CNorrbinTanker.h

#ifndef CNorrbinTanker_H
#define CNorrbinTanker_H
 
#include <Eigen/Eigen>
 
#include <fhsim/simobject/SimObject.h>
#include <fhsim_environment/BodyFlowInteraction.h>
#include <fhsim_environment/EnvironmentProvider.h>
#include <fhsim_environment/WakeSourceSet.h>
#include <string>
 
 
class CNorrbinTanker : public SimObject
{
   public:
   EIGEN_MAKE_ALIGNED_OPERATOR_NEW;
 
   CNorrbinTanker(std::string sSimObjectName, ISimObjectCreator* pCreator);
 
   void FinalSetup(const double T, const double* const X, ISimObjectCreator* const creator);
 
   void OdeFcn(const double dT, const double* const adX, double* const adXDot) const;
 
   void PreOdeFcn(double T, const double* X) override;
 
#ifdef FH_VISUALIZATION
   virtual void RenderInit(Ogre::Root* const ogreRoot, ISimObjectCreator* const creator);
 
   virtual void RenderUpdate(const double T, const double* const X);
#endif
 
   static double* tanker_CX; // wind drag coefficient surge
   static double* tanker_CY; // wind drag coefficient sway
   static double* tanker_CN; // wind drag coefficient yaw
   static double* tanker_CK; // wind drag coefficient roll
 
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> DWT;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> DISPL;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Lpp;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> B;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> D;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> TT;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> U0;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> RPM0;
 
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> T;
 
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Xdu;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Xuu;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Xvr;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Xvv;
 
   Eigen::Matrix<double, 3, 9> Xccdd;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Xccbd;
 
 
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Xduz;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Xuuz;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Xvrz;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Xvvzz;
 
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Ydv;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Yur;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Yuv;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Yvv;
 
   Eigen::Matrix<double, 3, 9> Yccd;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Yccbbd;
 
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Yt;
 
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Ydvz;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Yurz;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Yuvz;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Yvvz;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Yccbbdz;
 
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> kk_Ndr;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Nur_xg;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Nuv;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Nvr;
 
   Eigen::Matrix<double, 3, 9> Nccd;
 
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Nccbbd;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Nt;
 
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Ndrz;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Nurz;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Nuvz;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Nvrz;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Nccbbdz;
 
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Tuu;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Tun;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Tnn;
 
   // C equation
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Cun;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Cnn;
 
   // Q equation
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> kk_Qn;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Qf;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Quu;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Qun;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Qnn;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Qn;
   Eigen::Matrix<double, 1, 9> Qmu;
 
   protected:
   int m_indexStateRPM;
   int m_indexStateDelta;
   int m_indexStateVelocity;
   int m_indexStateOmega;
   int m_indexStateRotation;
   int m_indexStatePosition;
   double m_rhoWater; 
 
   class TankerCaster final : public environment::wake::PropelledObject
   {
      public:
      explicit TankerCaster(const CNorrbinTanker& tanker)
          : m_tanker(tanker)
      {
      }
 
      environment::wake::WakeCastState Reference(double T, const double* X) const override;
      void CurrentLoad(double T, const double* X, const double freeStream[3], const double flowDir[3], double force[3], double& frontalArea,
          double rearCentre[3]) const override;
      environment::wake::PropellerJetInput PropellerJet(double T, const double* X) const override;
 
      private:
      const CNorrbinTanker& m_tanker;
   };
 
   TankerCaster m_caster; 
   environment::wake::BodyFlowInteraction m_flow; 
   double m_propellerDiameter    = 0.0; 
   double m_propellerPosition[3] = {0.0, 0.0, 0.0}; 
 
   void SetUpWakes(ISimObjectCreator* creator);
 
   void HullInflow(double T, const double* X, double current[3]) const;
 
   virtual const double* Position(const double dT, const double* const adX);
   virtual const double* Velocity(const double dT, const double* const adX);
   virtual const double* Rotation(const double dT, const double* const adX);
   virtual const double* Omega(const double dT, const double* const adX);
 
   ISignalPort* m_InEngineControl;
   ISignalPort* m_InRudderControl;
 
   double comp_beta(double u, double v) const;
   double comp_c(double u, double n) const;
   double comp_ndot(double u, double n, double my) const;
   double compute_gT(double u, double n) const;
 
   double rudder_gln(double beta, double c, double delta, double z) const;
   double rudder_gy(double beta, double c, double delta, double z) const;
   double rudder_gx(double beta, double c, double delta) const;
 
   double comp_Yuv(double z) const;
   double comp_m11(double z) const;
   double comp_m22(double z) const;
   double comp_m33(double z) const;
   double nlin_N(double u, double v, double r, double z) const;
   double nlin_Y(double u, double v, double r, double z) const;
   double nlin_X(double u, double v, double r, double z) const;
   double HullSurgeLoad(double u, double v, double r, double z) const;
 
   public:
   bool HasJacobians() const override;
   void OdeJacobian(double simTime, const double* X, double* J, int nStates) override;
   int GetJacobianSparsity(int nStates, int* rowPtr, int* colIdx) override;
 
   unsigned int m_tankerType;
   unsigned int m_rudderType;
 
   ISignalPort* m_pInForce; 
   ISignalPort* m_pInTorque; 
 
   environment::EnvironmentProvider* m_Environment;
 
#ifdef FH_VISUALIZATION
   std::string m_sMaterial; 
   std::string m_sMeshName; 
   double m_dScale; 
   Ogre::Entity* m_pRenderEntity; 
   Ogre::SceneNode* m_pRenderNode; 
   Ogre::SceneManager* m_pSceneMgr; 
 
   void AttachHullMesh(const Ogre::Vector3& userScale);
#endif
};
 
 
#endif