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 />
33