船体放样与号料

1、 第二章 船体放样与号料 第二章 船体放样与号料 放样：将图纸上按一定缩尺比例绘制的船舶 型线图，放大成1：1的实尺图样。 放样方法：手工放样和数学放样 船体放样的内容： 1理论型线放样 2肋骨型线放样 3船体结构线放样 4船体构件展开 5提供后续工序所需资料 第二章 船体放样与号料 船体构件号料，就是依据放样提供的构 件样板、草图、样杆和数据，在平直的 钢板和型材上划出构件的切割线及加工 线等。同时，还要在材料上合理的排列 各构件图样，以求省料省工，这一工作 称为套料。 2-1 船体型线放样 一、理论型线放样 船体理论表面：对于钢质船舶，是指船 体骨架外缘所构成的曲面（不包括外板 及甲板的厚

2、度）。 1格子线的绘制 型线图上的格子线：各组船体型线在相 应投影面上的投影线。是型线放样中测 量尺寸的基准。 1格子线的绘制 （1）激光经纬仪 （2）用激光经纬仪绘制直线（基线） （3）用激光经纬仪作直线的垂线 2梁拱曲线的绘制 梁拱曲线：甲板型表面与横剖面的交线 梁拱高度：H=B/50B/100 常用的梁拱曲线：抛物线型、圆弧型、 折线型 （1）抛物线型梁拱曲线 图 2-4 抛物线型梁拱曲线的绘制 OA=B/2 OC=H 四等分OA得d，e，f 四等分AD得1，2，3 H （2）圆弧型梁拱曲线 2 22 2 8282 BHBH yx HH 图2-5 圆弧型梁拱曲线的几何关系 简化为: 2

3、2 x yH R 图2-6 甲板梁拱样板 求得梁拱曲线后即可钉制梁拱样板。 3甲板中心线的绘制与光顺 各站的梁拱高度，是甲板中线处相对于 甲板边线处的甲板高度差。 在划有各对应站线的甲板边线交点之上， 得各站甲板中线高度，如图27所示。 用样条光顺地连接这些高度点，即得甲 板中线。 图2-7 甲板中线的绘制 4型线光顺的原则与要求 一般的，不存在不应有得凹凸现象得曲 线（曲面），称为光顺（或光滑）的曲 线（曲面），使不光顺的曲线（曲面） 成为光顺的这一过程称为光顺工作，简 称光顺。 型线光顺：放样时按照型值表给定的型 值绘制型线，对该型线进行修改，以求 得到光顺的型线。 为保证船体型线光顺的正

4、确、有效，则 应满足以下基本要求：关顺性和一致性 原则 （1）船体曲面上任一点在三个投影图上 的型值必须相互吻合，即保持一致性， 其型值误差不得大于2mm； （2）所有的型线必须是关顺的； （3）型线修改关顺后，各点型值应尽量 接近原设计型值，以免影响船舶性能。 船体型线的光顺，通常是以横剖线图为 主要光顺对象，这种横向型线间的协调 性正是纵向型线（水线及纵剖线）光顺 性的间接表现，如图28和29所示就 是型线协调性与光顺性之间关系的实例。 若该纵剖线是光顺的，斜率的变化应符 合逐步递增、逐步递减或逐步递增（递 减）到逐步递减（递增）的变化规律。 图2-8 光顺的纵剖线 ab bc cd de

5、 ，且斜率变化是逐渐的，因此， 可初步判断该纵剖线是光顺的 图2-9 不光顺的纵剖线 abbccdde abbccdde ，显然，表明该纵剖线是不光顺的， ，则该纵剖线将趋于光顺。 并且，从横剖线图上初步判断：若c点的高度减小，使 5型线绘制及光顺步骤 型线的绘制是根据船体型线图给出的型 值和尺寸数据，在相应得放样格子线上 标出各型线点，然后按型线光顺得原则 和要求，用样条进行光顺并绘制出光顺 得型线步骤为： 1）外型线的绘制及关顺 （1）在纵剖线图上绘制并光顺首、尾轮 廓线、甲板边线和折角线； （2）在半宽水线图上绘制并光顺甲板别 线和折角线； （3）用样杆将纵剖线图及半宽水线图 上甲板边线

6、、折角线的高度及半宽型值 转录到横剖线图上，进行三向光顺，最 后绘出光顺后的甲板边线和折角线； （4）绘制梁拱曲线并钉制梁拱样板， 然后在纵剖线图上绘制甲板中线。 2）在纵剖线图上，按照型线光顺的原 则与要求，绘制并光顺各站横剖线。 3）在半宽水线图和纵剖线图上绘制并 光顺水线和纵剖线 4）在横剖线图上作一根或多根斜剖线 进行光顺性检验，再次修顺型线。 二、肋骨型线的放样 肋骨型线放样，对船体建造有着重要的 作用： 它直接尾船体横向构件提供型线，也是 船体型表面的具体实现的保证；为船体 外板和其他构件的放样、展开、制作样 板、下料、加工和装配等提供依据；可 为首柱、轴出口等局部复杂型线的放样

7、及光顺提供方便。 三、尾轴出口处型线的放样 尾轴的数量和布置形式如图2-10所示： 1）轴中心线在中线面上，并与基平面 平行图（a）； 2）轴中心线在中线面上但与基平面成 一倾角图（b）； 3）轴中心线在船体两侧，平行于中线 面和基平面图（c）； 4）轴中心线在船体两侧，平行于中线 面，但于基平面成一倾角图（d）； 5）轴中心线在船体两侧,平行于基平面， 但与中线面成一倾角图（e）； 6）轴中心线在船体两侧,与中线面和基 平面都成一倾角图（f）。 1尾轴出口处肋骨型线光顺的要求 尾轴出口处肋骨型线的放样，既要保证轴壳 本身的光顺性，又要保证轴壳纵向及横向都 能与船体曲面光顺过渡。 为了满足轴壳

8、横向与船体曲面光顺过渡的要 求，放样时只要求出轴壳在相应肋骨处的圆 弧半径，以相应的轴心为圆心作圆弧，并用 反圆弧将其与原肋骨线光顺连接即可； 为了满足轴壳纵向光顺的要求，通常是通过 作纵向斜剖面来光顺和检验，而这又是求取 圆弧半径的重要手段。 所选择的纵向斜剖面必须满足： （1）其在横剖线图上的投影直线应通 过尾轴的轴心，即通过轴壳圆弧的所 有圆心； （2）在横剖线图上的投影直线应垂直 于轴壳开始凸起处的原始肋骨线，使 其贯穿整个轴壳板，以便求取轴壳在 各肋骨线处的全部圆弧半径。 图2-11 尾轴出口处肋骨型线放样 样棒 2尾轴出口处肋骨型线放样的方法和步骤 根据设计提供的图纸，以知轴中心线

9、在 船图两侧，且与中线面和基平面平行， 又知轴壳在8肋骨处的半径R8，轴壳 从1211肋骨之间某处开始凸起， 到8肋骨止。 （1）在横剖线图上绘出轴中心线的投 影，如图a）所示； （2）在横剖线图上，过轴心点O作12 肋骨线的垂涎，得到； （3）在横剖线图上各原肋骨线与直线的 交点到基准点A的距离，用样杆转录到纵 剖线图的各对应肋骨线上，再用样条将各 点连成光顺的曲线； （4）在图b）上，在8肋位，由轴中心 向下取R8，过B点作直线或曲线与些剖现 光顺过渡； （5）以O位圆心作圆弧，分别以各半径作 圆弧，圆弧两端接近对应的肋骨线； （6）以同样的方法作反圆弧，最后将各 反圆弧的圆心连成关顺曲线

10、。 四、首柱放样 1首柱放样必须满足的光顺条件： （1）各首圆弧曲线必须与相应的曲线,折角 线，甲板边线和舷墙顶线等光顺地连接； （2）首柱中心线一定在中线面上且必须光 顺； （3）各水线,折角线，甲板边线和舷墙顶线 与相应首圆弧相切的切点所连成的首圆弧切 线必须是关顺的，如图2-12所示； （4）通过各首圆弧的任意剖线及直剖线必 须是光顺的。 图2-12 首柱及光顺要素 1绘制首圆弧 1）作首圆弧折角线 2）求首圆弧半径 3）作首圆弧半径曲线，并检验其光顺性 4）用上述光顺所得的首圆弧半径和圆心 位置，在半宽水线图上绘制各首圆弧， 并使相应的水线，甲板边线和舷墙顶线 与它们相切 放样的方法和

11、步骤： 2绘制首柱与外板的接缝线 此项工作的目的是为首柱展开及制作首 柱加工样板提供依据。 3首部肋骨根部型线的绘制 首柱型线确定后，即可运用辅助线的方 法求取肋骨根部的型线。 辅助线作法有： 1）在纵剖线图上作若干根平行于首柱 中心线的辅助线 2）在半宽水线图上作若干条等分各首 圆弧的辅助线 3）在半宽水线图上作若干条辅助纵剖 线 图2-15 首部肋骨根部型线的绘制 2-2 船体结构线放样 船体结构由船体外板，甲板和内部骨架 组成。结构线放样是根据设计的肋骨型 线图、外板展开图和结构图提供的信息， 绘制全部的结构理论线。 结构线放样主要是在肋骨型线放样的基 础上补绘出全部的结构理论线或其投影

12、 线。 一、纵向构件放样 纵向构件放样的主要内容，是在肋骨型 线图上绘出纵向构件与船体型表面及各 肋骨剖面相交线的投影。上口线：甲板 纵垳与甲板的交线 下口线：甲板纵垳腹板与面板的交线 外口线：舷侧纵垳与船体外板的交线 内口线：舷侧纵垳腹板与面板的交线 二、外板接缝线的排列 外板接缝线的排列主要是参照设计提供的肋 骨型线图和外板展开图。 进行接缝线排列前，必须掌握下列情况： （1）必须准确掌握用于该船舶的钢板规格； （2）掌握船体外板的装配方法和步骤； （3）了解外板的弯曲形状； （4）船厂加工、焊接设备的技术性能，加工、 焊接的方法等。 排列外板纵缝线时，应综合考虑以下要 求： （1）板缝线

13、的排列应能充分利用原材料。 （2）板缝线的排列应使外板便与加工。 （3）若外板纵缝之间或纵缝线与内部结 构线之间呈小角度相交则会使焊缝热影 响区扩大，影响焊缝质量。 （4）纵缝线的排列应便于构件的装配 和焊接。 （5）排列满载水线以上的纵缝线时， 应该在保证施工工艺性的前提下，使这 些纵缝线与甲板边线近似平行，并沿船 体全长关顺，尽量不要错开，以保证满 载水线以上船体外板的美观。 图2-17 纵缝线与肋骨线的关系 纵缝线与肋骨线正交，使展开后的外板形状纵缝线与肋骨线正交，使展开后的外板形状 接近于矩形，有利于提高钢板的利用率。接近于矩形，有利于提高钢板的利用率。 图2-18 平板龙骨纵缝线的排

14、列 图2-19 板缝线的排列 图2-20 双层底分段纵向分段线 图2-21 横剖线图上列板和纵缝线名称 2-3 船体构件的展开 一、展开的概念 1将那些在投影图上不能表示出真实形 状的空间曲线实形求出，并摊开在平面 上的过程称为展开。 空间曲面分为可展开曲面和不可展开曲 面。 可展开曲面：能通过几何作图发精确 地求出其展开地真是形状，大部分船 体内部结构和舾装件属于可展曲面构 件。 不可展开曲面：不能运用几何作图法 求得其精确的展开图形，船体外板曲 面多属于这种。 展开船体构件的几何作图法，可分为 准线法和撑线法。 二、求投影实线、肋骨弯度及准线 展开的三要素： 求投影实长 求肋骨弯度 确定准

15、线 22 LLK 1求投影实长 具体求法见图2-22 2确定展开用地准线 图2-22 空间曲线实长求法 光顺曲线光顺曲线 3求肋骨弯度（冲势） 确定肋骨线在外板展开图上的形状时，可将船 体外板近似地视为圆柱面，如图2-23所示。在 平行中体部分，由于圆柱面地母线垂直于肋骨 剖面，因此圆柱外板的法面与肋骨剖面平行 (或重合)，其展开图上肋骨线呈直线。在首、 尾部分，由于圆柱外板的母线与肋骨剖面不垂 直，因，外板法面与肋骨剖面斜交，展开图上 的肋骨呈曲线状。展开图上肋骨与过其舷线的 法面展开线间的最大拱度称为肋骨弯度。 图2-23 肋骨弯度的几何概念 n展开图上肋骨曲线与过其弦线的法面 展开线（呈

16、直线）间的最大拱度，称 为肋骨弯度。 n肋骨弯度可用作图法或计算法所取， 如图2-24所示。 图2-24 肋骨弯度的求法 QR与与CD组成的组成的 圆柱面的法面圆柱面的法面 纵缝纵缝 准线准线 由上图可得关系式： sK mL 22 KmKm s L LK 式中：s肋骨弯度； m肋骨型线图上肋骨线与其舷线 间的准线长度。 n凡属正弯形外板，展开后肋骨弯度的 方向一律朝向船体中部；反弯形外板 的肋骨弯度方向，在首部朝向首，在 尾部朝向尾。 n然而，外板展开图上肋骨的弯曲的方 向统一有下述规律：外板展开图上的 肋骨弯度方向，和肋骨型线图上对应 肋骨曲线的弯曲方向永远是一致的。 三、准线法展开船体构件

17、 运用准线法展开船体构件，都是先在肋 骨型线图上作出所要展开构件的准线投 影线，并求出构件纵缝线和准线实长， 以及中间肋骨的肋骨弯度，再以展开的 准线为基线作出船体构件展开图。 1垂直准线法展开纵向构件，如图2- 26所示。 1）非扭曲型纵向构件的展开 （1）作准线 （2）求准线实长 （3）作展开图 图2-26 旁底桁的展开 肋骨剖线肋骨剖线 准线实长准线实长 2）扭曲状舷线纵垳的展开 这类构件的特点是其肋骨剖线是相 互不平行的直线，实际上是一种不可展 开的螺旋曲面。因此，不可能有在肋骨 型线图和展开图上均为直线的准线存在。 故通常采用分段作垂直准线并分段展开 的方法近似地展开。 图2-27

18、扭曲舷侧纵桁展开 1a+2b+3c+4d 所谓测地线，就是连接曲面上两定点地 最短曲线，如果这个曲面是可展的，则 展开图上的测地线就成为一直线。利用 测地线作为准线的方法称为测地线法。 2测地线展开船体外板 测地线法可分为两种： 1）扇形板测地线展开法 （1）作测地线 （2）用求投影实长的方法求上下纵缝 线和测地线的实长 （3）求中间肋骨的肋骨弯度 （4）作展开图 图2-28（a）测地线法展开扇形板 m-肋骨线弦线与弧线所夹准线长 1.过O4作本身弦线的垂线得O3、O5 2.过O3作本身弦线的垂线得a4、b2 3.量取弧b2O2=a4O4（量取方向相 反）得O2 4.过O2作本身弦线的垂线得a

19、3、b1 5.量取弧b1O1=a3O3得O1 6.同样可求得O6、O7 7.光顺连接O1、O2O7 图2-28（b） 测地线法展开扇形板 图2-28（c） 测地线法展开扇形板 5将4，O4，4连成光 顺曲线 1作一直线（测地 线），过D点作垂线 pp（法面） 2量取s得O4，从测 地线实长线上转录 O1、O2O7 3用样杆沿4肋骨线 录下O4到上下纵缝交点间的肋骨长度 4对准展开图上的O4，使样杆上的 上下纵缝交点落在pp上得4，4 2）菱形板测地线展开法 所谓菱形板，即其在肋骨型线图上的 投影形状像菱形。若仍用扇形板测地线 的作法，则测地线很可能不贯穿全部肋 骨线，而越出纵缝线。所以，使测地

20、线 不与中间肋骨线垂直，而是偏转一定角 度，贯穿全部肋骨，这是菱形板测地线 的特点。 菱形板测地线展开法 （1）作测地线 （2）求上下纵缝线和测地线的实长 （3）求中间肋骨的肋骨弯度 （4）作展开图 图2-29（a） 测地线法展开菱形板 1.过4、3肋骨线的中点O4、O3分别作本身肋骨 弦线的垂线， 得 a3, b5, a2, b4 2.取弧b5O5=O3a3（量取方向相反）得O53.取弧a2O2=O4b4得O2 4.过O2作2肋骨弦线的垂线，得a1,b3 5.取弧a1O1=O3b3得O16.用同样的方法求得O6、O7 图2-29 （b） 测地线法展开菱形板 图2-29 （c） 测地线法展开菱

21、形板 4余下的方法与扇形 板一样。 1作一直线为展开 的测地线，定出首 尾方向，标出O1、 O2O7； 2以直线O4a3的 实长和肋骨弧线长 O3a3在直线O4O3 上作三角形4a3O3； 3按肋骨弯度方向在 直线O4a3上取O4A=s，过 A点作直线O4a3的垂线pp； 图2-29 （d） 测地线法展开菱形板 3）统一测地线法 用模拟手工作测地线的方法进行船体 外板数学展开时，为了避免对扇形板和 菱形板进行判别，通过分析两种测地线 作法的原理，提出一种通用的测地线作 法称为统一测地线。 图2-30 统一测地线的作法 1过外板两端肋骨弦线的中点作本身的垂线得 C1、C5； 2过C1C5作直线得

22、O3、O4； 3从这两点向两端作出完整的测地线 3十字线法展开船体外板 在肋骨型线图上，若外板各肋骨弦线相 互平行，且它们中点的连线为垂直于肋 骨弦线的直线，则它实际上相当于柱形 面上的一根母线。由测地线的作法可知， 这一直线就是测地线的特例。这种垂直 于中间肋骨弦线的直线形测地线投影， 称为十字线。 图2-31十字线法展开舭部外板 四、撑线法展开船体构件 在各四边形上加一条对角线，并近似认 为它展开后为一直线，作展开图时，对 角线可以撑住四边形，使之唯一地定位， 这就是所谓的撑线法，亦称三角形法。 具体做法见下图。 图2-32 （b）撑线法展开舷墙板 1在水线半宽 图上等分下口线； 2过各点

23、作上 下口线的垂线 aa1、bb1并投影 到纵剖线图上； 3做四边形 abb1a、 bcc1b1的对角 线并投影 到纵剖线图上。 图2-32 （a）（c）（d）撑线法展开舷墙板 五、首柱板展开 钢板首柱一般是具有双向曲度的空间曲 面，故只能用近似方法进行展开。因此 具体展开方法有多种。下面简要的介绍 一种近似展开的思路，见下图。 图2-33 首柱展开 2-4 样板和号料 对于没有实现数控加工的情况，加工前 应根据上述放样的资料，将船体构件精 确地划在平直的钢板和型钢上，并标上 船名、构件名称及加工符号等，这一工 艺过程称为船体构件号料。一般有样板 号料、草图号料、投影号料、自动号料。 一、样板

24、 草图及其号料 1样板及其制作 样板按其用途可分为号料样板、加工 样板、装配划线样板和装配角度样板； 按其空间形状可分为平面样板和立体 样板（样箱）。 制作样板的材料，有木材、扁铁、薄 铁皮、油毡和纸板等。 图2-34 木质平面样板 1）三角板的制作 制作三角板，每块三角板样板除应 与相应肋骨型线准确吻合外，还要有相 应组合的定位准线，以保证使用时能准 确地表现外板的曲面形状。 下图表示#15-#19肋骨的一块外板的 三角板制作情况。 图2-35 三角样板的制作 （2）量取aa，bb（500800）得ab； （3）将ab等分4份（4个肋骨档）等分点为各三角样板的高度基准点； （4）按每根肋骨型

25、线制作木样板，直条板的同一边与准线OO对齐，再定上 两根斜撑板条。 （5）在钉制好的样板上标注船名、构件名、肋位号、准线、高度基准线、上 下纵缝线等标记。 （1）过肋骨线中 点a,b作直线OO； 图2-36 三角样板的使用 2）样箱的制作 样箱是由基面板框，肋骨剖面样板和侧 面板框等组成。样箱基面的切取方法有 与肋骨剖面垂直和不垂直两种。 下图所示为一正切样箱，其制作方法如下： （1）在肋骨型线图上，画出样箱的基面线和 检验线，并在靠近上下纵缝线的外侧画出样 箱的侧面线和； （2）按样箱部分的肋骨型线和有关剖面曲线， 制作各肋骨剖面样板、基面板框和侧面板框； （3）将各肋骨剖面样板、侧面样框等垂直地 在基面板框上按对