船舶建造工艺课件06-构件展开

第三节

船体构件的展开

求出投影不反映其真实形状构件的空间曲面形状，并摊开在平面上的过程船体构件的展开是为号料工序提供施工依据一、

船体构件展开的基本原理平面、单向曲度面和双向曲度面可展曲面和不可展曲面平面和单向曲度面属可展曲面，展开的基本原理见立体几何和画法几何双向曲度板属不可展曲面，采用近似方法展开近似展开的原理可借助微分学的概念来理解2023/7/31船舶建造工艺第三节

船体构件的展开求出投影不反映其真实形状构件的空间1展开的基本原理将不可展曲面划分为许多小曲面，当小曲面足够小时将这些小块曲面当作平面或单向曲度面进行展开划分的小曲面的形状是任意的从简单和便利的角度，小曲面的形状常用曲边三角形和曲边四边形两种类型将曲面分成许多小三角形的展开法，叫做撑线展开法将曲面分成许多小四边形的展开法，叫做准线展开法2023/7/31船舶建造工艺展开的基本原理将不可展曲面划分为许多小曲面，当小曲面足够小时2小曲边三角形曲面的形状2023/7/31船舶建造工艺小曲边三角形曲面的形状2023/7/31船舶建造工艺3撑线展开法这种展开法利用三角形的几何稳定性的特点，适用性好展开时所设计原理较少，展开精度高作图繁复，手工展开时不常用常用于计算机进行数学展开，又将其称为精确展开法2023/7/31船舶建造工艺撑线展开法这种展开法利用三角形的几何稳定性的特点，适用性好24小曲边四边形曲面的形状2023/7/31船舶建造工艺小曲边四边形曲面的形状2023/7/31船舶建造工艺5准线展开法利用肋骨线和板缝线将曲面分成许多四边形进行近似展开直接利用原型线，辅助工作量少四边形在几何上是不稳定形状展开时加作一条准线作为四边形的几何约束条件利用准线为展开四边形定形的展开法，叫做准线展开法2023/7/31船舶建造工艺准线展开法利用肋骨线和板缝线将曲面分成许多四边形进行近似展开6准线展开法图示2023/7/31船舶建造工艺准线展开法图示2023/7/31船舶建造工艺7准线展开法的三要素

作展开准线

求投影线实长

求肋骨弯度在撑线展开法中只涉及到求投影线实长的内容2023/7/31船舶建造工艺准线展开法的三要素作展开准线2023/7/31船81、求投影线实长船体构件展开时必作的过程在几何学中，面的形状由组成面的边长表达，将曲面展开求其实形，实质就是求边线的展开实长用准线法展开船体外板时，需求得各肋骨间距内的上、下纵缝线实长，展开准线实长和横缝线、肋骨线实长2023/7/31船舶建造工艺1、求投影线实长船体构件展开时必作的过程用准线法展开船体外板9平面曲线和空间曲线组成船体外板的线段可以分为两类

平面曲线、空间曲线

船体外板曲面形状由肋骨型线和外板接缝线表示肋骨型线为平面曲线，可以直接在肋骨型线图上量取实长外板纵向接缝线、准线法中的展开准线以及撑线法中的辅助线都是空间曲线，要用近似展开的方法求其实长2023/7/31船舶建造工艺平面曲线和空间曲线组成船体外板的线段可以分为两类2023/710一般位置直线段由投影确定实长常用的方法是画法几何中的三角形法2023/7/31船舶建造工艺一般位置直线段由投影确定实长常用的方法是画法几何中的三角形法11画法几何中的三角形法一般情况下，纵缝线和所作的展开准线为曲度和缓的空间曲线很短距离(一个肋骨间距)内，可以将这些线看作是直线段利用三角形法求实长2023/7/31船舶建造工艺画法几何中的三角形法一般情况下，纵缝线和所作的展开准线为曲度12三角形法求实长

是船体表面上的纵向曲线段的实形曲线比较和缓，可近似认为≈

线段为肋骨间距曲线是在肋骨型线图上的投影2023/7/31船舶建造工艺三角形法求实长是船体表面上的纵向曲线段的实形曲线13肋骨级数曲面任一曲线在肋骨型线图上两肋骨线间的投影线长度，称为肋骨级数，用k表示利用k和l可以查表得到相应的级数伸长肋骨级数的实长叫做级数伸长根据三角法计算出各肋骨间距的肋骨级数伸长，汇集一起即为肋骨级数表2023/7/31船舶建造工艺肋骨级数曲面任一曲线在肋骨型线图上两肋骨线间的投影线长度，称14跨越数档肋骨的纵向线求实长各档均可按上述原理连续计算求实长另有提高作图精度的方法空间曲线与其投影以及相应的投影线组成直角柱面这个曲面是一可展开的单向曲度面，只要将其摊平即可用这种方法求得实长是准确的2023/7/31船舶建造工艺跨越数档肋骨的纵向线求实长各档均可按上述原理连续计算求实长15跨越数档肋骨纵向线实长的做法2023/7/31船舶建造工艺跨越数档肋骨纵向线实长的做法2023/7/31船舶建造工艺162、肋骨弯度表示外板展开后，在展开图上肋骨弯曲的程度肋骨型线是平面曲线，如果在肋骨剖面内将其展开应该是一条直线为什么在准线展开法中要确定肋骨型线展开后的弯曲形状2023/7/31船舶建造工艺2、肋骨弯度表示外板展开后，在展开图上肋骨弯曲的程度202317几何轴线和素线与展开准线(旋转轴)作⊥轴线的切面圆柱面：准线与轴线平行，切面线展开后是一条直线且⊥准线肋骨弯度的成因（1）

---圆柱和圆锥面的展开2023/7/31船舶建造工艺几何轴线和素线与展开准线(旋转轴)肋骨弯度的成因（1）

18肋骨弯度的成因（2）

---圆锥面的展开准线与轴线不平行，即不与切面垂直，因此切面线展开后是曲线设曲线与其弦线间的最大距离为yy的大小表示了切线面展开后的弯曲程度2023/7/31船舶建造工艺肋骨弯度的成因（2）

19肋骨弯度的成因（3）圆柱面上的切线不垂直于轴线，在圆锥面的切面不垂直于轴线而垂直于展开准线2023/7/31船舶建造工艺肋骨弯度的成因（3）圆柱面上的切线不垂直于轴线，在圆锥面的切20肋骨弯度成因的结论只要切平面与展开的准线(旋转轴)垂直，则展开后的交线必定是直线，否则为曲线即有弯度船体表面看做曲面，肋骨剖面作为切平面在确定肋骨线间外板展开后的形状时，将船体外板近似当作圆柱面处理中部，准线∥船体中线，肋骨剖面⊥准线法线平面∥或重合肋骨平面在非平行中体部分，外板母线不平行船体中线，肋骨剖面不与准线垂直2023/7/31船舶建造工艺肋骨弯度成因的结论只要切平面与展开的准线(旋转轴)垂直，则展21船体表面的肋骨弯度成因2023/7/31船舶建造工艺船体表面的肋骨弯度成因2023/7/31船舶建造工艺22船体表面的肋骨弯度成因（2）外板展开以准线为轴旋转展开肋骨线上每一点在不同的法线平面内，即各点不在同一条展开直线上形成展开后的肋骨线有弯度，称为肋骨弯度船体外板展开后的肋骨线与其相应弦线间的最大拱度可用计算法和作图法求取2023/7/31船舶建造工艺船体表面的肋骨弯度成因（2）外板展开以准线为轴旋转展开20223肋骨弯度成因的图示2023/7/31船舶建造工艺肋骨弯度成因的图示2023/7/31船舶建造工艺24计算法求取肋骨弯度三角形与的关系为相似直角三角形，有K--准线级数；m--准线在求y值的肋骨线与其弦线间的投影长2023/7/31船舶建造工艺计算法求取肋骨弯度三角形与的关25作图法求取肋骨弯度手工做法：①作准线投影，②作准线展开，③求肋骨弯度2023/7/31船舶建造工艺作图法求取肋骨弯度手工做法：①作准线投影，②作准线展开，③求26肋骨弯曲方向的判定板的弯曲有凸凹之分，随位置变化，肋骨弯曲方向也有变化：外凸为正弯，内凸为反弯正弯外板展开后的肋骨线船中拱出，s向船中一侧加放反弯背离船中，s向反向加放

2023/7/31船舶建造工艺肋骨弯曲方向的判定板的弯曲有凸凹之分，随位置变化，肋骨弯曲方273、作展开准线准线法用准线约束小四边形形状准线选取的不同，展开精度和过程的难易程度也不一样

展开准线的作法不同，相应地有测地线展开法(短程线法)，十字线法和定线法展开准线在肋骨型线上的投影可以是直线也可以是曲线，由展开方法确定准线在展开图上的形状最好是直线。这样可以提高外板展开的精度且作图简便2023/7/31船舶建造工艺3、作展开准线准线法用准线约束小四边形形状2023/7/3128二、

船体外板的展开

船体外板在船体结构中的数量较多，弯曲形状是最为复杂的船体外板的形状表达在肋骨型线图上从放样看，肋骨型线不规则的地方，由这些曲线组成的船体曲面也不规则进行展开的第一步，便是对外板形状分析归类，以便采用相应的展开方法

2023/7/31船舶建造工艺二、

船体外板的展开船体外板在船体结构中的数量较多，弯曲形29（一）外板的分类

船舶的类型、大小不同，船体表面形状的曲度也不相同，同一条船上的外板位置不同，弯曲程度也不一样对外板进行分类的主要目的就是要在建造工程上允许的误差范围内，尽量采用最简化的展开方法，特别是对双向曲度板的展开船体外板的形状大体上可分为三类：平板、单向曲度板和双向曲度板对应的展开方法为直接作图或读取数据、几何展开方法和近似展开方法2023/7/31船舶建造工艺（一）外板的分类船舶的类型、大小不同，船体表面形状的曲度也30外板在肋骨型线图上的七种型式各肋骨线重合为直线，或为互相平行且间距相等的直线对应的外板为平板展开方法是画法几何中的旋转投影面的方法，将其投影到相应的平面上即得到实形各肋骨线重合为一曲线单向曲度板，只有横向曲度、无纵向弯曲，如平行中体的舭部

展开方法类似于作外板展开图的作法2023/7/31船舶建造工艺外板在肋骨型线图上的七种型式各肋骨线重合为直线，或为互相平行31外板在肋骨型线图上的七种型式各肋骨线为相互平行的直线，但间距不等--单向曲度板，只有纵向曲度而没有横向弯曲；可用直准线展开法展开各肋骨线为一组不平行的曲线--双向曲度板，按肋骨线与板缝线的分布情况，又可分为扇形板，菱形板；常用测地线方法展开在扇形板中，曲线近似平行时可用十字线法展开2023/7/31船舶建造工艺外板在肋骨型线图上的七种型式各肋骨线为相互平行的直线，但间距32外板在肋骨型线图上的七种型式纵向曲度大，横向曲度小的一组型线--双向曲度板，常见于尾部的舷墙，其曲度放映在半宽水线图上；用撑线法展开肋骨线呈折角线状--有平板和单向曲度的两种；可以利用折角线为旋转轴将倾斜面转成平面的方法进行展开肋骨线呈复杂的弯曲形状具有严重弯曲的双向曲度板，如球鼻首、尾鳍板等；具体的展开方法取决于船厂技术条件2023/7/31船舶建造工艺外板在肋骨型线图上的七种型式纵向曲度大，横向曲度小的一组型线33（二）外板展开的方法

1.测地线法测地线的概念由大地测量得来测地线是连接曲面上某两点的最短曲线（又称短程线），如果将曲面可展成平面，测地线便是一直线连接两定点的最短的线展成平面后仍是最短的线；在平面连接两点的最短线是直线以测地线为展开准线来确定外板展开的形状，操作简单，有足够精度2023/7/31船舶建造工艺（二）外板展开的方法1.测地线法2023/7/31船舶建34测地线展开法船体的不可展曲面，其测地线展开后不是直线，近似看作是直线—近似展开(1)扇形测地线法投影曲率变化不急剧，扭曲不大的外板(2)菱形测地线法曲面外板的母线与肋骨线斜交的横向弯曲度大的外板(3)统一测地线法2023/7/31船舶建造工艺测地线展开法船体的不可展曲面，其测地线展开后不是直线，近似看35扇形测地线法图示2023/7/31船舶建造工艺扇形测地线法图示2023/7/31船舶建造工艺36扇形测地线作法(1)过上下纵缝线作各肋骨线的弦线过中间肋骨(#4)线中点或拱度最大点作本身弦线的垂线，与#3和#5肋骨线交于O3和O5点，这三点都是相应肋骨线上的测地线交点过O3点作#3肋骨弦线的垂线，与#4和#2肋骨线交于a4和b2点沿#2肋骨线量取弧b2O2=弧a4O4(两弧量取方向相反，以下同)，得#2肋骨线上的测地线交点O22023/7/31船舶建造工艺扇形测地线作法(1)过上下纵缝线作各肋骨线的弦线2023/737扇形测地线作法(2)过O2点作#2肋骨弦线的垂线，与#3和#1肋骨线交于a3和b1点沿#1肋骨线量取弧b1O1=弧

a3O3，得#1肋骨线上的测地线交点O1同样，可求得O6和O7点用样条光顺地连接O1、O2、…O7各点，得到测地线在肋骨型弦图上的投影线2023/7/31船舶建造工艺扇形测地线作法(2)过O2点作#2肋骨弦线的垂线，与#3和#38菱形测地线法图示2023/7/31船舶建造工艺菱形测地线法图示2023/7/31船舶建造工艺39统一测地线法图示2023/7/31船舶建造工艺统一测地线法图示2023/7/31船舶建造工艺402、十字线法适用于单曲度和肋骨线近似平行的外板准线为中间弦线的垂线并贯穿整张板投影为直线，展开后不一定是直线，按直线处理，误差较测地线法略大一般用十字线法展开双曲度板时，展开后外板四周常放有较多的余量，以保证加工成型后的精度2023/7/31船舶建造工艺2、十字线法适用于单曲度和肋骨线近似平行的外板2023/7/41十字线作图法2023/7/31船舶建造工艺十字线作图法2023/7/31船舶建造工艺423、撑线法展开外板投影实长，确定圆心，半径2023/7/31船舶建造工艺3、撑线法展开外板投影实长，确定圆心，半径2023/7/31434、外板展开与加工的关系加工的方法与展开的方法相互对应对不可展曲面一定要注意这一点展开和加工所用的基准肋骨应一致举例（折角龙骨底板的展开）2023/7/31船舶建造工艺4、外板展开与加工的关系加工的方法与展开的方法相互对应20244外板展开与加工的关系2023/7/31船舶建造工艺外板展开与加工的关系2023/7/31船舶建造工艺45三、

船体纵桁的展开由T型钢或较大的板材构成的大型纵向构件，称为纵桁由结构所处的位置，纵桁分为船底纵桁、舷侧纵桁、甲板纵桁和舭龙骨等纵桁展开是为了求得腹板的真实形状介绍几种纵桁的展开方法

2023/7/31船舶建造工艺三、船体纵桁的展开由T型钢或较大的板材构成的大型纵向构件，46（一）船底纵桁的准线展开法

船底纵桁分为两种中纵桁(中内龙骨)旁桁材(内旁龙骨)

在肋骨型线图上投影主要有两类纵桁与肋骨剖面的交线是平行线组纵桁与肋骨剖面交线不是平行线组2023/7/31船舶建造工艺（一）船底纵桁的准线展开法船底纵桁分为两种2023/7/347船线底图纵上桁的在投肋影骨形型式2023/7/31船舶建造工艺船线底图纵上桁的在投肋影骨形型式2023/7/31船舶建造工481、各肋骨剖面交线为平行线组的纵桁展开四种情况平行直线组在