Un método cuasi-Bonjean para calcular elementos de rendimiento de barcos bajo actitudes arbitrarias
Autores: Zhu, Kaige; Liu, Jiao; Zhang, Yuanqiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un método cuasi-Bonjean para calcular elementos de rendimiento de barcos bajo actitudes arbitrarias
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Navegación en aguas profundas
Actitudes del barco
Método QB
Rendimiento del casco
Modelo de superficie NURBS
Método AST
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
La navegación en aguas profundas representa la tendencia futura de la navegación marítima; sin embargo, las complejas condiciones de navegación a menudo conducen a actitudes inusuales de los barcos. Los métodos de cálculo convencionales son insuficientes para evaluar con precisión el rendimiento del casco en condiciones de inclinación o trimado extremo. Inspirándose en los principios de la curva de Bonjean, este estudio propone un método Cuasi-Bonjean (QB) para calcular los elementos de rendimiento del barco en actitudes arbitrarias. Específicamente, el método QB primero construye secciones de casco distribuidas longitudinalmente a partir del modelo de superficie de B-Spline Racional No Uniforme (NURBS), luego simula actitudes arbitrarias mediante ajustes dinámicos del plano de agua y, finalmente, calcula los elementos de rendimiento a través de la integración seccional. Además, se propone un método de Teselación de Superficie Adaptativa (AST) para optimizar la distribución de secciones longitudinales minimizando el número de estaciones mientras se mantiene una alta fidelidad geométrica, mejorando así la eficiencia computacional del método QB. Experimentos comparativos revelan que las secciones de 100 estaciones generadas por AST logran una precisión computacional comparable a las distribuciones uniformes de 200 estaciones en condiciones óptimas, y los elementos de rendimiento calculados por el método QB en condiciones de multi-actitud cumplen con los umbrales de precisión de la Asociación Internacional de Sociedades de Clasificación, destacándose particularmente en los cálculos de desplazamiento y centro de flotabilidad vertical. Estos hallazgos confirman que el método QB aborda eficazmente las limitaciones críticas de las tablas hidroestáticas tradicionales, proporcionando una base teórica para analizar el equilibrio de barcos dañados y evaluar la estabilidad residual.
Descripción
La navegación en aguas profundas representa la tendencia futura de la navegación marítima; sin embargo, las complejas condiciones de navegación a menudo conducen a actitudes inusuales de los barcos. Los métodos de cálculo convencionales son insuficientes para evaluar con precisión el rendimiento del casco en condiciones de inclinación o trimado extremo. Inspirándose en los principios de la curva de Bonjean, este estudio propone un método Cuasi-Bonjean (QB) para calcular los elementos de rendimiento del barco en actitudes arbitrarias. Específicamente, el método QB primero construye secciones de casco distribuidas longitudinalmente a partir del modelo de superficie de B-Spline Racional No Uniforme (NURBS), luego simula actitudes arbitrarias mediante ajustes dinámicos del plano de agua y, finalmente, calcula los elementos de rendimiento a través de la integración seccional. Además, se propone un método de Teselación de Superficie Adaptativa (AST) para optimizar la distribución de secciones longitudinales minimizando el número de estaciones mientras se mantiene una alta fidelidad geométrica, mejorando así la eficiencia computacional del método QB. Experimentos comparativos revelan que las secciones de 100 estaciones generadas por AST logran una precisión computacional comparable a las distribuciones uniformes de 200 estaciones en condiciones óptimas, y los elementos de rendimiento calculados por el método QB en condiciones de multi-actitud cumplen con los umbrales de precisión de la Asociación Internacional de Sociedades de Clasificación, destacándose particularmente en los cálculos de desplazamiento y centro de flotabilidad vertical. Estos hallazgos confirman que el método QB aborda eficazmente las limitaciones críticas de las tablas hidroestáticas tradicionales, proporcionando una base teórica para analizar el equilibrio de barcos dañados y evaluar la estabilidad residual.