionais<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 22<br />

11


• rectas com<br />

arco – a curva<br />

resultante não é<br />

contínua<br />

Arcos <strong>de</strong> Circunferência<br />

• Desenhar arco<br />

• Criar curva única e editar<br />

peso <strong>do</strong> ponto no vértice <strong>do</strong><br />

encolamento até obter arco<br />

com raio <strong>de</strong>seja<strong>do</strong><br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 23<br />

Definição <strong>de</strong> Corpo Cilíndrico<br />

• Repetir 3 secções iguais à secção mestra para obter corpo cilíndrico<br />

paralelo entre 2 <strong>de</strong>las<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 24<br />

12


M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 25<br />

Controlar ângulos <strong>de</strong> fecho da<br />

proa através <strong>de</strong> cópia <strong>do</strong> perfil<br />

<strong>de</strong> proa, rodada em torno da<br />

PPAV<br />

Meio <strong>Casco</strong><br />

Proa<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 26<br />

13


<strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>do</strong> Convés (1)<br />

Perfil (linha da flecha)<br />

Trajectória (linha <strong>do</strong> tosa<strong>do</strong>)<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 27<br />

Trajectória (rail)<br />

Linha <strong>do</strong> Tosa<strong>do</strong><br />

<strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>do</strong> Convés (2)<br />

Perfil<br />

Linha da Flecha<br />

Gerar superfície com<br />

Surface/Sweep 1-rail<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 28<br />

14


Perfil<br />

Sweep 2 rails<br />

<strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>do</strong> Bolbo<br />

Trajectórias (rails)<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 29<br />

<strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>de</strong> Túnel <strong>do</strong> Impulsor (1)<br />

Desenhar circunferência no<br />

plano <strong>de</strong> mediania:<br />

Curve/Circle/Center,Radius<br />

Gerar cilindro:<br />

Surface/Extru<strong>de</strong><br />

curve/Straight<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 30<br />

15


<strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>de</strong> Túnel <strong>do</strong> Impulsor (2)<br />

Aparar cilindro pelo<br />

costa<strong>do</strong>:<br />

Edit/Trim<br />

Abrir abertura no<br />

costa<strong>do</strong>:<br />

Edit/Trim<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 31<br />

<strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>de</strong> Túnel <strong>do</strong> Impulsor (3)<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 32<br />

16


Passos na <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> <strong>do</strong> Navio<br />

1. Analisar a forma <strong>do</strong> casco e <strong>de</strong>compo-la em elementos <strong>de</strong> superfície<br />

2. Definir os elementos <strong>de</strong> superfície com um mínimo <strong>de</strong> pontos <strong>de</strong><br />

controle<br />

3. Definir linhas <strong>de</strong> inflexão em secções transversais, longitudinais e<br />

linhas <strong>de</strong> água, refinan<strong>do</strong> as superfícies, on<strong>de</strong> necessário<br />

4. Minimizar a curvatura das linhas <strong>de</strong> água<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 33<br />

Hull Mo<strong>de</strong>lling by a Single Surface (1)<br />

Li et al (2007a; 2007b) propose the following metho<strong>do</strong>logy<br />

1. Interpolate all waterlines and <strong>de</strong>ck si<strong>de</strong> line(s) applying the existed<br />

hull form data to create the initial section curves<br />

2. If the knuckles exist in aft or fore profile (see Fig. 1), interpolate the<br />

aft or fore profile<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 34<br />

17


Hull Mo<strong>de</strong>lling by a Single Surface (2)<br />

3. Interpolate body lines<br />

4. Interpolate the waterline through the lowest point of transom (see<br />

Fig. 1, “transom waterline”) if there are no data corresponding to it in<br />

the offset, then insert this waterline into the section curves<br />

sequence, otherwise jump this step and step (3) to step (5)<br />

5. Insert the section curve used for construct bottom (“keel line and<br />

knuckle line of keel”, in Fig. 1) into the section curves sequence<br />

6. Unify knot vectors and <strong>de</strong>grees of all the section curves created<br />

above and obtain the NURBS <strong>de</strong>finition data, i.e. the control points,<br />

knot vector and weights, with unified knot vectors, <strong>de</strong>noted as U<br />

7. Interpolate the curves in v direction and obtain the NURBS <strong>de</strong>finition<br />

data of the hull surface<br />

8. Construct hull surface<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 35<br />

Bibliografia (1)<br />

Barsky, Brian (1988), "Computer Graphics and Geometric Mo<strong>de</strong>ling<br />

Using Beta-Splines", Springer-Verlag.<br />

Farin, G. (1988), “Curves and Surfaces for Computer Ai<strong>de</strong>d Geometric<br />

Design: A Practical Gui<strong>de</strong>”, Aca<strong>de</strong>mic Press.<br />

Lee, K-Y; Cho, D-Y and Kim, T-W (2004), "Interpolation of the<br />

Irregular Curve Network of Ship Hull Form Using Subdivision<br />

Surfaces", Computer-Ai<strong>de</strong>d Design and Applications, Vol.1, Nos.1-4,<br />

pp.17-23. (CD-ROM#51)<br />

Lu, C.; Lin, Y. and Ji, Z. (2007a), “Ship Hull Representation Based on<br />

Offset Data with a Single NURBS Surface”, Ship Technology<br />

Research, Vol.54, No.2, pp.81-88. (CD-ROM#40)<br />

Lu, C.; Lin, Y. and Ji, Z. (2007b), ”Free Trim Calculations Using Genetic<br />

Algorithm Based on NURBS ShipForm”, International Shipbuilding<br />

Progress, Vol.54, No.1, pp.45-62. (CD-ROM#51)<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 36<br />

18


Bibliografia (2)<br />

Mason, Andrew (2005), “Surface Fitting Using Genetic Algorithms”,<br />

Naval Architect, September 2005. (CD-ROM-Archive#2)<br />

• Nam, Jong-Ho; Parsons, Michael G. (2000), "A Parametric Approach<br />

for Initial Hull Form Mo<strong>de</strong>ling Using NURBS Representation", Journal<br />

of Ship Production, Vol.16, No.2, pp.76-89.<br />

Piegl, L. and Tiller, W. (1996), “The NURBS Book”, Springer-Verlag,<br />

2nd Edition.<br />

Rogers, D.F. and Adams, J.A. (1990), “Mathematical Elements for<br />

Computer Graphics”, McGraw Hill Book Co., 2nd Edition, New York.<br />

Shamsuddin, S.M.; Ahmed, M.A. and Samian, Y. (2006), "NURBS<br />

Skinning Surface for Ship Hull Design Based on New Parameterization<br />

Method", International Journal of Advanced Manufacturing<br />

Technology, Vol.28, pp.936–941.<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 37<br />

Bibliografia (3)<br />

Submanian, V.A. and Beena, V.I. (2002), “Numeric Design of SWATH<br />

Form”, International Shipbuilding Progress, Vol.49, No.2, pp.95-125.<br />

(CD-ROM#51)<br />

• Wang, Hu and Zou, Zao-Jian (2008), "Geometry Mo<strong>de</strong>ling of Ship Hull<br />

Based on Non-Uniform B-spline", Journal of Shanghai Jiaotong<br />

University (Science), Vol.13, No.2, April, pp.189-192.<br />

Wen, A.; Shamsuddin, S. and Samian, Y. (2005), "Ship Hull Fitting<br />

Using NURBS", Proceedings of the Computer Graphics, Imaging and<br />

Vision: New Trends (CGIV’05).<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 38<br />

19


Guia para as Aulas Práticas<br />

Aula 1. Das Curvas para as Superfícies<br />

• <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>de</strong> casco a partir da Série 60<br />

• Importar secções transversais e contornos AV/AR em DXF<br />

• Definir sistemas <strong>de</strong> eixos <strong>de</strong> referência e linhas auxiliares, nas layers<br />

respectivas<br />

• Gerar superfície única <strong>do</strong> casco por <br />

• Determinar curvas FOB e FOS<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 40<br />

20


Aula 2. <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>de</strong> Zonas Específicas<br />

• Superfície <strong>do</strong> convés<br />

– Linha <strong>do</strong> tosa<strong>do</strong><br />

– Linha da flecha<br />

– Superfícies planas/curvas<br />

– Linha <strong>do</strong> convés à borda<br />

• Superfície <strong>do</strong> bolbo<br />

– Secção na PP AV<br />

– Contorno <strong>de</strong> proa<br />

– Linha <strong>de</strong> água<br />

• Bico <strong>de</strong> Proa<br />

• Painel <strong>de</strong> Popa<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 41<br />

Aula 3. Das Superfícies para as Curvas<br />

• Extrair as linhas principais <strong>de</strong> um mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> superfícies existente<br />

– Contorno longitudinal a meio-navio<br />

– Linha <strong>de</strong> Tangencia <strong>do</strong> Fun<strong>do</strong> (FOB)<br />

– Linha <strong>de</strong> Tangencia <strong>do</strong> Convés (FOS)<br />

– Secção Mestra<br />

– Secções adicionais AV/AR e na PP AV<br />

– Linha <strong>de</strong> água carregada (LWL)<br />

– Linha <strong>do</strong> convés à borda (DAS)<br />

• Desempolamento <strong>de</strong> linhas<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 42<br />

21


Aula 4. Das Curvas Principais para as<br />

Superfícies<br />

• Geração das superfícies <strong>do</strong> casco a partir das curvas principais<br />

• Projecção <strong>de</strong> curvas em superfícies<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 43<br />

Aula 5. Do Mo<strong>de</strong>lo para o Desenho<br />

• Extrair <strong>do</strong> conjunto <strong>de</strong> superfícies <strong>do</strong> meio-casco as curvas<br />

tradicionais <strong>do</strong> Plano Geométrico:<br />

– Secções Transversais<br />

– Secções Longitudinais<br />

– Linhas <strong>de</strong> Água<br />

– Diagonais<br />

• Exportação para outros sistemas <strong>de</strong> CAD<br />

– Normas DXF<br />

– Normas IGES<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 44<br />

22


Anexo A. Sistemas <strong>de</strong> <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong><br />

usa<strong>do</strong>s em Arquitectura Naval<br />

Manuel Ventura<br />

Rhinoceros 3D (1)<br />

• www.rhino3d.com (Última versão: v4.0 Sp.6)<br />

• Sistema <strong>de</strong> uso genérico (não orienta<strong>do</strong> especificamente para<br />

arquitectura naval)<br />

• Entida<strong>de</strong>s usadas:<br />

– Polylines<br />

– Curvas NURBS<br />

– PolyCurves<br />

– Superfícies NURBS<br />

– Grid<br />

– PolyGrid<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 46<br />

23


• Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong> geração <strong>de</strong> superfícies:<br />

– Extrusão<br />

– Lofting<br />

– Sweeping 1 rail / 2 rails<br />

– Revolução<br />

Rhinoceros 3D (2)<br />

– Interpolação <strong>de</strong> 2, 3 ou 4 curvas fronteira<br />

– Interpolação <strong>de</strong> grelha regular <strong>de</strong> curvas<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 47<br />

Rhinoceros 3D (3)<br />

• Méto<strong>do</strong>s <strong>de</strong> Análise <strong>de</strong> Curvas e Superfícies<br />

– Curvatura normal<br />

– Curvatura <strong>de</strong> Gauss<br />

– Linhas <strong>de</strong> reflexão<br />

• Importação/Exportação<br />

– Gran<strong>de</strong> varieda<strong>de</strong> <strong>de</strong> processa<strong>do</strong>res<br />

– IGES<br />

– DWG/DXF<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 48<br />

24


FastShip (1)<br />

• www.proteusengineering.com (Última versão: ????)<br />

• Sistema orienta<strong>do</strong> especificamente para arquitectura naval<br />

• Entida<strong>de</strong>s<br />

– Superfícies NURBS<br />

• Biblioteca <strong>de</strong> Carenas<br />

• Calculo <strong>de</strong> hidrostáticas (p/ HTML, Excel, txt)<br />

• Transformações da Carena<br />

• CriaMinuta<strong>de</strong> Traça<strong>do</strong>emformatoASCII<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 49<br />

• Importação/Exportação<br />

– IGES<br />

– IDF<br />

– 3dm (Rhino3D)<br />

• Criação <strong>de</strong> Carenas para Biblioteca<br />

Informação baseada na versão disponível (V6.1.25)<br />

FastShip (2)<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 50<br />

25


AutoShip v8.0<br />

• www.autoship.com (Última versão: v9.0)<br />

• Sistema orienta<strong>do</strong> especificamente para arquitectura naval<br />

• Entida<strong>de</strong>s<br />

– Curvas B-Spline<br />

– Superfícies B-Spline<br />

• Importação/Exportação<br />

– Processa<strong>do</strong>res <strong>de</strong> IGES muito <strong>de</strong>ficientes<br />

• Calcula hidrostáticas na linha <strong>de</strong> água <strong>de</strong> projecto<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 51<br />

MaxSurf (1)<br />

• www.formsys.com/maxsurf (Última versão: v12.0)<br />

• Sistema orienta<strong>do</strong> especificamente para arquitectura naval<br />

• Informação baseada na v11.03<br />

• Entida<strong>de</strong>s:<br />

– Markers (polylines)<br />

– Superfícies<br />

• Superfícies são criadas directamente a partir <strong>de</strong> grelhas <strong>de</strong> pontos <strong>de</strong><br />

controle (25 x 25 máx.)<br />

• Permite criar tabelas <strong>de</strong> contornos (Secções, Linhas <strong>de</strong> Água, Linhas<br />

<strong>de</strong> Topo, Diagonais) em cotas pré-<strong>de</strong>finidas.<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 52<br />

26


MaxSurf (2)<br />

• Transformações paramétricas para alterar:<br />

– Zona cilindrica<br />

– Coeficiente da secção mestra<br />

– Flare<br />

• Ficheiros com extensão (Maxsurf Design File)<br />

• Importa e exporta superfícies NURBS em formato IGES<br />

• Superfícies importadas não têm limites <strong>de</strong> dimensões<br />

• Import/Export funciona bem com Rhino3D<br />

• Calcula hidrostáticas na linha <strong>de</strong> água <strong>de</strong> projecto<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 53<br />

MaxSurf / PreFit (3)<br />

• Cria superfície única a partir <strong>de</strong> ficheiro <strong>de</strong> secções transversais e<br />

contornos, representa<strong>do</strong>s por polylines, <strong>de</strong>signa<strong>do</strong>s por <br />

• Méto<strong>do</strong> <strong>de</strong> aproximação <strong>de</strong> curvas basea<strong>do</strong> em algoritmos genéticos<br />

• O formato <strong>do</strong> ficheiro é o seguinte:<br />

– Contorno <strong>de</strong> proa<br />

– Secções transversais<br />

– Contorno <strong>de</strong> popa<br />

Bow<br />

Sections<br />

Stern<br />

Station<br />

Longitudinal<br />

Offset<br />

Height<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 54<br />

27


Ficheiro <strong>de</strong> para PreFit<br />

O formato <strong>do</strong> fichiero <strong>de</strong> texto é o seguinte:<br />

• Valores em colunas com:<br />

– station number<br />

– X (station position)<br />

– Y (offset from centre)<br />

– Z (height)<br />

• Cada linha <strong>de</strong>ve terminar com Carriage Return e as colunas <strong>de</strong>vem<br />

ser separadas com caracteres <br />

• Cada secção <strong>de</strong>ve ter o primeiro ponto sobre a linha base e o último<br />

sobre a linha <strong>de</strong> tosa<strong>do</strong><br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 55<br />

• www.aerohydro.com<br />

MultiSurf v5.0.2<br />

• Sistema orienta<strong>do</strong> especificamente para arquitectura naval<br />

• Geometria relacional<br />

• Curvas em superfícies<br />

• Curvaturas da superficie<br />

– Normal<br />

– Gauss<br />

– Média<br />

• Exporta<br />

– DXF<br />

– IGES (funciona bem com Rhino)<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 56<br />

28


• www.thevirtualshipyard.com<br />

BEAN – The Virtual Shipyard<br />

• Sistema orienta<strong>do</strong> especificamente para arquitectura naval<br />

• Inclui as funcionalida<strong>de</strong>s seguintes:<br />

– <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> geométrica <strong>de</strong> superfícies<br />

– Cálculos <strong>de</strong> Arquitectura Naval<br />

– Fotogrametria<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 57<br />

• www.<strong>de</strong>lftship.net<br />

• Última versão: v3.2 (Nov. 2007)<br />

DELFTship<br />

• <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> baseada em superfícies <strong>de</strong> subdivisão<br />

• Tem bibliotecas <strong>de</strong> perfis alares<br />

– NACA<br />

– UIUC (University of Illinois at Urbana-Champaign)<br />

(www.ae.uiuc.edu/m-selig/ads.html)<br />

• Aplica transformações <strong>de</strong> carena (Lackenby)<br />

• Cálculos <strong>de</strong> previsão <strong>de</strong> potência<br />

– Veleiros<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 58<br />

29


• www.pilot3d.com<br />

• Entida<strong>de</strong>s geométricas<br />

– Pontos<br />

– Linhas<br />

– Linhas poligonais<br />

– Curvas NURBS<br />

– Superfícies NURBS<br />

• Importa<br />

– DXF<br />

– IGES<br />

Pilot3D v1.222 (1)<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 59<br />

• Funcionalida<strong>de</strong>s<br />

– Planificação <strong>de</strong> superfícies<br />

– Reconstrução <strong>de</strong> superfícies<br />

Pilot3D v1.222 (2)<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 60<br />

30


Ship Hull Characteristics Program (SHCP)<br />

• Programa da Marinha <strong>do</strong>s EUA para cálculos <strong>de</strong> estabilida<strong>de</strong> e <strong>de</strong><br />

resistência longitudinal (Última versão PC-SHCP v5.0)<br />

• Deu origem a um formato <strong>de</strong> ficheiros para <strong>de</strong>scrição da forma <strong>do</strong><br />

casco que se tornou uma norma <strong>de</strong> transferência <strong>de</strong> da<strong>do</strong>s para muitos<br />

outros programas <strong>de</strong> arquitectura naval (GHS, AutoHydro, etc.)<br />

• Formato <strong>do</strong> ficheiro SHCP<br />

– Todas as dimensões em unida<strong>de</strong>s Imperiais ( 1ft = 0.3048 m)<br />

– Eixo das abcissas com origem na PPAV, e orienta<strong>do</strong> para AR<br />

– Definição das Secções:<br />

• NoPontos, Xsec<br />

• y, z<br />

• y, z<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 61<br />

• www.orkinus.com<br />

• Surface optimization (with CFD)<br />

• Lofting <strong>do</strong>cumentation:<br />

Orkinus<br />

– Lines fairing (SeaSolution software)<br />

– Shell plating<br />

– Structures mo<strong>de</strong>ling<br />

– Profile sketches<br />

– Nesting<br />

– Hydrostatics computation (SeaHydro)<br />

• Presentation mo<strong>de</strong>ling<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 62<br />

31


• www.shipconstructor.com<br />

ShipConstructor<br />

• Sistema <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>lação <strong>de</strong> estruturas <strong>de</strong> navio integra<strong>do</strong> no AutoCAD<br />

• Base <strong>de</strong> da<strong>do</strong>s externa MS SQL Server<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 63<br />

• www.mastership.nl<br />

MasterShip<br />

• Sistema <strong>de</strong> CAD/CAM para engenharia naval, integra<strong>do</strong> no AutoCAD<br />

• Composto por uma base <strong>de</strong> da<strong>do</strong>s SQL e 4 módulos <strong>de</strong> geração:<br />

– Geração <strong>de</strong> forma<br />

– Geração <strong>de</strong> peças<br />

– Geração <strong>de</strong> sistemas <strong>de</strong> encanamentos e condutas<br />

– Geração <strong>de</strong> NC e nesting<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 64<br />

32


• www.reds-engineering.com<br />

MAAT 2000<br />

• <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> da forma <strong>do</strong> casco com superfícies NURBS<br />

• Cálculos <strong>de</strong> hidrostáticas<br />

• <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>de</strong> estruturas<br />

• Produção <strong>de</strong> <strong>de</strong>senhos<br />

• Usa<strong>do</strong> pela Marinha Francesa<br />

M.Ventura <strong>Mo<strong>de</strong>lação</strong> <strong>Geométrica</strong> <strong>do</strong> <strong>Casco</strong> 65<br />

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