船体构件展开 -.ppt
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1、第三节船体构件的展开v求出投影不反映其真实形状构件的空间曲面形状,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并摊开在平面上的过程v船体构件的展开是为号料工序提供施工依据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v平面平面、单向曲度面单向曲度面和和双向曲度面双向曲度面v可展曲面可展曲面和和不可展曲面不可展曲面v平平面面和和单单向向曲曲度度面面属属可可展展曲曲面面,展展开开的的基基本本原原理理见见立体几何和画法几何立体几何和画法几何v双向曲度板属不可展曲面,采用近似方法展开双向曲度板属不可展曲面,采用近似方法展开v近似展开的原理可借助微分学的概念来理解近
2、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v将将不可展曲面不可展曲面划分为许多划分为许多小曲面小曲面,当小曲面足,当小曲面足够小时将这些小块曲面当作够小时将这些小块曲面当作平面或单向曲度面平面或单向曲度面进行展开进行展开v划分的小曲面的形状是任意的划分的小曲面的形状是任意的v从简单和便利的角度,小曲面的形状常用曲边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三角形和曲边四边形两种类型v将曲面分成许多小三角形的展开法,叫做将曲面分成许多小三角形的展开法,叫做撑线撑线展开法展开法将曲面分成许多小四边形的展开法,叫做将曲面分成许多小四边形的展开法,叫做准线准线展开法展开
3、法小小曲边三角形曲边三角形曲面的形状曲面的形状撑线展开法撑线展开法v这种展开法利用三角形的几何稳定性的特这种展开法利用三角形的几何稳定性的特点,适用性好点,适用性好v展开时所设计原理较少,展开精度高展开时所设计原理较少,展开精度高v作图繁复,手工展开时不常用作图繁复,手工展开时不常用v常用于计算机进行数学展开,又将其称为常用于计算机进行数学展开,又将其称为精确展开法精确展开法小小曲边四边形曲边四边形曲面的形状曲面的形状准线展开法准线展开法v利用肋骨线和板缝线将曲面分成许多四边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形进行近似展开v直接利用原型线,辅助工作量少直接利用原型线,辅助工作量
4、少v四边形在几何上是不稳定形状四边形在几何上是不稳定形状v展开时加作一条展开时加作一条准线作为四边形的几何约准线作为四边形的几何约束条件束条件v利用准线为展开四边形定形的展开法,叫利用准线为展开四边形定形的展开法,叫做准线展开法做准线展开法准线展开法图示准线展开法图示准线展开法的三要素准线展开法的三要素 作展开准作展开准线线 求投影求投影线实长线实长 求肋骨弯度求肋骨弯度v在在撑撑线线展开展开法法中中只涉及到求投影只涉及到求投影线线实长实长的内容的内容1 1、求投影线实长、求投影线实长v船体构件展开船体构件展开时时必作的必作的过过程程v在在几几何何学学中中,面面的的形形状状由由组组成成面面的的
5、边边长长表表达达,将将曲曲面面展展开开求求其其实实形形,实实质质就就是是求求边边线线的展开的展开实长实长用用准准线线法法展展开开船船体体外外板板时时,需需求求得得各各肋肋骨骨间间距距内内的的上上、下下纵纵缝缝线线实实长长,展展开开准准线线实实长长和和横缝线横缝线 、肋骨线实长、肋骨线实长平面曲线和空间曲线平面曲线和空间曲线v组成船体外板的线段可以分为两类组成船体外板的线段可以分为两类 平面曲线、空间曲线平面曲线、空间曲线 v船体外板曲面形状由肋骨型线和外板接缝线船体外板曲面形状由肋骨型线和外板接缝线表示表示v肋骨型线肋骨型线为平面曲线,可以直接在肋骨型线为平面曲线,可以直接在肋骨型线图上量取实
6、长图上量取实长v外板纵向接缝线、准线法中的展开准线以及外板纵向接缝线、准线法中的展开准线以及撑线法中的辅助线撑线法中的辅助线都是空间曲线,要用近似都是空间曲线,要用近似展开的方法求其实长展开的方法求其实长一般位置直线段由投影确定实长一般位置直线段由投影确定实长v常用的方法是画法几何中的三角形法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画法几何中的三角形法v一一般般情情况况下下,纵纵缝缝线线和和所所作作的的展展开开准准线线为为曲度和缓的空间曲线曲度和缓的空间曲线v很很短短距距离离(一一个个肋肋骨骨间间距距)内内,可可以以将将这这些些线线看作是直线段看作是直线段v利用利用三角形法三角形法
7、求实长求实长三角形法求实长三角形法求实长v 是船体表面上的纵是船体表面上的纵向曲线段的实形向曲线段的实形曲线曲线 比较和缓,可比较和缓,可近似认为近似认为 线段线段 为肋骨间为肋骨间距距曲线曲线 是是 在肋骨在肋骨型线图上的投影型线图上的投影肋骨级数肋骨级数v曲面任一曲线在肋骨型线曲面任一曲线在肋骨型线图上两肋骨线间的投影线图上两肋骨线间的投影线长度,称为长度,称为肋骨级数肋骨级数,用,用k表示表示利用利用k和和l可以查表得到相应的级数伸长可以查表得到相应的级数伸长肋骨级数的实长叫做肋骨级数的实长叫做级数级数伸长伸长根据三角法计算出各肋骨根据三角法计算出各肋骨间距的肋骨级数伸长,汇间距的肋骨级
8、数伸长,汇集一起即为肋骨级数表集一起即为肋骨级数表跨越数档肋骨的纵向线求实长v各档均可按上述原理连续计算求实长各档均可按上述原理连续计算求实长 v另有提高另有提高作图作图精度的方法精度的方法空间曲线与其投影以及相应的投影线空间曲线与其投影以及相应的投影线组成直角柱面组成直角柱面这个曲面是一可展开的单向曲度面,这个曲面是一可展开的单向曲度面,只要将其摊平即可只要将其摊平即可用这种方法求得实长是准确的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 2、肋骨弯度、肋骨弯度v表表示示外外板板展展开开后后,在在展展开开图图上上肋肋骨骨弯弯曲曲的的程度程度v肋肋骨骨型型线线是是平平面面曲曲线线,
9、如如果果在在肋肋骨骨剖剖面面内内将其展开应该是一条直线将其展开应该是一条直线v为为什什么么在在准准线线展展开开法法中中要要确确定定肋肋骨骨型型线线展展开后的弯曲形状开后的弯曲形状v几几何何轴轴线线和和素素线线与与展展开开准准线线(旋旋转转轴轴)v作作轴线的切面轴线的切面v圆圆柱柱面面:准准线线与与轴轴线线平平行行,切切面面线线展展开开后后是是一一条条直线且直线且准线准线肋骨弯度的成因肋骨弯度的成因(1 1)-圆柱和圆锥面的展开圆柱和圆锥面的展开肋骨弯度的成因肋骨弯度的成因(2 2)-圆锥面的展开圆锥面的展开v准准线线与与轴轴线线不不平平行行,即即不不与与切切面面垂垂直直,因因此此切切面面线线展
10、展开开后后是曲线是曲线v设设曲曲线线与与其其弦弦线线间间的最大距离为的最大距离为y yvy y的的大大小小表表示示了了切切线线面面展展开开后后的的弯弯曲曲程度程度肋骨弯度的成因(肋骨弯度的成因(3 3)v圆圆柱面上的切柱面上的切线线不垂直于不垂直于轴线轴线,在,在圆锥圆锥面的切面的切面不垂直于面不垂直于轴线轴线而垂直于展开准而垂直于展开准线线肋骨弯度成因的肋骨弯度成因的结论结论v只只要要切切平平面面与与展展开开的的准准线线(旋旋转转轴轴)垂垂直直,则则展展开开后后的的交交线线必必定定是是直直线线,否否则则为为曲曲线线即即有弯度有弯度v船体表面看做曲面,肋骨剖面作为切平面船体表面看做曲面,肋骨剖
11、面作为切平面v在在确确定定肋肋骨骨线线间间外外板板展展开开后后的的形形状状时时,将将船体外板近似当作圆柱面处理船体外板近似当作圆柱面处理v中部,准线中部,准线船体中线,肋骨剖面船体中线,肋骨剖面准线准线法线平面法线平面或重合肋骨平面或重合肋骨平面v在非平行中体部分,外板母线不平行船体在非平行中体部分,外板母线不平行船体中线,肋骨剖面不与准线垂直中线,肋骨剖面不与准线垂直船体表面船体表面的肋骨弯度成因的肋骨弯度成因船体表面船体表面的肋骨弯度成因(的肋骨弯度成因(2 2)v外板展开以准线为轴旋转展开外板展开以准线为轴旋转展开v肋骨线上每一点在不同的法线平面内,即各肋骨线上每一点在不同的法线平面内,
12、即各点不在同一条展开直线上点不在同一条展开直线上v形成展开后的肋骨线有弯度,称为形成展开后的肋骨线有弯度,称为肋骨弯度肋骨弯度v船体外板展开后的肋骨线与其相应弦线间的船体外板展开后的肋骨线与其相应弦线间的最大拱度最大拱度 v可用计算法和作图法求取可用计算法和作图法求取肋骨弯度成因的图示肋骨弯度成因的图示计算法求取肋骨弯度计算法求取肋骨弯度v三角形三角形 与与 的关系为相似直角三的关系为相似直角三角形,有角形,有K-K-准线级数;准线级数;m-m-准线在求准线在求y y值的肋骨线与其弦线间的投值的肋骨线与其弦线间的投 影长影长作图法求取肋骨弯度作图法求取肋骨弯度v手工做法:手工做法:作准线投影,
13、作准线投影,作准线作准线展开,展开,求肋骨弯度求肋骨弯度 (2 2)肋骨弯度的求法肋骨弯度的求法观察:在一个肋距范围内,外板与其投影的空间几何关系。PQ、OR:外板纵缝线。:外板纵缝线。AB:展开外板所作的准线。:展开外板所作的准线。AB:AB在在3号肋骨剖面内的投影。号肋骨剖面内的投影。QR:3号肋骨线号肋骨线QDR所对应的弦线,与所对应的弦线,与AB的交点为的交点为C。过过C作作AB的垂线的垂线CD。展开外板时,展开外板时,3号肋骨剖面对应的法面是号肋骨剖面对应的法面是QDR和和CD所在的平面。所在的平面。DB:3号肋骨线的肋骨弯度值号肋骨线的肋骨弯度值s。在一个肋距内外板上的曲线可近似看
14、作直线。在一个肋距内外板上的曲线可近似看作直线。图图d)表示图)表示图a)中的准线平面)中的准线平面ABA。在图在图d)中:)中:AB:相邻两肋骨线所夹准线投影长(:相邻两肋骨线所夹准线投影长(K)CB:肋骨线与其弦线所夹准线投影长(:肋骨线与其弦线所夹准线投影长(m)DB:肋骨弯度值。:肋骨弯度值。手工放样用作图法画出准线平面上直角三角形和求肋骨弯度手工放样用作图法画出准线平面上直角三角形和求肋骨弯度s。有以下关系成立:有以下关系成立:(3 3)中间肋骨弯度)中间肋骨弯度外板展开后的各肋骨弯度是不同的。展开外外板展开后的各肋骨弯度是不同的。展开外板时,一般只求出其中间肋骨的肋骨弯度。板时,一
15、般只求出其中间肋骨的肋骨弯度。当由中间肋骨向该外板两端依次拼接每一肋当由中间肋骨向该外板两端依次拼接每一肋距间的展开四边形时,自行产生其他各肋骨弯度。距间的展开四边形时,自行产生其他各肋骨弯度。中间肋骨弯度的作图求取方法如图所示。中间肋骨弯度的作图求取方法如图所示。外板展开图上肋骨弯度的方向应与肋骨型线外板展开图上肋骨弯度的方向应与肋骨型线图上对应肋骨曲线的弯曲方向一致。图上对应肋骨曲线的弯曲方向一致。肋骨弯曲方向的判定肋骨弯曲方向的判定v板的弯曲有凸凹之分,随位置变化,肋骨弯曲方向板的弯曲有凸凹之分,随位置变化,肋骨弯曲方向也有变化:也有变化:外凸为正弯,内凸为反弯外凸为正弯,内凸为反弯v正
16、弯外板展开后的肋骨线船中拱出,正弯外板展开后的肋骨线船中拱出,s s向船中一侧向船中一侧加放加放v反弯背离船中,反弯背离船中,s向反向加放向反向加放3 3、作展开准线、作展开准线v准线法用准线约束小四边形形状准线法用准线约束小四边形形状v准线选取的不同,展开精度和过程的难易程准线选取的不同,展开精度和过程的难易程度也不一样度也不一样 v展开准展开准线线的作法不同,相的作法不同,相应应地有地有测测地地线线展开展开法法(短程短程线线法法),十字,十字线线法法和和定定线线法法v展开准展开准线线在肋骨型在肋骨型线线上的投影可以是上的投影可以是直直线线也也可以是曲可以是曲线线,由展开方法确定,由展开方法
17、确定v准准线线在展开在展开图图上的形状最好是直上的形状最好是直线线。这样这样可可以提高外板展开的精度以提高外板展开的精度且且作作图简图简便便二、船体外板的展开 v船体外板在船体结构中的数量较多,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弯曲形状是最为复杂的v船体外板的形状表达在肋骨型线图上船体外板的形状表达在肋骨型线图上v从放样看,肋骨型线不规则的地方,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由这些曲线组成的船体曲面也不规则v进行展开的第一步,便是对外板形状进行展开的第一步,便是对外板形状分析归类,以便采用相应的展开方法分析归类,以便采用相应的展开方法(一)外
18、板的分类(一)外板的分类 v船舶的类型、大小不同,船体表面形状的曲船舶的类型、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,度也不相同,同一条船上的外板位置不同,弯曲程度也不一样弯曲程度也不一样v对外板进行分类的主要目的对外板进行分类的主要目的就是要在建造工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展开方法,特别是对双向曲度板的展开 v船体外板的形状大体上可分为三类:船体外板的形状大体上可分为三类:平板、平板、单向曲度板和双向曲度板单向曲度板和双向曲度板v对应的展开方法为直接作图或读取数据、几对
19、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何展开方法和近似展开方法外板外板在肋骨型线图上的七种型式在肋骨型线图上的七种型式v各肋骨线重合为直线各肋骨线重合为直线,或为互相平行且间距,或为互相平行且间距相等的直线对应的外板为平板相等的直线对应的外板为平板 展开方法展开方法是画法几何中的旋转投影面的方法,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将其投影到相应的平面上即得到实形v各肋骨线重合为一曲线单向曲度板各肋骨线重合为一曲线单向曲度板,只有横,只有横向曲度、无纵向弯曲,如平行中体的舭部向曲度、无纵向弯曲,如平行中体的舭部 展开方法展开方法类似于作外板展开
20、图的作法类似于作外板展开图的作法 1 1、平直板的展开、平直板的展开平直板在肋骨型线图上有两种表示:1)在肋骨型线图上的投影重合为一条直线;2)在肋骨型线图上的投影呈若干等距离平行线。1 1)在肋骨型线图上的投影重合为一条直线)在肋骨型线图上的投影重合为一条直线展开方法:作一条垂直准线(法线),将它延伸到板缝理论长度,划出肋骨线,将板缝宽度投影到相应在肋骨线上,即得展开图。若板缝宽度相同,又每档肋骨不升高,则为矩形板;若板缝宽度虽然相同,而在每档肋骨成等差值升高(或下降),则为菱形板。2 2)在肋骨型线图上的投影呈若干根等间距的平行直线)在肋骨型线图上的投影呈若干根等间距的平行直线展开方法:在
21、上下纵缝线中间作一条垂直准线(一般过中间肋骨线中点处);用样条A量取首尾端接缝和各肋骨线之间的距离,然后依次驳划到理论肋距线上,求“伸长肋距”;将伸长肋距驳划到准线延长线上,作出伸长肋骨线;将上下纵缝线投影到对应的伸长肋骨线上,用样条连顺即得展开图。2 2、单向曲度板单向曲度板单向曲度板:只有纵向或横向曲度的外板。单向曲度板在肋骨型线图上也有两种表示:1)重合圆弧线;2)不等间距的若干平行线。1)重合圆弧线在肋骨型线图投影为重合圆弧线的单向曲度板仅有横在肋骨型线图投影为重合圆弧线的单向曲度板仅有横向曲度,如下图所示:向曲度,如下图所示:展开方法:取圆弧中点作一垂直准线(法线)并延长;在延长线上
22、绘出理论肋骨线以及首尾横缝线;用样条沿弧线围取上下纵缝间肋骨线弧长,分别驳划到对应理论肋骨线上得各点,将各点连顺即得展开图。2)不等间距的若干平行线在肋骨型线图投影为不等间距的若干平行线的单向曲在肋骨型线图投影为不等间距的若干平行线的单向曲度板仅有纵向曲度的外板,如下图所示:度板仅有纵向曲度的外板,如下图所示:展开方法:展开方法:过中间肋骨线的中点作一条垂直准线(法线);用样条A量取首尾端接缝和各肋骨线之间的距离,然后依次驳划到理论肋距线上,求“伸长肋距”;将伸长肋距驳划到准线延长线上,作出伸长肋骨线;将上下纵缝线投影到对应的伸长肋骨线上,用样条连顺得展开图。外板外板在肋骨型线图上的七种型式在
23、肋骨型线图上的七种型式v各肋骨线各肋骨线为为相互平行的直相互平行的直线线,但,但间间距不等距不等-单单向曲度板,只有向曲度板,只有纵纵向曲度而没有横向弯曲;向曲度而没有横向弯曲;可用可用直准直准线线展开法展开展开法展开v各肋骨线为一组不平行的曲线各肋骨线为一组不平行的曲线-双向曲度板,双向曲度板,按肋骨线与板缝线的分布情况,又可分为按肋骨线与板缝线的分布情况,又可分为扇扇形板,菱形板形板,菱形板;常用测地线方法展开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在扇形板中,曲线近似平行时可用十字线法展开法展开 外板外板在肋骨型线图上的七种型式在肋骨型线图上的七种型式v纵纵向曲度大,横向
24、曲度小的一向曲度大,横向曲度小的一组组型型线线-双向双向曲度板,常曲度板,常见见于尾部的舷于尾部的舷墙墙,其曲度放映在,其曲度放映在半半宽宽水水线图线图上上;用撑用撑线线法法展开展开v肋骨线呈折角线状肋骨线呈折角线状-有平板和单向曲度的两有平板和单向曲度的两种;可以种;可以利用折角线为旋转轴将倾斜面转成利用折角线为旋转轴将倾斜面转成平面的方法进行展开平面的方法进行展开v肋骨肋骨线线呈复呈复杂杂的弯曲形状具有的弯曲形状具有严严重弯曲的双重弯曲的双向曲度板向曲度板,如球鼻首、尾,如球鼻首、尾鳍鳍板等板等;具体的展具体的展开方法取决于船厂技术条件开方法取决于船厂技术条件(二)外板展开的方法(二)外板
25、展开的方法 1.1.测地线法测地线法v测测地地线线的概念由大地的概念由大地测测量得来量得来v测测地地线线是是连连接曲面上某两点的最短曲接曲面上某两点的最短曲线线(又又称短程称短程线线),如果将曲面可展成平面,如果将曲面可展成平面,测测地地线线便是一直便是一直线线v连连接两定点的最短的接两定点的最短的线线展成平面后仍是最短展成平面后仍是最短的的线线;在平面在平面连连接两点的最短接两点的最短线线是直是直线线v以以测测地地线为线为展开准展开准线线来确定外板展开的形状,来确定外板展开的形状,操作操作简单简单,有足,有足够够精度精度测地线展开法v船体的不可展曲面,其测地线展开后不是船体的不可展曲面,其测
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