FreeCAD-Ship s60 tutorial/it

In questo tutorial lavoreremo con una barca della Serie 60, dell'Università di Iowa. L'esercitazione ha lo scopo di mostrare come lavorare con una imbarcazione monoscafo simmetrica, ma le imbarcazioni multiscafo o non simmetriche possono essere create con la stessa procedura.

Potete trovare altre informazioni nella pagina FreeCAD-Ship

Introduzione
FreeCAD-Ship lavora su delle entità Ship che devono essere create preventivamente sulla base delle geometrie fornite. La geometria deve essere un solido, o un insieme di solidi, e deve rispettare i seguenti criteri:


 * Deve essere fornita tutta la geometria dello scafo (comprese le barche simmetriche).
 * La geometria di dritta, di tribordo, deve essere posizionata nel dominio Y negativa.
 * L'origine (0,0,0) si trova nel punto di intersezione della sezione maestra (Punto medio tra la perpendicolare di poppa e quella di prua) e la linea di base.

Descrizione dei requisiti della forma base

Caricare la geometria della Serie 60
Per aiutare i nuovi utenti, FreeCAD-Ship viene fornito con i modelli di alcune note geometrie di barche e con uno strumento per caricare questi modelli.

Icona dello strumento per caricare le geometrie di esempio fornite con Ship

Eseguendo lo strumento (Caricare una geometria modello di nave) si apre una finestra di dialogo. Selezionare Series 60 da Iowa Università e premere il pulsante OK. Lo strumento carica un nuovo documento con la geometria s60_IowaUniversity

Creare un'istanza della barca
Per creare una Ship instance (una istanza della barca) selezionare la geometria s60 ed eseguire lo strumento ship creation (disegna/crea una nuova barca).

Icona dello strumento ship creation

Appare il dialogo per la Creazione della barca e nella vista 3D viene mostrata la sua sagoma con alcune annotazioni. Non preoccupatevi delle annotazioni perchè vengono rimosse quando si chiude lo strumento di creazione della nave.

Devono essere introdotti i dati principali della nave (FreeCAD-Ship utilizza un sistema di introduzione dei dati progressivo, in questo modo le operazioni di base possono essere eseguite utilizzando i dati di base della nave, e le ulteriori informazioni sono necessarie solo quando le operazioni diventano più complesse).

Dati della nave
Le dimensioni principali che devono essere introdotte qui:


 * Length: lunghezza tra le perpendicolari, 25,5 m per questo scafo.
 * Beam: baglio, larghezza massima della barca, 3,389 m per questo scafo.
 * Draft: immersione, 1.0 m per questo scafo.

Annotazioni di lunghezza nella vista frontale.

La distanza tra le perpendicolari dipende dall'immersione, quindi se non si conosce la lunghezza tra le perpendicolari è possibile impostare l'immersione e regolare la lunghezza in modo da ottenere l'intersezione del dritto o ruota di prua (linea superiore della prua) con la linea di galleggiamento.

Annotazioni sulla vista laterale.

Lo stesso procedimento è valido per il baglio. Si noti che viene richiesto il valore del baglio maestro (larghezza massima), ma l'annotazione si riferisce solo alla metà di dritta della barca.

Quando si preme il pulsante OK, il programma crea la nuova istanza barca, questa nuova istanza è denominata Ship nell'albero  Etichette e Attributi. Ora la geometria originale non è più necessaria, quindi è possibile nasconderla.

Icona dello strumento istanza.

Da questo punto in poi, è necessario che Ship sia sempre selezionata prima di eseguire qualsiasi strumento di FreeCAD-Ship.

Piano di costruzione
FreeCAD-Ship fornisce uno strumento per rendere facile l'esportazione del piano di costruzione (impostazione della forma dello scafo).

Icona dello strumento per il piano di costruzione

Il piano di costruzione è un insieme di sezioni che permettono di definire la forma dello scafo secondo gli standard. Lo strumento richiede di definire la serie di sezioni da eseguire.

Sezioni trasversali
Di solito devono essere eseguite 21 sezioni trasversali equidistanti tra le perpendicolari. Per eseguire questa operazione FreeCAD-Ship fornisce uno strumento automatico, è sufficiente selezionare Transversal come tipo di sezione, andare nel dialogo Auto create e impostare 21 nel campo delle sezioni, poi premere Create sections.

Anteprima della vista delle sezioni trasversali

Sections table is filled, and sections preview called OutlineDraw shown. Usually more sections was added at bow and stern, where more complex curvatures are registered, in order to do it go to the end of the table, and do double click at empty item in order to edit it, pressing intro to confirm. Add following sections:


 * X22 = -12.1125 m
 * X23 = 12.1125 m

Depending hull geometry complexity, sections preview can take some time. In order to remove a section, just fill it with an empty text and press enter.

Longitudinal cuts
Two longitudinal cuts must be added, so select Longitudinal type of sections, go to Auto create box and set 2 sections, then press Create sections. Sections table is filled, and sections preview updated.

Water lines
6 Water lines between base line and design draft must be added, so select Water lines type of sections, go to Auto create box and set 5 (Z = 0 m will not be considered, add it manually if you need it) sections, then press Create sections. Sections table is filled, and sections preview updated.

Several additional water lines must be added:
 * Z6 = 1.2 m
 * Z7 = 1.4 m
 * Z8 = 1.6 m
 * Z9 = 1.8 m
 * Z10 = 2.0 m

Perform plot
Select 1:100 scale and press Accept to let the tool to generate the 3D sections in a new object.

Resultant sections.

In order to plot these sections you can use the drawing workbench:

Outline draw plot.

Transversal areas curve
One typical ship design hydrodynamic parameter is the transversal areas curve, that retrieves some indicators about the behaviour of the hull (towing resistance, seakeeping, ...). FreeCAD-Ship provides a simple tool in order to perform transversal areas curve.

Transversal areas curve tool icon.

When tool is executed a task dialog is shown, and free surface prewied is created at 3D view (Free surface preview will be removed when tool finished, so don't worry about them). Into task dialog input and output data is present.

Input data
Draft and trim (Hull y edge rotation angle, positive if stern draft may increase) must be provided. Several areas curves may be performed, depending on ship load situations, but two typical plot should be performed:
 * Design transversal areas curve: Without triming angle and using design draft, 1.0 m in this case.
 * Maximum draft transversal areas curve: Without trimin angle, and maximum draft allowed, 2.0 m in this case.

Output data
Some relevant data is shown at real time:
 * L: Lenght between perpendiculars, value set at ship instance creation.
 * B: Beam selected at ship creation.
 * T: Actual draft amidships.
 * Trim: Trim angle.
 * TAP: After perpendicular draft.
 * TFP: Forward perpendicular draft.
 * Displacement: Ship displacement (salt water considered, divide by 1.025 in order to know displaced volume).
 * XCB: Buoyancy centre point X coordinate (relative to midship section).

When Accept button is pressed a plot is performed (depending on geometry complexity can take some time, you can see progress on terminal, and stop the work pressing Ctrl+C). When the task has finished FreeCAD will generate a Plot (see the plot module documentation) and a SpreadSheet (see the Spreadsheet workbench documentation).

Design draft transversal areas curve.

You can perform maximum draft transversal areas curve in order to see the differences (for instance you are noticing that areas curve is passing through length perpendiculars now).

Hydrostatics
Hydrostatics computation is a critical stage at ship design due to know principal stability hull parameters. Hydrostatics are mandatory data in order to classification societies certificates ship, and joined with loading condition data (weights and gravity position) provides essential data about ship stability. FreeCAD-Ship provides a tool to obtain main hydrostatics curves (GZ curves are considered in other tool).

Hydrostatics tool icon.

When tool is executed a task dialog is shown. Usually Hydrostatics curves are presented for each trim angle, in this tutorial only upright trimming angle will considered (0º), with an interval around every loading condition draft. Since we don't know what loading conditions we can get, we will consider almost draft possibilities (Usually, in order to get as many resolution as possible, naval architects fits the interval to feasible drafts).

So we set following data:
 * Trim = 0 deg
 * Minimum Draft = 0.1 m
 * Maximum Draft = 2.0 m
 * Number of points = 39. A lot of points or really complex geometries imply long computation times, in this case around 1 minute can be expend.

When Accept button is pressed plots are performed (see the plot module documentation) and a spreadsheet is generated (see the Spreadsheet workbench documentation).

Hydrostatics curves.

Continue learning FreeCAD-Ship
Now you are ready to continue learning FreeCAD-Ship, here is the second chapter of Series 60 from Iowa university ship.