船舶建造工艺06_构件展开.ppt

1、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,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

2、法,将曲面分成许多小四边形的展开法，叫做准线展开法,小曲边三角形曲面的形状,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,小曲边四边形曲面的形状,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,准线展开法图示,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

3、容,1、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,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,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,画法几何中的三角形法,一般情况下，纵缝线

4、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,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,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,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

5、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,跨越数档肋骨纵向线实长的做法,2、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,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,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y y的大小表示了切线面展开后的弯曲程度,肋骨弯度的成因（3）,

6、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,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,船体表面的肋骨弯度成因,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

7、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,肋骨弯度成因的图示,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,作图法求取肋骨弯度,手工做法：作准线投影，作准线展开，求肋骨弯度,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,3、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

8、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,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,（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

9、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,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,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

10、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,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,（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

11、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,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,扇形测地线法图示,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

12、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O2,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,菱形测地线法图示,统一测地线法图示,2、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

13、板四周常放有较多的余量，以保证加工成型后的精度,十字线作图法,3、撑线法展开外板,投影实长，确定圆心，半径,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 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）,外板展开与加工的关系,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,（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,船线底图纵上桁的在投肋影骨形型式,1、各肋骨剖面交线为平行线组的纵桁展开,四种情况 平行直线组在肋骨型线图上重合为一直线并垂直于基线面,重合为一直线但不垂直于基线面,垂直于基线面但不重合,不垂直于基线面也不重合,2、各肋骨剖面交线为不平行线组的纵桁展开,肋骨剖面线不平行的纵桁始终垂直