文档介绍：课题六
§7—1 概述
一、型线设计在船舶设计中的地位:
船舶型线是关系到船舶的技术性能和经济指标的全局性设计之一,对新船设计的成败有重要的影响。
1 船舶的静力和动力性能,大多与船体型线有关,包括浮态、稳性、快速性、操纵性、耐波性等
阻力:取决于船舶型线(兴波阻力、粘压阻力)
稳性:横剖面特征是U型还是V型,对船舶的浮心高度和横稳性高度有很大的影响。
2 总布置包括船舶主体内舱室的布置,特别是尾机型船舶或尾部型线复杂的船舶的机舱布置,甲板面积及甲板上的设备和舱室布置
3 结构与工艺结构上强度、振动是否合理,施工是否方便。
二、型线生成方法
1 优秀母型船改造
2 模型系列资料
3 数学方法生成。
线框生成:通过母型船交换或船型系数生成型值表,从型值表中读取数据,选用二维样条函数进行型线拟合,生成横剖线、水线、纵剖线等。
曲面生成:
利用给定的空间点列构造B样条曲面,通过适当调整特征网格,用交互设计的方法控制曲面。
利用支撑软件,通过B样条曲线,生成船体曲面片,将各曲面片连接成一个完整的船体曲面。
实体模型生成:
先生成曲面,再通过曲面围出船体实体模型。先生成实体毛坯,利用生成的曲面进行切割,及倒、圆角等机械加工手段,将实体模型毛坯加工成船体实体模型。
三、国内外计算机辅助型线设计系统
国外:
挪威 AUTOKON (二维线框造型)
西班牙 FORAN (二维线框造型)
瑞典 VIKING
TRIBON (曲面造型)
英国 HULLTEC (曲面造型)
美国 ISDP CATLA
芬兰 NAPA (曲面造型)
CADMATIC (曲面造型)
荷兰 NUPAS (曲面造型)
日本 HZS (三维线框造型)
国内:
上海造船工艺所 CSH (二维线框造型)
中国船舶工业总公司 CASIS/CAMS
上海交大和大连理工 MPSDS
武汉理工长江大中型客船CAD (二维线框造型)
上海船舶运输研究所 CAES/CAD (三维线框造型)
SDICAD (实体造型)
四、型线图的作用
①、型线图表达的形状
我们知道,我们的型线图表达的是船体的表面形状,反映了船体曲面的变化情况。但是,钢板有一定的厚度,且厚度也是随位置不同而不同,型线图是表达的钢板的外表面还是内表面的呢?
外表面
内表面
船体的外板表面有外表面和内表面之分,甲板也有上表面和下表面之分。对于金属船体而言,型线图所表达的形状是外板内表面和甲板下表面的形状。
我们所绘制的型线图是船体型表面的形状。
②、型线图的作用
型线图是船舶设计阶段重要的图文文件,它有很重要的作用。
1)可以表征船体的形状和大小。
2)是计算船舶航海性能的重要依据。
3)是绘制后续船体其它图样的依据。
4)是进行船体放样的依据。
总之,型线图是船舶设计建造的第一个重要图样文件,其决定了船舶的形状大小和性能,是船舶建造的基础。
③、型线图的由来
引例1、圆柱体表面形状是如何形成的?
引例2、球体表面形状是如何形成的?
由上面两个例子我们可以看出,其表面形状可以由一定的曲面沿着某轴移动或旋转得来的。
针对曲线面而言,曲面可以分为直线面和曲线面两大类。上述的圆柱面就是直线面,而球体表面就是曲线面。
对于曲线面而言,上述的球体表面曲线在绕轴旋转的过程中,曲线的形状和大小都没有发生改变,我们成这一类曲面为定线曲面;反之,如果曲线的形状或大小在旋转的过程中发生了改变,则称所得曲面是变线曲面。
对于船体曲面而言,我们不难发现,其表面的形状沿高度、长度及宽度方向都有变化,所有船体曲面属于变线曲面的范围。
甲板表面可以近似的认为是定线曲面。
船体外形表面是变线曲面。
④、船体型表面的绘制原理
通过上面的讨论我们可以知道,对于定线曲面可以通过给出决定曲面性质的几何要素以及曲面外形轮廓的投影就可以定出曲面的形状。
但是,对于变线曲面仅仅依靠这些就不能如实反映其真实形状和尺寸了。
我们知道,船体曲面是一个有三维曲度的变线曲面,对于这种变线曲面,应该如何反映其表面的形状及其变化的情况呢?