一种船艏锚系设计起抛锚模型验证方法
【专利摘要】本发明公开一种船艏锚系设计起抛锚模型验证方法，依次包括以下步骤：(1)初始设计；(2)模型的数字化制造；(3)搭建起抛锚模型实验台；(4)将实验结果与预期结果对比。本发明通过综合计算机技术进行数字化设计以及后续修改设计，大大提高设计效率，节省设计周期，当需要进一步改进设计的时候，本发明也会显示出明显的优越性。
【专利说明】
一种船艏锚系设计起抛锚模型验证方法
技术领域
[0001] 本发明涉及船舶设计制造技术，具体涉及一种船艏锚系设计起抛锚模型验证方 法。
【背景技术】
[0002] 当前船艏锚系设计大多依然是传统设计、经验设计，依据二维设计图纸直接生产 制造锚系零件，进行木模试验或者钢模试验。由于零件模型的加工和修改较为繁琐导致整 个产品的制造周期很长。而且，目前制造锚系零件时没有将本发明中所述的将三维软件设 计和制造结合起来使用。
【发明内容】
[0003] 发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种船艏锚系设 计起抛锚模型验证方法，将新技术新方法综合运用到当前船艏锚系设计中的起抛锚模型试 验中，改进当前的锚系设计时最终需要繁琐复杂的木模或者钢模试验的方法，本发明所设 计的船艏锚系设计起抛锚模型验证方法，与传统的设计方法相比更加方便快捷，提高设计 效率，缩短设计周期。
[0004] 技术方案:本发明的船艏锚系设计起抛锚模型验证方法依次包括以下步骤：
[0005] (1)初始设计:采用数字化三维软件（例如UG、Pro/E和SolidWorks等）建立实体模 型，即通过计算机技术设计锚系实验中所需的零件模型，在保证零件的外观轮廓的同时赋 予零件的材质属性，零件模型的材质选择要依据试验目的和试验要求，零件模型的大小比 例要依据试验环境、试验场地以及设备性能等来选择；
[0006] (2)模型的数字化制造:将包含零件模型完整信息的文件，导入支持模型的数字化 制造的仪器中（例如3D打印机等），依据设计时的要求选择塑料或金属粉末通过熔积成型或 激光烧结的方法制造零件的实体模型；
[0007] (3)搭建实验台：已经制造出的锚系零件模型包含锚、锚杆卸扣、锚链、转环、锚唇、 锚链筒和导链滚轮等模型，依据设计图纸进行安装，在起抛锚过程中以电机作为动力源，获 得完整的试验装置，锚链在电机的牵引作用下模拟实际起抛锚过程；
[0008] (4)将实验结果与预期结果对比：如果实验结果符合预期，则设计合理，如果试验 结果与预计有差距则说明需要修改设计，循环试验流程步骤(1)。
[0009] 进一步的，所述步骤(2)中将包含模型尺寸和材质等信息的模型数据导入支持模 型的数字化制造的设备中，根据实际情况的需要，从塑料和多种金属等原材料中选择所需 的加工材料，根据试验环境、试验场地以及设备性能等来选择适宜的比例进行制造零件模 型。
[0010] 进一步的，所述步骤(3)中，根据实际安装情况进行模型起抛锚试验，通过观测起 抛锚运动过程以及锚的最终贴合状态，用以验证锚唇外观形状的设计、锚链筒倾斜角度Φ 的设置以及锚唇安装的位置等是否合理，以及在出现设计不能完全满足设计目标如出现卡 锚、贴合不可靠等现象时可依据试验结果及所测得的数据为后续修改设计提供修改依据和 指导修改方向。
[0011] 进一步的，所述步骤(4)中，锚系零件起抛锚模型试验在试验时会有不同的侧重 点，锚链筒角度会影响起抛锚卡锚情况，锚唇的外轮廓会影响锚最终的贴合情况。理想情况 是起抛锚运动过程平稳，不发生卡锚现象，锚的最终贴合可靠稳定。在试验过程中要观察起 抛锚的运动过程是否平稳，是否发生卡锚现象，锚的最终贴合是否稳定可靠。为了重复观察 试验过程和留存数据可通过录像的形式记录下来。如果试验结果显示设计的模型在起抛锚 过程中出现问题，如出现卡锚现象、锚最终贴合时与锚唇之间有距离等现象，要如实记录， 测量试验时锚链筒的实际角度、锚与锚唇之间的距离。根据测量结果去修改初始设计中模 型的参数，以期能满足设计目标。
[0012] 有益效果:使用本发明中的起抛锚模型验证方法，对初始设计进行验证或修改，将 改变当前艏锚系零件的设计流程。通过计算机技术进行数字化设计以及后续修改设计，技 术成熟且方便快捷。将设计好的已经赋予零件基本属性的模型输入到数字化制造设备中， 选择需要的材料生产制造。
[0013] 本发明中所述的模型验证方法及设计流程大大提高了设计效率，节省了设计周 期。若当前设计不能满足要求需进一步改进设计的时候，该设计方法在便捷性及实时性方 面也会显示出明显的优越性。
[0014] 本发明不仅适用于新产品的开发设计，而且对于已制造的锚系零件进行修改设计 时，通过逆向工程技术对零件进行三维扫描，经过处理分析得到所需零件的模型，使用相关 的软件技术对零件模型进行修改设计，再根据本发明中所述的验证方法进行试验。
[0015] 综上所述，本发明通过综合运用数字化设计和制造技术，大大提高设计效率，节省 设计周期，当需要进一步改进设计的时候，本发明也会显示出明显的优越性。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明的验证流程图；
[0017] 图2为实施例中模型制造完成后进行试验时的装配图；
[0018] 图3为实施例中试验时理想中的锚系零件最终贴合示意图；
[0019] 其中，Φ是指锚链筒张开角度，F是指牵引力。
【具体实施方式】
[0020] 下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施 例。
[0021] 实施例1:
[0022] 如图1至图3所示，本实施例中的一种船艏锚系设计起抛锚模型验证方法，依次包 括以下步骤：
[0023] (1)初始设计:采用UG、Pro/E、SolidWorks等数字化三维软件建立实体模型，即通 过计算机技术设计锚系实验中所需的零件模型，在保证零件的外观轮廓的同时赋予零件的 材质属性。零件模型的材质选择要依据试验目的和试验要求，零件模型的大小比例要依据 试验环境、试验场地以及设备性能等来选择，实际制造中可选择1:1、1:2、1:5的比例。如果 条件允许尽量原型制造零件模型，以真实模拟实际运动情况；
[0024] (2)模型的数字化制造:将包含零件模型完整信息的文件，导入支持模型的数字化 制造的仪器中。依据设计时的要求选择塑料或金属粉末通过熔积成型或激光烧结的方法制 造零件的实体模型；将包含模型尺寸、材质等信息的模型数据导入支持模型的数字化制造 的设备中，根据实际情况的需要，从塑料和多种金属等原材料中选择所需的加工材料，根据 试验环境、试验场地以及设备性能等来选择适宜的比例进行制造零件模型。
[0025] (3)搭建实验台：已经制造出的锚系零件模型包含锚、锚杆卸扣、锚链、转环、锚唇 1、锚链筒2、导链滚轮等模型，依据设计图纸进行安装。在起抛锚过程中以电机作为动力源， 获得完整的试验装置。锚链在电机的牵引作用下模拟实际起抛锚过程。根据实际安装情况 进行模型起抛锚试验，通过观测起抛锚运动过程以及锚的最终贴合状态，用以验证锚唇1外 观形状的设计、锚链筒2倾斜角度Φ的设置以及锚唇1安装的位置等是否合理，以及在出现 设计不能完全满足设计目标如出现卡锚、贴合不可靠等现象时可依据试验结果及所测得的 数据为后续修改设计提供修改依据和指导修改方向。
[0026] (4)将实验结果与预期结果对比：锚系零件起抛锚模型试验在试验时会有不同的 侧重点，锚链筒2角度会影响起抛锚卡锚情况，锚唇1的外轮廓会影响锚最终的贴合情况。理 想情况是起抛锚运动过程平稳，不发生卡锚现象，锚的最终贴合可靠稳定。在试验过程中要 观察起抛锚的运动过程是否平稳，是否发生卡锚现象，锚的最终贴合是否稳定可靠。为了重 复观察试验过程和留存数据可通过录像的形式记录下来。如果试验结果显示设计的模型在 起抛锚过程中出现问题，如出现卡锚现象、锚最终贴合时与锚唇1之间有距离等现象，要如 实记录，测量试验时锚链筒2的实际角度、锚与锚唇1之间的距离。根据测量结果去修改初始 设计中模型的参数，以期能满足设计目标。如果实验结果符合预期，则设计合理，如果试验 结果与预计有差距则说明需要修改设计，循环试验流程步骤(1)。
【主权项】
1. 一种船艏锚系设计起抛锚模型验证方法，其特征在于:依次包括以下步骤： (1) 初始设计:采用数字化三维软件建立实体模型，即通过计算机技术设计锚系实验中 所需的零件模型，在保证零件的外观轮廓的同时赋予零件的材质属性，零件模型的材质选 择要依据试验目的和试验要求，零件模型的大小比例要依据试验环境、试验场地以及设备 性能等来选择； (2) 模型的数字化制造:将包含零件模型完整信息的文件，导入支持模型的数字化制造 的仪器中，依据设计时的要求选择塑料或金属粉末通过熔积成型或激光烧结的方法制造零 件的实体模型； (3) 搭建实验台：已经制造出的锚系零件模型包含锚、锚杆卸扣、锚链、转环、锚唇、锚链 筒和导链滚轮模型，依据设计图纸进行安装，在起抛锚过程中以电机作为动力源，获得完整 的试验装置，锚链在电机的牵引作用下模拟实际起抛锚过程； (4) 将实验结果与预期结果对比：如果实验结果符合预期，则设计合理，如果试验结果 与预计有差距则说明需要修改设计，循环试验流程步骤(1)。2. 根据权利要求1所述的船艏锚系设计起抛锚模型验证方法，其特征在于：所述步骤 (2) 中将包含模型尺寸和材质信息的模型数据导入支持模型的数字化制造的设备中，根据 实际情况的需要，从塑料和多种金属等原材料中选择所需的加工材料，根据试验环境、试验 场地以及设备性能等来选择适宜的比例进行制造零件模型。3. 根据权利要求1所述的船艏锚系设计起抛锚模型验证方法，其特征在于：所述步骤 (3) 中，根据实际安装情况进行模型起抛锚试验，通过观测起抛锚运动过程以及锚的最终贴 合状态，用以验证锚唇外观形状的设计、锚链筒倾斜角度Φ的设置以及锚唇安装的位置是 否合理，以及在出现设计不能完全满足设计目标如出现卡锚、贴合不可靠等现象时可依据 试验结果及所测得的数据为后续修改设计提供修改依据和指导修改方向。4. 根据权利要求1所述的船艏锚系设计起抛锚模型验证方法，其特征在于：所述步骤 (4) 中，实验结果的预期理想情况是起抛锚运动过程平稳，不发生卡锚现象，锚的最终贴合 可靠稳定;如果试验结果显示设计的模型在起抛锚过程中出现问题，如出现卡锚现象、锚最 终贴合时与锚唇之间有距离等现象，要如实记录，测量试验时锚链筒的实际角度、锚与锚唇 之间的距离，根据测量结果去修改初始设计中模型的参数，以期能满足设计目标。
【文档编号】G06F17/50GK105947107SQ201610294553
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】刘志强, 孙琦, 奚浩, 纪飞飞, 钱兴达
【申请人】江苏科技大学