FreeCAD-Ship s60 tutorial/it

TRADUZIONE PROVVISORIA

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 orriginale 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

Viene compilata la tabella delle sezioni e si crea un nuovo oggetto chiamato OutlineDraw che permette di visualizzare l'anteprima delle sezioni adottate. Di solito si producono delle sezioni più ravvicinate nelle zone prossime alla poppa e alla prua, dove la curvatura più pronunciata; per fare questo basta andare alla fine della tabella e fare doppio clic nella riga vuota, aggiungere un nuovo valore e premere Invio per confermare. Aggiungere manualmente le seguenti due sezioni:


 * X22 = -12.1125 m
 * X23 = 12.1125 m

Secondo la complessità della geometria dello scafo, l'anteprima delle sezioni può richiedere del tempo per essere elaborata.

Sezioni longitudinali
Devono essere aggiunte due sezioni longitudinali, quindi selezionare Longitudinal come tipo di sezione, andare nel dialogo Auto create e impostare 2 nel campo delle sezioni, poi premere Create sections. Viene compilata la tabella delle sezioni e viene aggiornata l'anteprima.

Linee d'acqua
Di solito servono 6 linee d'acqua tra la linea di base e la linea di galleggiamento, quindi selezionare Water lines come tipo di sezione, andare nel dialogo Auto create e impostare 5 nel campo delle sezioni (La linea d'acqua Z = 0 m non è inclusa automaticamente, se è necessaria può essere aggiunta manualmente in un secondo momento), quindi premere Create sections. Viene compilata la tabella delle sezioni e viene aggiornata l'anteprima.

Devono essere aggiunte diverse linee d'acqua supplementari:


 * Z6 = 1.2 m
 * Z7 = 1.4 m
 * Z8 = 1.6 m
 * Z9 = 1.8 m
 * Z10 = 2.0 m

Tracciare il piano di costruzione
Selezionare una scala 1:100 e premere OK. Le proiezioni del piano di costruzione vengono disegnate automaticamente e visualizzate. Per maggiori informazioni sulle proiezioni dei piani e su come modificarli consultare questa pagina (a seconda della versione di FreeCAD, la proiezione del tracciato può funzionare male o non funzionare con FreeCAD-Ship).

Proiezione dei piani.

Le sezioni 3D sono conservate nell'oggetto OutlineDraw e questo consente una loro eventuale lavorazione (per esempio nel tracciato di navi multisolidi ci possono essere dei bordi indesiderati).

Sezioni risultanti.

Curva delle aree trasversali
Un parametro idrodinamico tipico della progettazione navale è la curva delle aree trasversali che fornisce alcuni indicatori sul comportamento della carena (resistenza all'avanzamento, comportamento in mare, ...). FreeCAD-Ship offre uno strumento semplice per tracciare la curva delle aree trasversali.

Icona dello strumento per tracciare le curve delle aree trasversali.

Quando si esegue questo strumento appare la finestra di dialogo delle azioni e nella vista 3D viene mostrata una anteprima della superficie del mare (l'anteprima della superficie del mare viene rimossa quando lo strumento viene chiuso, quindi non preoccupatevene). Nella finestra di dialogo sono presenti dei dati in ingresso e dei dati in uscita.

Dati in ingresso
Devono essere forniti i valori di Draft e di Trim (Immersione e Assetto) (l'angolo di rotazione dello scafo attorno a y è positivo se l'immersione di poppa può aumentare). Si possono produrre le curve di diverse aree, a seconda delle condizioni di carico della nave, però si devono eseguire due grafici tipici:


 * Curva dell'area trasversale di progetto: senza angolo di assetto e utilizzando l'immersione di progetto, 1,0 m in questo caso.


 * Curva dell'area trasversale massima: senza angolo di assetto e con immersione massima consentita, 2,0 m in questo caso.

Dati in uscita
Alcuni dati rilevanti vengono visualizzati in tempo reale:


 * L: Lunghezza fra le perpendicolari, valore impostato al momento della creazione dell'istanza nave.
 * B: Baglio, larghezza impostata al momento della creazione della nave.
 * T: Immersione attuale della sezione maestra.
 * Trim: Angolo di assetto.
 * TAP: Immersione nella perpendicolare avanti, prora.
 * TFP: Immersione nella perpendicolare addietro, poppa.
 * Displacement: Dislocamento della nave (considerando acqua salata, quindi dividere per 1,025 per conoscere volume spostato).
 * XCB: Coordinata X del Centro di carena (relativa alla sezione maestra).

Quando si preme il pulsante OK viene prodotto il grafico (secondo la complessità della geometria può richiedere del tempo, si può vedere l'avanzamento dell'elaborazione nel terminale e si può fermarla premendo Ctrl + C).

È necessario disporre di pyxplot installato sul computer. Si tratta di una dipendenza importante, non è una opzione di default.

Curva dell'area trasversale dell'immersione di progetto.

In modo analogo è possibile eseguire la curva dell'area trasversale di massima immersione per evidenziare le differenze (per esempio l'area della curva che passa per le perpendicolari di poppa o di prua).

FreeCAD-Ship usa pyxplot per generare il grafico in formato immagine '''*. Eps, e ghostscript per convertirlo in immagine *. png'''. Si può vedere dove è stato posizionato il file di output areas.dat visualizzando il report (Visualizza / Vista / Visualizza report) e aprirlo con un software che disponga di un foglio di calcolo (ad esempio LibreOffice). Congiuntamente al file dei dati vengono anche crearti diversi file ausiliari:


 * areas.dat: Contiene i dati delle aree trasversali.
 * areas.pyxplot: Formato per pyxplot che permette di tracciare i dati di areas.dat.
 * areas.eps: Immagine in versione EPS (la scelta migliore per modificarla).
 * areas.png: Immagine finale in versione PNG.

Quando viene eseguita una nuova curva dell'area trasversale i file vengono sovrascritti, quindi copiarli in altro posto se si desidera preservarli.

Idrostatica
Il calcolo idrostatico è una fase chiave nella progettazione navale, esso fornisce i principali parametri di stabilità dello scafo. Le società di classificazione richiedono tali informazioni per certificare le navi, che, insieme alle informazioni sulle condizioni di carico (pesi e posizione di gravità) forniscono i dati essenziali sulla stabilità della nave. FreeCAD-Ship offre uno strumento per ottenere le principali curve idrostatiche (le curve GZ sono elaborate con un altro strumento).

Icona dello strumento Idrostatica.

Quando questo strumento viene eseguito appare la finestra di dialogo delle azioni per inserire il valore dell'immersione e l'angolo di assetto. Solitamente le curve idrostatiche sono presentate in un intervallo di immersione per ogni angolo di assetto. In questo tutorial sarà considerato solo l'angolo 0 º con un ampio intervallo di immersione, per ogni condizione di carico possibile. Dato che non si conoscono le condizioni di carico che si possono verificare, si considerano diverse possibilità di immersione (Di solito, al fine di ottenere il maggior numero di risoluzioni possibili, gli architetti navali adottano l'intervallo plausibile per le immersioni).

Quindi impostare i seguenti valori:
 * Trim = 0º
 * Minimum Draft = 0.1 m
 * Maximum Draft = 2.0 m
 * Number of points = 39. Un gran numero di punti o geometrie molto complesse implicano lunghi tempi di calcolo, in questo caso può essere necessario circa 1 minuto.

Premere il pulsante OK per eseguire il grafico.

Curve Idrostatiche.

Come lo strumento Curve delle aree trasversali, lo strumento Idrostatica utilizza pyxplot per generare i grafici in immagine *.eps e ghostscript per conertirli in immagini *.png. Potete vedere dove è stato posizionato file di output hydrostatics.dat visualizzando il report (Visualizza / Vista / Visualizza report) e aprirlo con un software che disponga di un foglio di calcolo (ad esempio LibreOffice). Congiuntamente al file dei dati vengono anche creati diversi file ausiliari:


 * hydrostatics.dat: Dati di idrostatica elaborati.
 * volume.pyxplot: Formato per pyxplot che permette di tracciare le curve.
 * volume.eps: Immagine formato EPS di idrostatica relativa ai volumi.
 * volume.png: Immagine formato PNG di idrostatica relativa ai volumi.
 * stability.eps: Immagine formato EPS di idrostatica relativa alla stabilità.
 * stability.png: Immagine formato PNG di idrostatica relativa alla stabilità..
 * coeffs.eps: Immagine formato EPS di idrostatica relativa ai coefficienti di forma.
 * coeffs.png: Immagine formato PNG di idrostatica relativa ai coefficienti di forma.

Quando viene eseguita una nuova idrostatica i file vengono sovrascritti, quindi copiarli in altro posto se si desidera preservarli.

Approfondire le conoscenze su FreeCAD-Ship
Ora si è pronti per continuare la lettura su FreeCAD-Ship, qui c'è il secondo capitolo sulle barche della Serie 60, dell'Università di Iowa.