基于加密型值表的船舶静水力特性精确计算
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收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ － ０ ４ － ２ ２ ；修 改稿 收稿 日期 ：２ ０ １ ３ － １ １ － ２ ８ 基 金 项 目：国家 ９ ７ ３ 重 点基 础研 究发 展规 划项 目 （ ２ Ｏ ０ ９ ｃ Ｂ ３ ２ Ｏ ８ Ｏ ５ ） ；大连 海事 大学 创新 团队 研究 经费 （ ２ ０ １ ２ Ｔ Ｄ ０ ０ ２ ） ；中央 高校基 本科 研业 务经 费 （ ３ ０ ３ ２ ０ １ ３ ０ ０ ７ ） ： 中央 高校基 本科 研 业务 费 （ ３ １ ３ ２ ０ １ ３ ３ ０ ２ ）
５ ４卷
第 ４期
（ 总第 ２ ０ ７期）
刘 春 雷 ，等 ：基于 加 密型 值 表 的船舶 静 水力 特 性 精确 计 算
１ ６ ５
舷和 向首倾 斜 为正 们 。 在 求取 船舶 任 意浮态 下 的排水 体积 和 浮心 坐标 时 ，需要用 到这 两个 坐标 系 的变 换 ，其 变换 矩 阵为 （ １ ）从船体 坐标 系 ｏ ｘ ｙ ｚ到 固定坐 标系 Ｏ Ｘ’ Ｙ’ ｚ ’
关 键 词 ：加密型值表；静水力特性计算；Ｓ ｕ ｔ ｈ ｅ ｒ ｌ ａ ｎ ｄ Ｈ ｏ ｄ ｇ ｒ ｎ ａ ｎ剪裁算法；浮心
中图分 类号 ：Ｕ ６ ６ １ ． ２ ＋ １ 文献标 识码 ：Ａ
０ 引 言
目前 传 统 的 静 水 力 计 算 主 要 是 使 用 静 水 力计 算 表 格 或 依 赖 第 三 方 软 件 ，如 Ｅ ｘ ｃ ｅ ｌ 、Ｍａ － ｔ ｌ ａ ｂ 及
５ ４卷
第 ４期 （ 总第 ２ ０ ７ 期）
中
国
造
船
ｖ０ １ ． ５ ４ Ｎｏ ． ４（ Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ ． ２ ０ ７ ）
Ｄｅ ｃ ．２ ０ １ ３
２ ０ １ ３年 １ ２月
Ｓ Ｈ Ｉ Ｐ Ｂ ＵＩ Ｌ Ｄ Ｉ ＮＧ Ｏ Ｆ Ｃ Ｈ Ｉ ＮＡ
文章编号 ：１ ０ ０ ０ ． ４ ８ ８ ２（ ２ ０ １ ３ ）０ ４ ． ０ １ ６ ３ ． １ ４
Ｉ ｃ ｏ ｓ Ｏ ｔ ａ ｎ ￣ ｏ ｃ ｏ ｓ ａ ｓ ｉ ｎ Ｃ Ｏ Ｓ ａ Ｊ
船型尺度 ，使得 以其为基础 的各种计算有更高的精确度 】 。计算船舶任意浮态下横剖面面积时 ，本文
巧妙地 应 用 ｓ ． Ｈ 裁剪 算法 ，避 免 了 以往 计 算方法 中分类 复杂 、通用 性 差 的情 况 。
１ 基 于加密型值表 的船舶三维数据库 的建立
本文基于 ｃ ＋ ＋ 程序完成对加密型值表 的自动读取，建立船舶三维数据库，通过 Ｏ ｐ ｅ ｎ Ｇ Ｌ的可视化
—
ｓ ｉ ｎ ０ Ｉ （ １ ） Ｃ Ｏ ｓ ｊ
（ ２ ）
（ ２ ）从 固定 坐标 系 Ｏ Ｘ’ Ｙ’ ｚ’ 到船体 坐标 系 ｏ ｘ ｙ ｚ
ｆ Ｃ Ｏ Ｓ 口／ Ｃ Ｏ Ｓ
ｏ ｘ ｙ ｚ
：． ：
０ 一 ｔ ａ ｎ ￣ ｏ ｃ ｏ ｓ １
ｆ — ｓ ｉ ｎ ０ ｔ ａ ｎ （ ａ ｃ ｏ ｓ ａ Ｃ Ｏ Ｓ － ｔ ａ ｎ ｃ ０ ｓ ｆ
舶三维数据库。对实船正浮状态不同吃水时的各种静水力参数进行计算，与装载手册提供的数据进行对 比 和
分析，说 明 了 该方法 的高精确性 ；运用坐标系矩 阵变换和 Ｓ ｕ ｔ ｈ ｅ ｒ ｌ ａ ｎ ｄ ． Ｈ ｏ ｄ ｇ ｍ ａ ｎ剪裁算法计算任 意浮态下船舶
排水体积和浮心，与装载手册中提供的纵倾数据相比较，验证了该计算方法的正确性与通用性。
ｆ Ｃ Ｏ Ｓ ａ ／ ｃ ｏ ｓ － ｓ ｉ ｎ ０ ｔ ａ ｎ （ ｐ ｃ ｏ ｓ ａ ｃ ｏ ｓ ０ ｔ ａ ｎ （ ｐ ｃ ｏ ｓ ａ １
Ｂ Ｏ Ｘ ， ｙ ＝ ｌ Ｌ ０ ｃ ｏ ｓ ０ ｔ ａ ｎ ￣ ｏ Ｃ Ｏ Ｓ 一 ｔ ａ ｎ Ｏ ｃ ｏ ｓ ａ
Ａ ｕ ｔ ｏ Ｃ Ａ Ｄ等 。这些计算方法需要人为输入船舶数据，繁琐且容易出错。由于对第三方软件 的依赖 ， 程序的移植性和 自 主性受到限制 。且大部分程序计算都依据装载手册 中提供的简单型值表 ，不能保证
计算 结 果 的准 确 性 。在计 算 船舶 任意 浮态 的体积 和浮 心 坐标 时 ，传统 的计 算 方法 是对 船型进 行 插值 ， 但 插 值 数据 并 不一 定是 船舶 真 实数 据 【 ５ ］ 。随着 计 算机 技 术 的发展 和数 字造 船 技术 在 船厂 的应 用 ， 目前 主流 的船 舶 设计 软件 都可 以根据 实 际需要 输 出任 意程 度加 密 的数 字型 值表 ，这 些数 据 能更准 确 的描 述
对 数据 的完 整 性进 行 了验 证 。
１ ． １ 加 密型பைடு நூலகம்值表
加 密 型值表 （ Ｄｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｏ ｆ Ｏｆ ｆ ｓ ｅ ｔ ｓ ）是指对 普通 型值 表通 过对 分站 数 目加密 而得 到 的能更精 确 反 映船 型信 息 的型值 表 ，对 加密 的程 度 ， 目前 国 内还 没 有建 立相 应 的标准 ，主要 是根 据实 际 需要进 行 合理 的细 分［ ６ １ 。以 ４ ７ ５ ０ ０吨 散货 船“ 太行 １ ２ ８ ” 的加 密 型值数 据 为例 ，其型 值数 据包 含 ３ ６个 Ｃ Ｓ Ｖ文件 ， 文 件名 从 Ｏ Ｆ Ｆ Ｓ Ｅ Ｔ１ ． Ｃ Ｓ Ｖ到 ＯＦ Ｆ Ｓ Ｅ Ｔ ３ ６ ． Ｃ Ｓ Ｖ ，型宽和 型深 方 向都 以 ２ ０ ｍ ｍ 为单 位细 分 ，船长 方 向 以 Ｏ ． ０ ４
基 于 加 密 型 值 表 的船 舶 静 水 力特 性 精确 计 算
刘春 雷 ，张秀凤 ，孙 霄峰 ，尹 勇
（ 大连 海事大学 航海动态仿真及控制交通部重点 实验 室，大连 １ １ ６ ０ ２ ６）
摘
要
针 对传 统船舶静水力特性计算方法存在 的不足 ，编写 ｃ ＋ ＋ 程序对加 密型值表 自动识别和读 取，建 立 了 船
５ ４卷
第 ４期
（ 总第 ２ ０ ７期）
刘 春 雷 ，等 ：基于 加 密型 值 表 的船舶 静 水力 特 性 精确 计 算
１ ６ ５
舷和 向首倾 斜 为正 们 。 在 求取 船舶 任 意浮态 下 的排水 体积 和 浮心 坐标 时 ，需要用 到这 两个 坐标 系 的变 换 ，其 变换 矩 阵为 （ １ ）从船体 坐标 系 ｏ ｘ ｙ ｚ到 固定坐 标系 Ｏ Ｘ’ Ｙ’ ｚ ’
关 键 词 ：加密型值表；静水力特性计算；Ｓ ｕ ｔ ｈ ｅ ｒ ｌ ａ ｎ ｄ Ｈ ｏ ｄ ｇ ｒ ｎ ａ ｎ剪裁算法；浮心
中图分 类号 ：Ｕ ６ ６ １ ． ２ ＋ １ 文献标 识码 ：Ａ
０ 引 言
目前 传 统 的 静 水 力 计 算 主 要 是 使 用 静 水 力计 算 表 格 或 依 赖 第 三 方 软 件 ，如 Ｅ ｘ ｃ ｅ ｌ 、Ｍａ － ｔ ｌ ａ ｂ 及
５ ４卷
第 ４期 （ 总第 ２ ０ ７ 期）
中
国
造
船
ｖ０ １ ． ５ ４ Ｎｏ ． ４（ Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ ． ２ ０ ７ ）
Ｄｅ ｃ ．２ ０ １ ３
２ ０ １ ３年 １ ２月
Ｓ Ｈ Ｉ Ｐ Ｂ ＵＩ Ｌ Ｄ Ｉ ＮＧ Ｏ Ｆ Ｃ Ｈ Ｉ ＮＡ
文章编号 ：１ ０ ０ ０ ． ４ ８ ８ ２（ ２ ０ １ ３ ）０ ４ ． ０ １ ６ ３ ． １ ４
Ｉ ｃ ｏ ｓ Ｏ ｔ ａ ｎ ￣ ｏ ｃ ｏ ｓ ａ ｓ ｉ ｎ Ｃ Ｏ Ｓ ａ Ｊ
船型尺度 ，使得 以其为基础 的各种计算有更高的精确度 】 。计算船舶任意浮态下横剖面面积时 ，本文
巧妙地 应 用 ｓ ． Ｈ 裁剪 算法 ，避 免 了 以往 计 算方法 中分类 复杂 、通用 性 差 的情 况 。
１ 基 于加密型值表 的船舶三维数据库 的建立
本文基于 ｃ ＋ ＋ 程序完成对加密型值表 的自动读取，建立船舶三维数据库，通过 Ｏ ｐ ｅ ｎ Ｇ Ｌ的可视化
—
ｓ ｉ ｎ ０ Ｉ （ １ ） Ｃ Ｏ ｓ ｊ
（ ２ ）
（ ２ ）从 固定 坐标 系 Ｏ Ｘ’ Ｙ’ ｚ’ 到船体 坐标 系 ｏ ｘ ｙ ｚ
ｆ Ｃ Ｏ Ｓ 口／ Ｃ Ｏ Ｓ
ｏ ｘ ｙ ｚ
：． ：
０ 一 ｔ ａ ｎ ￣ ｏ ｃ ｏ ｓ １
ｆ — ｓ ｉ ｎ ０ ｔ ａ ｎ （ ａ ｃ ｏ ｓ ａ Ｃ Ｏ Ｓ － ｔ ａ ｎ ｃ ０ ｓ ｆ
舶三维数据库。对实船正浮状态不同吃水时的各种静水力参数进行计算，与装载手册提供的数据进行对 比 和
分析，说 明 了 该方法 的高精确性 ；运用坐标系矩 阵变换和 Ｓ ｕ ｔ ｈ ｅ ｒ ｌ ａ ｎ ｄ ． Ｈ ｏ ｄ ｇ ｍ ａ ｎ剪裁算法计算任 意浮态下船舶
排水体积和浮心，与装载手册中提供的纵倾数据相比较，验证了该计算方法的正确性与通用性。
ｆ Ｃ Ｏ Ｓ ａ ／ ｃ ｏ ｓ － ｓ ｉ ｎ ０ ｔ ａ ｎ （ ｐ ｃ ｏ ｓ ａ ｃ ｏ ｓ ０ ｔ ａ ｎ （ ｐ ｃ ｏ ｓ ａ １
Ｂ Ｏ Ｘ ， ｙ ＝ ｌ Ｌ ０ ｃ ｏ ｓ ０ ｔ ａ ｎ ￣ ｏ Ｃ Ｏ Ｓ 一 ｔ ａ ｎ Ｏ ｃ ｏ ｓ ａ
Ａ ｕ ｔ ｏ Ｃ Ａ Ｄ等 。这些计算方法需要人为输入船舶数据，繁琐且容易出错。由于对第三方软件 的依赖 ， 程序的移植性和 自 主性受到限制 。且大部分程序计算都依据装载手册 中提供的简单型值表 ，不能保证
计算 结 果 的准 确 性 。在计 算 船舶 任意 浮态 的体积 和浮 心 坐标 时 ，传统 的计 算 方法 是对 船型进 行 插值 ， 但 插 值 数据 并 不一 定是 船舶 真 实数 据 【 ５ ］ 。随着 计 算机 技 术 的发展 和数 字造 船 技术 在 船厂 的应 用 ， 目前 主流 的船 舶 设计 软件 都可 以根据 实 际需要 输 出任 意程 度加 密 的数 字型 值表 ，这 些数 据 能更准 确 的描 述
对 数据 的完 整 性进 行 了验 证 。
１ ． １ 加 密型பைடு நூலகம்值表
加 密 型值表 （ Ｄｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｏ ｆ Ｏｆ ｆ ｓ ｅ ｔ ｓ ）是指对 普通 型值 表通 过对 分站 数 目加密 而得 到 的能更精 确 反 映船 型信 息 的型值 表 ，对 加密 的程 度 ， 目前 国 内还 没 有建 立相 应 的标准 ，主要 是根 据实 际 需要进 行 合理 的细 分［ ６ １ 。以 ４ ７ ５ ０ ０吨 散货 船“ 太行 １ ２ ８ ” 的加 密 型值数 据 为例 ，其型 值数 据包 含 ３ ６个 Ｃ Ｓ Ｖ文件 ， 文 件名 从 Ｏ Ｆ Ｆ Ｓ Ｅ Ｔ１ ． Ｃ Ｓ Ｖ到 ＯＦ Ｆ Ｓ Ｅ Ｔ ３ ６ ． Ｃ Ｓ Ｖ ，型宽和 型深 方 向都 以 ２ ０ ｍ ｍ 为单 位细 分 ，船长 方 向 以 Ｏ ． ０ ４
基 于 加 密 型 值 表 的船 舶 静 水 力特 性 精确 计 算
刘春 雷 ，张秀凤 ，孙 霄峰 ，尹 勇
（ 大连 海事大学 航海动态仿真及控制交通部重点 实验 室，大连 １ １ ６ ０ ２ ６）
摘
要
针 对传 统船舶静水力特性计算方法存在 的不足 ，编写 ｃ ＋ ＋ 程序对加 密型值表 自动识别和读 取，建 立 了 船