Комплекс программ FREE!ship Plus/HydroNShip v.3.50+ относится к CAD/CAE среднего уровня и состоит из 25 автономных исполняемых внешних модулей CAE семейства HydroNShip и CAD программы со свободным исходным кодом на базе FREE!ship v2.6 по лицензии GNU GPL.
Предназначен для проектирования обводов корпуса судна с использованием NURBS технологии, расчетов по статике теории корабля, полного параметрического анализа ходкости и пропульсивных качеств судна и других расчетов гидродинамики судов и подводных аппаратов.
Геометрию корпуса судна можно создавать средствами FREE!ship или импортировать ее из других CAD программ (Maxsurf, Multisurf, Rhinoceros 3D, PolyCAD, Carena, Autoship и др.) в 3D форматах VRML, GEO, HUL, FEF и XYZ, а также экспортировать в иные программы CAD/CAE в 3D форматах STL, IGES, OBJ, GF, HLL, DXF, MLT, PAM, TXT.
По статике теории корабля производятся следующие расчеты:
- параметров погруженного объема корпуса и кривые элементов ТЧ;
- боковой и лобовой площади надводной части корпуса и координат их Ц.Т.;
- задание и расчет весовой нагрузки, координат Ц.Т. судна и автоматическая удифферентовка судна;
- определение параметров посадки и остойчивости для симметричных и несимметричных относительно ДП корпусов и вычисление деривационного момента при произвольных бортовых наклонениях:
- распределенной весовой нагрузки по длине (для расчетов общей продольной прочности);
- пантокарены, диаграммы статической остойчивости (ДСО), диаграммы динамической остойчивости (ДДО), критерия погоды K и других критериев;
- семейства строевых по шпангоутам (СПШ) и масштаба Бонжана;
- непотопляемости методами приема груза и исключения.
Общие требования к остойчивости судов определяются по правилам Российского морского регистра судоходства 1996 и 2010 года (IMO A.749), Регистра Судоходства Украины 2007 и правилам ГИМС 2006.
Расчёты ходкости в FREE!ship Plus базируются на данных систематических серийных испытаний моделей судов, содержащих 42 опубликованных методов и серий для расчета сопротивления корпуса 63 типов обводов и 18-ти винтовых диаграмм 6-и типов движителей и водометы фирмы Hamilton Waterjet.
Сопротивление движению и буксировочная мощность определяются:
- методами Delft и Holtrop-84 для парусных яхт и скоростных парусных судов;
- методом Kaper для каноэ и каяков;
- расчетом быстроходных круглоскулых катеров по диаграммам Володина, Нордстрема, де Гроота, SSPA (Швеция), NPL (Британия), 64 серии Тейлоровского бассейна;
- по методике Дубровского для водоизмещающих судов с большим удлинением, катамараны и тримараны;
- для речных грузовых, пассажирских, грузопассажирских, буксирных судов и толкачей по методу НИИВТа, ГИИВТа и ЛИВТа, а грузовых судов внутреннего и смешанного плавания (река-море) по методу НИИВТа;
- по методу Ерошина для промысловых судов (МРТ, СРТ);
- по диаграмме Неймана для буксиров, тральщиков и посыльных, траулеров;
- по диаграммам Брауна для судов скоростных водоизмещающих в конце режима плавания и в переходном режиме;
- для быстроходных и среднескоростных судов (контейнеровозы, трейлеровозы, лихтеровозы) по ОСТ 5.0181-75 (OCT) серия №1;
- для пассажирских и грузопассажирских двухвинтовых судов по ОСТ серия №2;
- для морских транспортных судов (универсальные сухогрузы, среднетоннажные танкеры, балкеры, транспортные рефрижераторы) по ОСТ серия №3, по методу Holtrop-1988(84) и Hollenbach-1998;
- для танкеров и рудовозов по ОСТ серия №4;
- для морских скоростных без цилиндрической вставки, буксиров, ледоколов и промысловых судов по близкому прототипу методами Гирса и Дубровина;
- CFD методом Митчелла для судов большого удлинения (L/B>7), катамаранов, тримаранов и пентамаранов (экспорт во внешний модуль Michlet и импорт результатов расчета волновой системы);
- для небольших водоизмещающих судов (типа траулеры и буксиры) по регрессионым методам van Oortmerssen -1971, Ridgeley-Nevitt-1967 и UBC-1993;
- для глиссеров по методам Седова-Перельмутра, Д.Савитского, Мерсиера-Савитс-кого, Клемента-Поупа, Клемента-Блаунта, М.Бунькова, Радойчича, Комптона и Робинсона ;
- регрессионный метод для расчета остроскулых катамаранов;
- для любых водоизмещающих судов методом с использованием данных модельных испытаний.
При расчете сопротивления есть возможность учесть сопротивление 11 типов выступающих частей судна, оценить влияние на сопротивление факторов внешней среды (ветер, волнение, обрастание, мелководье и др.) и рассчитать коэффициенты взаимодействия корпуса и движителей по формулам Холтропа-1988 и Папмеля.
При отсутствии 3D геометрии расчет площади смоченной поверхности для вычисления сопротивления возможен для 16 типов судов по формулам Мумфорда, Бенге, Семеки, Мурагина, Карпова, Афанасьева, Ерошина, Вашедченко-1985, Холтропа-1988, Lap-1954, Danckwardt -1969, Schneekluth - 1988, van Oortmerssen 1971 и для мегаяхт.
Для проектирования движителей включены следующие задачи:
- расчет и построение кривых действия гребных винтов серии В (Трооста) в свободной воде и предварительный расчет оптимального ГВ серии В;
- расчет и построение кривых действия гребных винтов серий И.А.Титова (T-4-35, T-4-58, T-4-75 ), В.Г. Мищкевича (M-4-65, M-4-75, M-4-85), Н.Ю. Завадовского (Z-4-85, Z-4-100), ЦНИИ-БИГС (ZM-5-70, ZM-5-85, ZM-5-100), B.K.Турбала (T-6-68, T-7-70, T-8-72 ), Звездкиной (ZV-3-50, ZV-3-80, ZV-3-110), ВФШ+НН (VIT-4-35, VIT-4-58, VIT-4-75), ВФШ+НН Каплан (KA-3-65+19a, KA-4-55+19a, KA-5-75+19a, KA-4-70+19a, KA-4-70+22, KA-4-70+24, KA-4-70+27), ЧПГВ ЦНИИ SPP-5-72 и ВРШ+НН E-4-57 (с приближенным расчетом ГДХ движителя и потребной мощности двигателя);
- расчет оптимального движителя для выбора двигателя (18 винтовых диаграмм серий В, М, Т, Z, CK-3 и др.) и выбор двигателя из БД (более 500 двигателей 5 типов);
- расчет элементов движителя для заданного двигателя;
- проверочный расчет на кавитацию методами Папмеля и Шенхерра;
- расчет общей прочности спроектированного ГВ в однородном и неоднородном потоке и выбор материала для изготовления винта;
- расчет паспортной диаграммы (диаграммы ходкости);
- расчет количества и характеристик водометов фирмы Hamilton Waterjet:
- расчет и построение геометрии спроектированного гребного винта серии В в форматах для импорта в SolidWorks и FREE!ship Plus.
По маневренности выполняются следующие задачи:
- расчет присоединенных масс корпуса панельным CFD методом (моделирование поверхности источниками-стоками) с учетом влияния расстояния до дна и угла дифферента, методом эквивалентного эллипсоида, а также для речных судов с учетом мелководья и циркуляции методом ЛИВТа;
- расчет аэродинамических характеристик надводной части корпуса (15 типов судов) с использованием регрессионного анализа экспериментальных данных Ишервуда и ОИИМФа;
- расчет устойчивости на курсе по методу Кларка-Гедлинга-Хайна, поворотливости и расчет циркуляции судна по методу Листера-Найта;
- расчет разгона, свободного торможения и активного торможения (реверса).
Также имеется мастер создания рулей, килей и килей с бульбом (более 100 симметричных профилей 8 типов) и расчетом их гидродинамических характеристик по циркуляционно-отрывной теории Федяевского К.К.
Все задачи по гидродинамике судна могут быть рассчитаны и без создания 3D геометрии как в аналогичной программе NavCAD и все исходные данные сохраняются в FBM файле.
Интеграция программ расчетов ходкости судна по методу Холтропа и другие методы в CAD программу дает возможность осуществлять оптимизацию обводов ТЧ по сопротивлению движению корпуса с использованием трансформации ТЧ методом Lakenby.
Комплекс CAD/CAE программ FREE!ship Plus/HydroNShip, в сочетании с его открытостью кода и бесплатностью, является великолепным инструментом, позволяющим разработать обводы корпуса, рассчитать гидростатику, остойчивость и ходкость, получить результаты приемлемой точности, и во многих случаях избежать дорогостоящих модельных испытаний.