HullGen

Dlaczego wczesny etap projektowania kadłuba trwa tak długo

Wczesny etap projektowania kadłubów jest dziś zbyt wolny, kosztowny i ogranicza liczbę sprawdzanych wariantów.

Klasyczny workflow wymaga wielu iteracji i kosztownych analiz CFD, czyli symulacji przepływu wody wokół kadłuba. W efekcie zespoły projektowe porównują zbyt mało wariantów, a błędne decyzje wychodzą na jaw dopiero na późnych, drogich etapach projektu.

W przypadku jednostek morskich cywilnych i wojskowych ma to bezpośrednie konsekwencje. Geometria kadłuba wpływa na opór, zużycie energii, zasięg, stabilność i zachowanie jednostki w konkretnym profilu misji.

HullGen 1.0 w liczbach

Interfejs HullGen 1.0 — parametry wejściowe, wizualizacja 3D wygenerowanego wariantu i przegląd parametrów wynikowych.

Cztery kroki

• 1

  Ustawienia wejściowe

  Użytkownik narzuca swoje ograniczenia geometrii kadłuba, na przykład szerokość i wysokość boczną, oraz definiuje cele optymalizacyjne.

• 2

  Generowanie wariantów

  System w iteracyjny sposób generuje kolejne warianty kształtów kadłuba, poruszając się w uporządkowanej przestrzeni parametrycznej i szukając kształtów najlepiej dopasowanych do zadanych celów. Odrzuca przy tym rozwiązania błędne geometrycznie.

• 3

  Wstępna ocena

  Powstaje w ten sposób zadana liczba wersji kadłuba, na przykład dziesięć, które można porównać pod kątem celów optymalizacyjnych. Każdy wariant jest prezentowany w postaci wizualizacji 3D, razem z przeglądem wszystkich jego parametrów wydajnościowych.

• 4

  Wynik gotowy do dalszej pracy

  Użytkownik otrzymuje pakiet: geometrię 3D kadłuba (plik STL lub STP), log przebiegu, parametry wejściowe i wyjściowe oraz identyfikator (seed) umożliwiający pełną odtwarzalność. Geometria jest gotowa do importu w narzędziach CFD i środowisku CAD.

Gdzie jesteśmy dziś

HullGen 1.0 znajduje się na poziomie TRL 4. Oznacza to działający zintegrowany demonstrator technologii w środowisku laboratoryjnym. Nie jest to jeszcze gotowy produkt wdrożeniowy.

Podstawowe elementy systemu działają połączone w jeden ciąg: sieć neuronowa wytrenowana na bazie 30 tys. kadłubów, algorytm optymalizacji wielokryterialnej, kontrola ograniczeń sprawdzająca, czy kadłub ma sens geometryczny, oraz eksport i raportowanie.

Obecna wersja pokazuje, że możliwe jest przejście od wybranych parametrów wejściowych do wygenerowanych i porównywalnych wariantów kadłuba w czasie liczonym w sekundach. Przykładowy wynik pracy: wariant kadłuba o ok. 27% niższym oporze falowym w analizowanym punkcie pracy (11 km/h); to wynik wewnętrzny, przed niezależną walidacją CFD i eksperymentalną.

Pokazujemy narzędzie, które może skrócić wczesną fazę eksploracji projektowej i przygotować lepszy materiał wejściowy do dalszych analiz. HullGen nie zastępuje pełnej ścieżki projektowej, pełnego środowiska CAD/CFD, finalnych analiz CFD ani końcowej walidacji wymaganej przed wdrożeniem.

Co dziś znaczy dla nas walidacja

Na obecnym etapie walidacja oznacza dla nas cztery konkretne rzeczy:

• Powtarzalność

  te same parametry prowadzą do tego samego wyniku w granicach zdefiniowanej tolerancji.

• Audytowalność

  każdy przebieg jest logowany i odtwarzalny.

• Kontrola geometrii

  system nie promuje rozwiązań fizycznie nieuzasadnionych.

• Porównanie z referencją

  wynik zestawiany z danymi referencyjnymi w jasno określonym zakresie zastosowania.

Co budujemy teraz

Obecnie budujemy HullGen 2.0 w nowej architekturze, z myślą o małych bezzałogowych jednostkach ślizgowych (USV).

W ramach prac planujemy przeprowadzić w przyszłości niezależną walidację we współpracy z Centrum Techniki Okrętowej: symulacje CFD i badania basenowe na modelach fizycznych.

Podpisane listy intencyjne z Open Sea i Afleet potwierdzają wstępne zainteresowanie wykorzystaniem naszej technologii w obszarze jednostek bezzałogowych.

Gdzie HullGen daje największą wartość

Obszarem zastosowania HullGen jest projektowanie i optymalizacja kształtów kadłubów jednostek pływających.

HullGen może wspierać zespoły projektowe stoczni oraz zespoły badawczo-rozwojowe w szybszym przechodzeniu przez większą liczbę wariantów kształtów, zanim zostaną uruchomione bardziej kosztowne analizy. W efekcie oznacza to lepiej dopasowaną jednostkę do konkretnego zadania przy niższym czasie projektowania i niższym koszcie kolejnych iteracji.

Dla końcowego odbiorcy lepsze dopasowanie kadłuba do konkretnych warunków pracy przekłada się na mniejsze zużycie energii, większy zasięg, stabilność i zdolność realizacji misji.

Obszary zastosowań

• Jachty rekreacyjne i statki komercyjne

• Statki specjalne i techniczne

• Małe jednostki bezzałogowe (USV) — w zakresie budowanej wersji HullGen 2.0

Zobacz HullGen w działaniu

Istnieje możliwość zapoznania się z aktualnym stanem demonstratora technologii HullGen. Demo pokazuje sposób pracy narzędzia, logikę optymalizacji oraz formę wyniku, a nie finalny produkt enterprise.

Obecne demo służy do pokazania kierunku technologicznego i architektury procesu. Jeszcze nie wszystkie elementy pełnej walidacji i symulacje wysokiej wierności są zintegrowane. Część obecnych predykcji ma charakter Proof of Concept i będzie rozwijana w kierunku większego oparcia o kolejne dane i bardziej zaawansowane symulacje.

W trakcie prezentacji pokazujemy:

• ustawienie parametrów wejściowych,

• uruchomienie procesu optymalizacji,

• wczesną wizualizację wygenerowanego wariantu,

• przegląd parametrów wynikowych, w tym przebieg oporu w zależności od prędkości,

• porównanie parametrów wynikowych do podobnych jednostek z bazy,

• eksport wyników, w tym plik STL lub STP.

Omawiamy przy tym aktualny stan rozwiązania, zakres sensownego użycia oraz nasze plany rozwoju.