FreeCAD-Ship s60 tutorial (II)/it: Difference between revisions

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Prima di iniziare questo tutorial è bene eseguire il [[FreeCAD-Ship_s60_tutorial/it|primo tutorial]].


{{TutorialInfo/it
Altre informazioni sono disponibili nella pagina [[FreeCADShip_Workbench/it|FreeCAD-Ship]]
|Topic=Ambiente Navale
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== Overview ==

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Prima di iniziare questo tutorial è bene eseguire il [[FreeCAD-Ship_s60_tutorial/it|primo tutorial]].
</div>


<div class="mw-translate-fuzzy">
{{VeryImportantMessage|<center>'''Utenti Windows'''</center>
Altre informazioni sono disponibili nella pagina [[Ship_Workbench/it|FreeCAD-Ship]]
<center>FreeCAD-Ship è stato integrato nel pacchetto di FreeCAD solo recentemente, quindi si possono verificare dei bug.</center>
</div>
<center>Se le icone del modulo Ship non sono visibili, si prega di rinominare la cartella '''ShipIcons''' che si trova in</center>
<center>C:\Program Files (x86)\FreeCAD0.13\Mod\Ship</center>
<center>in '''Icons''', e poi riavviare FreeCAD.</center>}}


== Introduzione ==
== Introduzione ==
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* L’area sotto la curva del braccio di stabilità (curva GZ) non deve essere inferiore a 0,03 metri-radianti fra gli angoli di sbandamento di 30° e 40° o fra 30° e l’angolo di allagamento, se tale angolo è minore di 40°
* L’area sotto la curva del braccio di stabilità (curva GZ) non deve essere inferiore a 0,03 metri-radianti fra gli angoli di sbandamento di 30° e 40° o fra 30° e l’angolo di allagamento, se tale angolo è minore di 40°


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In questo tutorial i pesi e i serbatoi della barca della serie 60 saranno distribuiti in modo irreale.
In questo tutorial i pesi e i serbatoi della barca della serie 60 saranno distribuiti in modo irreale.
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== Pesi della nave ==
== Pesi della nave ==
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* Serbatoi contenenti del liquido che cambia la sua forma spostando il centro di gravità che deve essere ricalcolato per ogni angolo di rollio.
* Serbatoi contenenti del liquido che cambia la sua forma spostando il centro di gravità che deve essere ricalcolato per ogni angolo di rollio.


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FreeCAD-Ship offre due strumenti diversi per generare ogniuna delle istanze.
FreeCAD-Ship offre due strumenti diversi per generare ognuna delle istanze.
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[[Image:FreeCAD-Ship-WeightIco.png|center|Weights definition tool icon.]]
[[Image:FreeCAD-Ship-WeightIco.png|center|Weights definition tool icon.]]
<center><span style="font-variant:small-caps">Icona dello strumento per la definizione dei pesi.</span></center>
<center><span style="font-variant:small-caps">Icona dello strumento per la definizione dei pesi.</span></center>


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Lo strumento di definizione dei pesi può essere utilizzato per definire i pesi della prima categoria. Quando si avvia lo strumento per la prima volta (con una istanza di nave selezionata), FreeCAD-Ship inizializza i pesi della nave con Lightweight, un peso leggero, pari al dislocamento, che viene inserito nel centro di gravità della geometria della nave per la coordinata X, e all' altezza della immersione di progetto. Di solito si hanno almeno 2 pesi rilevanti:
Lo strumento di definizione dei pesi può essere utilizzato per definire i pesi della prima categoria. Quando si avvia lo strumento per la prima volta (con una istanza di nave selezionata), FreeCAD-Ship inizializza i pesi della nave con Lightweight, un peso leggero, pari al dislocamento, che viene inserito nel centro di gravità della geometria della nave per la coordinata X, e all'altezza della immersione di progetto. Di solito si hanno almeno 2 pesi rilevanti:


* Struttura.
* Struttura.
* Motore (o più di uno).
* Motore (o più di uno).
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Fare doppio click sulla cella corrispondente per modificare il suo valore e impostare questi pesi:
Fare doppio click sulla cella corrispondente per modificare il suo valore e impostare questi pesi:


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* Port side engine, 5000 kg, (-6.5, 0.65, 0.5) m
* Port side engine, 5000 kg, (-6.5, 0.65, 0.5) m
* Emergency engine, 2500 kg, (0.2, 0, 2.5) m
* Emergency engine, 2500 kg, (0.2, 0, 2.5) m
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[[Image:FreeCAD-Ship-S60WeightsPreview.png|center|Weights definition 3D preview.]]
[[Image:FreeCAD-Ship-S60WeightsPreview.png|center|Weights definition 3D preview.]]
<center><span style="font-variant:small-caps">Anteprima 3D della vista dei pesi.</span></center>
<center><span style="font-variant:small-caps">Anteprima 3D della vista dei pesi.</span></center>


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Le posizioni dei pesi sono visualizzate nella vista 3D. Le annotazioni vengono rimosse quando lo strumento viene chiuso. Quando si preme '''OK''' i pesi vengono archiviati nella istanza Ship.
Le posizioni dei pesi sono visualizzate nella vista 3D. Le annotazioni vengono rimosse quando lo strumento viene chiuso. Quando si preme '''OK''' i pesi vengono archiviati nella istanza Ship.
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== Serbatoi ==
== Serbatoi ==


I serbatoi devono essere costruiti su di una geometria solida, come per il modello della nave, quindi cominciare creando due geometrie solide a prua, una per lato della nave, che poi saranno convertite in istanze Tank (serbatio). Normalmente le navi hanno un sacco di serbatoi, per carburante, acqua dolce, acqua salata, carico, ecc..
I serbatoi devono essere costruiti su di una geometria solida, come per il modello della nave, quindi cominciare creando due geometrie solide a prua, una per lato della nave, che poi saranno convertite in istanze Tank (serbatoio). Normalmente le navi hanno un sacco di serbatoi, per carburante, acqua dolce, acqua salata, carico, ecc..
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=== Creare la geometria ===
=== Creare la geometria ===


Per creare i serbatoi caricare il [[Part_Module/it|Modulo Part]] e creare un solido parallelepipedo (box).
Per creare i serbatoi caricare il [[Part_Workbench/it|Modulo Part]] e creare un solido parallelepipedo (box).


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È necessario modificare il parallelepipedo, selezionare quindi il box nell'albero '''Atttributi e etichette''' e nella scheda ''Dati'' aprire la voce ''Placement'' e impostare la ''Position'' con ''x'' a 1.5 e ''z'' a -1. Modificare anche la lunghezza del box impostando il suo valore a 5.0 (notare che le unità possono essere in mm, ma non preoccuparsi di questo).
È necessario modificare il parallelepipedo, selezionare quindi il box nell'albero '''Attributi e etichette''' e nella scheda ''Dati'' aprire la voce ''Placement'' e impostare la ''Position'' con ''x'' a 1.5 e ''z'' a -1. Modificare anche la lunghezza del box impostando il suo valore a 5.0 (notare che le unità possono essere in mm, ma non preoccuparsi di questo).
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La geometria del serbatoio sarà costituita dalla parte comune del box e della geometria della nave, perciò nascondere l'istanza '''Ship''' e mostrare la geometria originale '''s60_IowaUniversity'''. Selezionare il '''box''' e '''s60_IowaUniversity''' e poi usare l'operazione booleana di intersezione per generare la geometria del serbatoio di dritta.
La geometria del serbatoio sarà costituita dalla parte comune del box e della geometria della nave, perciò nascondere l'istanza '''Ship''' e mostrare la geometria originale '''s60_IowaUniversity'''. Selezionare il '''box''' e '''s60_IowaUniversity''' e poi usare l'operazione booleana di intersezione per generare la geometria del serbatoio di dritta.
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Per costruire il serbatoio di babordo basta selezionare la geometria di dritta e eseguire lo strumento specchio, selezionando XZ come piano di riflessione.
Per costruire il serbatoio di babordo basta selezionare la geometria di dritta e eseguire lo strumento specchio, selezionando XZ come piano di riflessione.


Per convertire la geometria dei serbatoi in una forma solida usuale, and recover our '''s60_IowaUniversity''' geometry, caricare il [[Draft_Module/it|modulo Draft]], poi selezionare la geometria del serbatoio di dritta e eseguire Upgrade. Ripetere l'operazione con la geometria del serbatoio di babordo. Si possono rinominare le geometrie con:
Per convertire la geometria dei serbatoi in una forma solida usuale, and recover our '''s60_IowaUniversity''' geometry, caricare il [[Draft_Workbench/it|modulo Draft]], poi selezionare la geometria del serbatoio di dritta e eseguire Upgrade. Ripetere l'operazione con la geometria del serbatoio di babordo. Si possono rinominare le geometrie con:


* StarboardTankGeom
* StarboardTankGeom
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Ora si può anche eliminare il box, non serve più.
Ora si può anche eliminare il box, non serve più.


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=== Creare le istanze serbatoio ===
=== Creare le istanze serbatoio ===


Riattivare il [[FreeCADShip_Workbench/it|modulo FreeCAD-Ship]] per rendere disponibile lo strumento generatore delle istanze serbatoio.
Riattivare il [[FreeCADShip_Workbench/it|modulo FreeCAD-Ship]] per rendere disponibile lo strumento generatore delle istanze serbatoio.
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[[Image:FreeCAD-Ship-TankIco.png|center|Tank instance generation tool icon.]]
[[Image:FreeCAD-Ship-TankIco.png|center|Tank instance generation tool icon.]]
<center><span style="font-variant:small-caps">Tank instance generation tool icon.</span></center>
<center><span style="font-variant:small-caps">Icona dello strumento generatore delle istanze serbatoio.</span></center>


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Now we can select '''StarboardTankGeom''' and execute tank instnace generation tool, where some data must be provided. We will set 40% of filling level, and 925 kg/m<math>\mathrm{m}^{3}</math> (fuel approach). When '''Accept''' is clicked a new tank instance called '''Tank''' is generated. We can rename it as '''StarboardTank''', and hide '''StarboardTankGeom'''.
Selezionare la geometria '''StarboardTankGeom''' e eseguire lo strumento generatore delle istanze serbatoio che apre la finestra per fornire alcuni dati. Impostare il livello di riempimento al 40%, e la densità a 925 kg/m&sup3; (circa il peso del carburante). Quando si clicca su '''OK''' viene generata una nuova istanza denominata '''Tank'''. Si può rinominarla '''StarboardTank''' e nascondere '''StarboardTankGeom'''.
</div>


We can repeat the same process in order to generate '''PortTank'''.
Ripetere lo stesso processo per generare '''PortTank'''.


[[Image:FreeCAD-Ship-S60WeightsTanksPreview.png|center|View of generated weights.]]
[[Image:FreeCAD-Ship-S60WeightsTanksPreview.png|center|View of generated weights.]]
<center><span style="font-variant:small-caps">View of generated weights.</span></center>
<center><span style="font-variant:small-caps">Vista dei pesi generati.</span></center>


La figura precedente mostra la barca di cui si vuole calcolare la curva di GZ.
Figure shown our ship result that we will compute.


<div class="mw-translate-fuzzy">
=== GZ curve computation ===
=== Calcolare la curva di GZ ===
FreeCAD-Ship provide a tool to compute easily ''GZ'' curve.


FreeCAD-Ship fornisce uno strumento per calcolare facilmente la curva di ''GZ''.
</div>

<div class="mw-translate-fuzzy">
[[Image:FreeCAD-Ship-HydrostaticsIco.png|center|GZ curve computation tool icon.]]
[[Image:FreeCAD-Ship-HydrostaticsIco.png|center|GZ curve computation tool icon.]]
<center><span style="font-variant:small-caps">GZ curve computation tool icon.</span></center>
<center><span style="font-variant:small-caps">Icona dello strumento di calcolo della curva di GZ.</span></center>
</div>


<div class="mw-translate-fuzzy">
With '''Ship''' instance selected, we can run the tool. The first thing that we can see at opened dialog is a list with all tank instances found at active document. We want to use both of them, so we click over the tanks that are remarked with a diferent background.
Selezionare l'istanza '''Ship''' e eseguire lo strumento. La prima cosa che si vedere nel dialogo che viene aperto è una lista di tutte le istanze di serbatoi trovate nel documento attivo. Per utilizzarli entrambi cliccare sopra i serbatoi che sono evidenziati con uno sfondo diverso.
</div>

Per conoscere il dislocamento della nave e l'immersione risultante, premere '''Update displacement and draft''' e attendere un po' per avere i risultati dei calcoli. Si ottengono i seguenti dati:


In order to know the resultant ship displacement and draft we can press '''Update displacement and draft''', taking some time for the computation. We receive following data:
* Displacement = 37505.5 kg
* Displacement = 37505.5 kg
* Draft = 0.818664 m
* Draft = 0.818664 m


<div class="mw-translate-fuzzy">
So we are in a unloaded situation, where draft are sightly lower than design draft. Ussually lower drafts imply lower ship stability, the draft depends on loading condition, so if we really expect than ship can be operated in this loading condition we can consider implement ballast tanks.
La nave quindi si trova in una situazione di poco carico, dove l'immersione è inferiore a quella di progetto. Normalmente una bassa immersione implica una scarsa stabilità della nave. Dato che l'immersione dipende dalle condizioni di carico, se si intende davvero far operare la nave in queste condizioni, si può considerare di implementare delle cisterne di zavorra per aumentare l'immersione.
</div>

Inoltre, premendo sul pulsante '''Auto''' lo strumento calcola automaticamente l'assetto della nave, operazione che può richiedere circa un minuto. In questo caso la nave avrebbe un angolo di assetto di 0,95° (positivi di poppa), ma in questo esempio si lavora senza angolo di assetto (con 0°).


Lo strumento richiede anche che siano considerati gli angoli di rollio. Per conoscere il comportamento della nave con qualsiasi angolo impostare i seguenti valori:
We can also automatically compute ship trim, operation that can take around one minute, retrieving that our ship have 0.95 degrees of trim angle (positive by stern). In this example we will work without trim angle (0 degrees).


Tool request roll angles considered too. In this case we want to know all ship behaviour, so we can set:
* 0 degrees starting roll angle.
* 0 degrees starting roll angle.
* 180 degrees ending roll angle.
* 180 degrees ending roll angle.
* 46 points. Oppure un punto ogni due gradi. Il calcolo di GZ può richiedere lunghi tempi di elaborazione, a seconda della complessità della geometria e del numero di punti richiesti, quindi impostare con attenzione questo ultimo valore.
* 46 points. One for each 2 degrees. GZ computation can take some time, so take care about the number of points requested.


<div class="mw-translate-fuzzy">
When we press '''Accept''' tool starts the computation. If you runs FreeCAD from terminal you can see work progress. In a couple of seconds we will receive GZ curve.
Quando si preme '''OK''' lo strumento avvia l'elaborazione. Se si esegue FreeCAD da terminale è possibile vedere l'avanzamento. In pochi secondi si ottiene la curva di GZ.
</div>


This tool use [http://www.pyxplot.org.uk/ pyxplot] and [http://www.ghostscript.com/ ghostscript] too. You can see where '''gz.dat''' output file has been placed at the report view (View/Views/Report view), and load it with datasheet software (for example [http://www.libreoffice.org libreOffice]). Nearby data file several auxiliary files has been created too:
Questo strumento utilizza [http://www.pyxplot.org.uk/ pyxplot] e anche [http://www.ghostscript.com/ ghostscript]. Si può vedere dove è stato posizionato il file di output '''gz.dat''' visualizzando il report (Visualizza / Vista / Visualizza report) e aprirlo con un software che disponga di un foglio di calcolo (ad esempio [http://www.libreoffice.org LibreOffice]). Congiuntamente al file dei dati vengono anche creati alcuni file ausiliari:


* '''gz.dat''': Computed GZ curve data.
* '''gz.dat''': Dati della curva GZ.
* '''gz.pyxplot''': pyxplot layout in order to plot the curve.
* '''gz.pyxplot''': Formato per pyxplot che permette di tracciare la curva.
* '''gz.eps''': EPS image version.
* '''gz.eps''': Immagine in versione EPS.
* '''gz.png''': PNG image version.
* '''gz.png''': Immagine in versione PNG.


Quando lo strumento viene nuovamente eseguito i file vengono sovrascritti, quindi copiarli in un altro posto se si desidera preservarli.
This files will be overwritten if you executes the tool another time.


=== Results ===
=== Risultati ===


[[Image:FreeCAD-Ship-s60GZ.png|800px|center|Resultant GZ curve.]]
[[Image:FreeCAD-Ship-s60GZ.png|800px|center|Resultant GZ curve.]]
<center><span style="font-variant:small-caps">Resultant GZ curve.</span></center>
<center><span style="font-variant:small-caps">Curva di GZ.</span></center>


<div class="mw-translate-fuzzy">
''GZ'' maximum value is placed over 30 degrees (45 degrees), getting 0.25 m at 30 degrees (0.2 m is the minimum). Up to 30 degrees the area below ''GZ'' curve is 0.065 m·rad, up to 40 degrees we have 0.092 m·rad, being the area between 30 and 40 degrees of 0.027 m·rad. So our ship don't meets the IMO requeriments. The solution is place ballast tanks.
Il valore massimo ''GZ'' è a 45°, ben al di sopra dei 30° richiesti dalla norma. Con un rollio di 30° ''GZ'' vale 0,25 m e il minimo richiesto è di 0,2 metri. L'area calcolata sotto la curva di ''GZ'' fino a 30° di sbandamento è di 0.065 m·rad, e fino a 40° è di 0.092 m·rad, entrambi i valori sono superiori a quelli richiesti. Tuttavia, l'area sotto la curva di ''GZ'' tra 30° e 40° di sbandamento è di 0.027 m·rad, cioè al di sotto del valore minimo richiesto dalle norme dell'IMO.
</div>


<div class="mw-translate-fuzzy">
At the other hand the ship, in this bad condition, has positive ''GZ'' values up to 95 degrees roll angle, but has not been enoguht for IMO stability requirements, showing the hard cirteria imposed about this item.
In queste condizioni di carico, per risolvere il problema, sarebbe necessario zavorrare la nave.


Inoltre, nel grafico si può vedere che, in queste pessime condizioni, la barca ha un ''GZ'' positivo per valori fino a un angolo di rollio di 95°, ma questo non è sufficiente per raggiungere i requisiti IMO, e questo dà un'idea di quanto sono severi i criteri di stabilità delle imbarcazioni.
Of course this example is not real (first for all fuel tanks cannot be placed in the double bottom structure, or using hull side as structure), but is a good example in order to learn to use [[FreeCADShip_Workbench|FreeCAD-Ship]].
</div>


<div class="mw-translate-fuzzy">
[[Category:Tutorials]]
Naturalmente questo esempio non è realistico (anche perché i serbatoi del carburante non possono essere collocati nella struttura del doppio fondo, o senza avere un doppio scafo), ma è un buon esempio per imparare ad utilizzare [[Ship_Workbench/it|Ship]].
</div>



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[[Category:Ship{{#translation:}}]]
<languages/>

Latest revision as of 11:25, 24 April 2022

Tutorial
Argomento
Ambiente Navale
Livello di difficoltà
Base
Tempo di esecuzione
Autori
Versione di FreeCAD
Files di esempio
Vedere anche
Nessuno

Overview

Prima di iniziare questo tutorial è bene eseguire il primo tutorial.

Altre informazioni sono disponibili nella pagina FreeCAD-Ship

Introduzione

In questo tutorial lavoreremo con i pesi e i serbatoi al fine di calcolare la curva di GZ che è il più importante parametro di stabilità idrostatica. GZ è il momento statico generato quando la nave assume un angolo di rollio (angolo di inclinazione trasversale o di sbandamento). Naturalmente, quando il braccio di stabilità GZ è positivo la nave ha un momento positivo e cerca di recuperare la posizione eretta, ma quando il braccio di stabilità GZ assume valori negativi la nave non ha più stabilità e si trova in una situazione critica.

L'Organizzazione Marittima Internazionale, IMO ha definito i seguenti criteri:

  • GM >= 0.15 m. GM (altezza metacentrica) è la tangente iniziale della curva di GZ
  • Il massimo braccio di stabilità GZ deve registrarsi a un angolo di sbandamento superiore a 30°
  • Con un angolo di rollio di 30°, il braccio di stabilità GZ deve essere almeno di 0,20 m
  • L’area sotto la curva del braccio di stabilità (curva GZ) non deve essere inferiore a 0,09 metri-radianti fino a un angolo di rollio di 40°
  • L’area sotto la curva del braccio di stabilità (curva GZ) non deve essere inferiore a 0,055 metri-radianti fino a un angolo di sbandamento di 30°
  • L’area sotto la curva del braccio di stabilità (curva GZ) non deve essere inferiore a 0,03 metri-radianti fra gli angoli di sbandamento di 30° e 40° o fra 30° e l’angolo di allagamento, se tale angolo è minore di 40°

In questo tutorial i pesi e i serbatoi della barca della serie 60 saranno distribuiti in modo irreale.

Pesi della nave

Per essere in grado di calcolare la curva di GZ è necessario conoscere il peso della nave e la posizione del centro di gravità per ogni angolo di sbandamento. Per questo i pesi possono essere suddivisi in due categorie:

  • Pesi fissi che si muovono congiuntamente e solidali alla nave.
  • Serbatoi contenenti del liquido che cambia la sua forma spostando il centro di gravità che deve essere ricalcolato per ogni angolo di rollio.

FreeCAD-Ship offre due strumenti diversi per generare ognuna delle istanze.

Weights definition tool icon.
Weights definition tool icon.
Icona dello strumento per la definizione dei pesi.

Lo strumento di definizione dei pesi può essere utilizzato per definire i pesi della prima categoria. Quando si avvia lo strumento per la prima volta (con una istanza di nave selezionata), FreeCAD-Ship inizializza i pesi della nave con Lightweight, un peso leggero, pari al dislocamento, che viene inserito nel centro di gravità della geometria della nave per la coordinata X, e all'altezza della immersione di progetto. Di solito si hanno almeno 2 pesi rilevanti:

  • Struttura.
  • Motore (o più di uno).

Fare doppio click sulla cella corrispondente per modificare il suo valore e impostare questi pesi:

  • Structure, 15000 kg, (-0.1, 0, 1.25) m
  • Starboard engine, 5000 kg, (-6.5, -0.65, 0.5) m
  • Port side engine, 5000 kg, (-6.5, 0.65, 0.5) m
  • Emergency engine, 2500 kg, (0.2, 0, 2.5) m
Weights definition 3D preview.
Weights definition 3D preview.
Anteprima 3D della vista dei pesi.

Le posizioni dei pesi sono visualizzate nella vista 3D. Le annotazioni vengono rimosse quando lo strumento viene chiuso. Quando si preme OK i pesi vengono archiviati nella istanza Ship.

Serbatoi

I serbatoi devono essere costruiti su di una geometria solida, come per il modello della nave, quindi cominciare creando due geometrie solide a prua, una per lato della nave, che poi saranno convertite in istanze Tank (serbatoio). Normalmente le navi hanno un sacco di serbatoi, per carburante, acqua dolce, acqua salata, carico, ecc..

Creare la geometria

Per creare i serbatoi caricare il Modulo Part e creare un solido parallelepipedo (box).

È necessario modificare il parallelepipedo, selezionare quindi il box nell'albero Attributi e etichette e nella scheda Dati aprire la voce Placement e impostare la Position con x a 1.5 e z a -1. Modificare anche la lunghezza del box impostando il suo valore a 5.0 (notare che le unità possono essere in mm, ma non preoccuparsi di questo).

La geometria del serbatoio sarà costituita dalla parte comune del box e della geometria della nave, perciò nascondere l'istanza Ship e mostrare la geometria originale s60_IowaUniversity. Selezionare il box e s60_IowaUniversity e poi usare l'operazione booleana di intersezione per generare la geometria del serbatoio di dritta.

Generated tank geometry.
Generated tank geometry.
Geometria del serbatoio generato.

Per costruire il serbatoio di babordo basta selezionare la geometria di dritta e eseguire lo strumento specchio, selezionando XZ come piano di riflessione.

Per convertire la geometria dei serbatoi in una forma solida usuale, and recover our s60_IowaUniversity geometry, caricare il modulo Draft, poi selezionare la geometria del serbatoio di dritta e eseguire Upgrade. Ripetere l'operazione con la geometria del serbatoio di babordo. Si possono rinominare le geometrie con:

  • StarboardTankGeom
  • PortTankGeom

Ora si può anche eliminare il box, non serve più.

Creare le istanze serbatoio

Riattivare il modulo FreeCAD-Ship per rendere disponibile lo strumento generatore delle istanze serbatoio.

Tank instance generation tool icon.
Tank instance generation tool icon.
Icona dello strumento generatore delle istanze serbatoio.

Selezionare la geometria StarboardTankGeom e eseguire lo strumento generatore delle istanze serbatoio che apre la finestra per fornire alcuni dati. Impostare il livello di riempimento al 40%, e la densità a 925 kg/m³ (circa il peso del carburante). Quando si clicca su OK viene generata una nuova istanza denominata Tank. Si può rinominarla StarboardTank e nascondere StarboardTankGeom.

Ripetere lo stesso processo per generare PortTank.

View of generated weights.
View of generated weights.
Vista dei pesi generati.

La figura precedente mostra la barca di cui si vuole calcolare la curva di GZ.

Calcolare la curva di GZ

FreeCAD-Ship fornisce uno strumento per calcolare facilmente la curva di GZ.

GZ curve computation tool icon.
GZ curve computation tool icon.
Icona dello strumento di calcolo della curva di GZ.

Selezionare l'istanza Ship e eseguire lo strumento. La prima cosa che si vedere nel dialogo che viene aperto è una lista di tutte le istanze di serbatoi trovate nel documento attivo. Per utilizzarli entrambi cliccare sopra i serbatoi che sono evidenziati con uno sfondo diverso.

Per conoscere il dislocamento della nave e l'immersione risultante, premere Update displacement and draft e attendere un po' per avere i risultati dei calcoli. Si ottengono i seguenti dati:

  • Displacement = 37505.5 kg
  • Draft = 0.818664 m

La nave quindi si trova in una situazione di poco carico, dove l'immersione è inferiore a quella di progetto. Normalmente una bassa immersione implica una scarsa stabilità della nave. Dato che l'immersione dipende dalle condizioni di carico, se si intende davvero far operare la nave in queste condizioni, si può considerare di implementare delle cisterne di zavorra per aumentare l'immersione.

Inoltre, premendo sul pulsante Auto lo strumento calcola automaticamente l'assetto della nave, operazione che può richiedere circa un minuto. In questo caso la nave avrebbe un angolo di assetto di 0,95° (positivi di poppa), ma in questo esempio si lavora senza angolo di assetto (con 0°).

Lo strumento richiede anche che siano considerati gli angoli di rollio. Per conoscere il comportamento della nave con qualsiasi angolo impostare i seguenti valori:

  • 0 degrees starting roll angle.
  • 180 degrees ending roll angle.
  • 46 points. Oppure un punto ogni due gradi. Il calcolo di GZ può richiedere lunghi tempi di elaborazione, a seconda della complessità della geometria e del numero di punti richiesti, quindi impostare con attenzione questo ultimo valore.

Quando si preme OK lo strumento avvia l'elaborazione. Se si esegue FreeCAD da terminale è possibile vedere l'avanzamento. In pochi secondi si ottiene la curva di GZ.

Questo strumento utilizza pyxplot e anche ghostscript. Si può vedere dove è stato posizionato il file di output gz.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 alcuni file ausiliari:

  • gz.dat: Dati della curva GZ.
  • gz.pyxplot: Formato per pyxplot che permette di tracciare la curva.
  • gz.eps: Immagine in versione EPS.
  • gz.png: Immagine in versione PNG.

Quando lo strumento viene nuovamente eseguito i file vengono sovrascritti, quindi copiarli in un altro posto se si desidera preservarli.

Risultati

Resultant GZ curve.
Resultant GZ curve.
Curva di GZ.

Il valore massimo GZ è a 45°, ben al di sopra dei 30° richiesti dalla norma. Con un rollio di 30° GZ vale 0,25 m e il minimo richiesto è di 0,2 metri. L'area calcolata sotto la curva di GZ fino a 30° di sbandamento è di 0.065 m·rad, e fino a 40° è di 0.092 m·rad, entrambi i valori sono superiori a quelli richiesti. Tuttavia, l'area sotto la curva di GZ tra 30° e 40° di sbandamento è di 0.027 m·rad, cioè al di sotto del valore minimo richiesto dalle norme dell'IMO.

In queste condizioni di carico, per risolvere il problema, sarebbe necessario zavorrare la nave.

Inoltre, nel grafico si può vedere che, in queste pessime condizioni, la barca ha un GZ positivo per valori fino a un angolo di rollio di 95°, ma questo non è sufficiente per raggiungere i requisiti IMO, e questo dà un'idea di quanto sono severi i criteri di stabilità delle imbarcazioni.

Naturalmente questo esempio non è realistico (anche perché i serbatoi del carburante non possono essere collocati nella struttura del doppio fondo, o senza avere un doppio scafo), ma è un buon esempio per imparare ad utilizzare Ship.