FreeCAD-Ship s60 tutorial/es

En este tutorial trabajaremos con un barco de la Serie 60, de la Universidad de Iowa. El tutorial pretende mostrar como trabajar con barcos simétricos monocasco, sin perder generalidad para buques multicasco o buques no simétricos.

Puedes conocer más sobre FreeCAD-Ship aquí

Introducciónn
FreeCAD-Ship trabaja sobre Ship entities, que deben crearse previamente sobre la geometría proporcionada. La geometría puede ser un conjunto de sólidos, pero debe seguir los criterios definidos a continuación:


 * Se debe proveer todo el casco (incluyendo el caso de buques no simétricos).
 * La geometría de estribor debe incluirse en el dominio de las Y negativas.
 * El origen (0,0,0) es la intersección de la Cuaderna maestra y la Línea base.

Criterio de signos de FreeCAD-Ship.

Loading Series 60 geometry
In order to help new users FreeCAD-Ship includes a geometries examples loader, with the following to choose from:
 * Series 60 from Iowa University
 * Wigley Canonical Ship
 * Series 60 Catamaran
 * Wigley Catamaran

Ship Geometries Examples loader icon

Ejecutando la herramienta (Diseño de buques/Cargar un ejemplo de geometría de barco) se mostrará un cuadro de diálogo. Selecciona Serie 60 de la Universidad de Iowa y pulsa Aceptar. La herramienta carga un nuevo documento con la geometría s60_IowaUniversity.

Crear instancia del barco
Para crear una Instancia de barco selecciona la geometría s60 y ejecuta la herramienta de creación de barco (Diseño de buques/Crear un nuevo barco).

Icono de la herramienta de creación de barcos.

Se muestra el cuadro de diálogo de la herramienta, y unas anotaciones en la vista 3D. Las anotaciones será eliminadas cuando se cierre la herramienta, así que no te preocupes por ellas.

Se deben dar las dimensiones principales del buque (FreeCAD-Ship emplea un diseño de introducción progresiva de datos, de tal forma que las operaciones más simples se pueden realizar con una cantidad de información relativamente pequeña, y conforme se desee realizar operaciones más complejas se deberá ir introduciendo más información).

Datos relativos al buque.
Los datos relativos al buque que se deben introducir son las dimensiones principales:


 * Eslora: Eslora entre perpendiculares, 25.5 m para este barco.
 * Manga: Manga total del buque, 3.389 m para este barco.
 * Calado: Calado de diseño, 1.0 m para este barco.

Anotaciones sobre la vista frontal.

La eslora entre perpendiculares depende del calado de diseño, por tanto si no se conoce la eslora entre perpendiculares se puede fijar el calado y ajustar la eslora hasta que coincida con la intersección entre la roda (línea tope de la proa) con la flotación.

Anotaciones sobre la vista lateral.

Se puede seguir la misma metodología para proceder con la manga. Conviene darse cuenta que se trata de la manga total, luego se debe considerar el barco completo, aunque la anotación sólo marque el costado de estribor.

Cuando presiones el botón de aceptar el programa creará su nueva entidad llamada Ship en el árbol de Etiquetas & Atributos. No necesitaremos la geometría original en adelante, así que la podemos ocultar.

Icono de las instancias Buque.

A partir de este momento Ship debe estar siempre seleccionado antes de tratar de emplear una herramienta de FreeCAD-Ship.

Lines drawing
FreeCAD-Ship provides a tool that makes it easy to obtain a Lines Plan from the ship lines drawing

Lines drawing tool icon

Lines drawing is a set of lines from section cuts in all 3 axis, that will eventually show the hull geometry in a Lines Plan. We need to provide the lines for the 3 following views:
 * Body Plan (using the Transversal Cuts)
 * Sheer Plan (using the Longitudinals Cuts)
 * Half-Breadth Plan (using the Waterlines Cuts)

Transversal cuts
Usually 21 transversal equidistant sections between perpendiculars must be performed. in order to do it FreeCAD provides an automatic tool in order to do it, simply select Transversal type of sections, go to Auto create box and set 21 sections, then press Create sections.

Vista previa de las cuadernas.

La tabla se rellena, y se crea un nuevo objeto llamado OutlineDraw, que nos permite ver una previsualización de las secciones tomadas. Es habitual introducir más secciones en las zonas cercanas a las perpendiculares de proa y popa, donde se dan curvaturas más acentuadas, para ello simplemente vaya al final de tabla y haga doble click sobre el hueco vacío, añadiendo el nuevo valor, y presione intro para confirmar. Añadiremos manualmente dos cuadernas más:


 * X22 = -12.1125 m
 * X23 = 12.1125 m

Dependiendo de la complejidad de la geometría, la previsualización puede llevar algún tiempo.

Secciones Longitudinales
Usualmente se emplean dos secciones longitudinales, para ello seleccione Longitudinal como tipo de sección, y en el grupo de autogeneración establezca 2 secciones, presionando entonces Crear secciones. Se rellena la tabla y se actualiza la vista previa.

Waterlines
6 Waterlines between base line and design draft must be added, so select Waterlines 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 waterlines 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.

Plano de formas.

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

Seccioens resultantes.

Curva de áreas.
La curva de áreas es de utilidad para obtener algunos indicativos sobre el posible comportamiento hidrodinámico de las formas (Resistencia al avance, comportamiento en la mar, ...). FreeCAD-Ship dispone una herramienta para trazar curvas de áreas de forma sencilla.

Icono de la herramienta de trazado de curvas de áreas.

Cuando se ejecuta la herramienta se muestra el cuadro de diálogo correspondiente, al tiempo que se genera una previsualización de la superficie del mar (la previscualización de la superficie del mar será eliminada cuando se cierre la herramienta, así que no se preocupe por ella). En el cuadro de diálogo coexisten datos de entrada y de salida.

Datos de entrada.
A la herramienta se le deben dar los datos de calado y trimado (Ángulo de rotación alrededor del eje y, siendo positivo cuando cala más por popa). Dependiendo de las situaciones de carga se pueden requerir muchas curvas de áreas, pero existen dos curvas típicas comúnes a todos los diseños:


 * Curva de áreas correspondiente al calado de diseño: Con el buque sin trimar, y usando el calado de diseño, 1.0 m en este caso.
 * Curva de áreas correspondiente al calado máximo: Con el buque sin trimar, y usando el calado máximo, 2.0 m en este caso.

Datos de salida
FreeCAD-Ship muestra un informe de salida que se actualiza en tiempo real, que incluye los siguientes datos:


 * L: Eslora entre perpendiculares, valor que se estableció durante la creación del buque.
 * B: Manga total que se estableció durante la creación del buque.
 * T: Calado actual en la cuaderna maestra.
 * Trim: Ángulo de trimado.
 * TAP: Calado en la perpendicular de popa.
 * TFP: Calado en la perpendicular de proa.
 * Displacement: Desplazamiento del buque (Se considera agua salada, por tanto se debe dividir por 1.025 para conocer el volumen desplazado).
 * XCB: Coordenada X del centro de flotación (relativo a la cuaderna maestra).

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).

Curva de áreas para el calado de diseño.

Puede realizar de la misma forma la curva de áreas para el calado máximo y así poder observar las diferencias (Por ejemplo, se podrá observar que la curva de áreas sobrepasa las perpendiculares de proa y popa)

Hidrostáticas
El cálculo de las hidrostaticas es una parte clave en el proceso de diseño del buque, pues provee información crucial acerca de la estabilidad del buque. Las sociedades de clasificación exigen esta información de cara a certificar los buques, ya que unida a la información referente a las condiciones de carga aportan la información básica sobre la estabilidad del buque. FreeCAD-Ship incorpora una herramienta para calcular las principales curvas hidrostaticas (Las curvas GZ no han sido implementadas por el momento).

Icono de la herramienta de Hidrostáticas.

Al lanzar la herramienta se muestra el cuadro de diálogo donde deberemos establecer los valores de trimado y calados. Normalmente las curvas hidrostáticas se presentan en un rango de calados para cada ángulo de trimado. En este tutorial sólo consideraremos el barco sin trimar, y puesto que no conocemos las situaciones de carga, para un amplio rango de calados (Convencionalmente se ajustan al rango de calados plausible para el buque).

Por tanto establecemos los siguientes valores:
 * Trimado = 0º
 * Calado mínimo = 0.1 m
 * Calado máximo = 2.0 m
 * Numero de puntos = 39. Un gran número de puntos implica largos tiempos de cálculo, y en ocasiones las diferencias no serán perceptibles. Para el número propuesto el cálculo puede llevar un minuto aproximadamente.

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

Curvas hidrostáticas.

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