型線圖的識讀與繪制

型線圖的識讀與繪制魯東大學2012年9月2023年2月2日2目的要求： 學習本章的目的是了解船體曲面的幾何描述原理及投影方法。通過本章學習，應達到以下要求：（1）掌握船體曲面幾何描述的基本原理；（2）了解船體在正投影體系中的投影方法；（3）熟悉型線圖各視圖之間的聯(lián)系規(guī)律；（4）了解型線圖與型值、型值表之間的聯(lián)系；（5）運用投影規(guī)律繪制型線圖。重點：（1）型表面與型線的概念，型線的投影；（2）型值與型表面，型線與型表面的關(guān)系；（3）掌握船體表面求作任意幾何要素、梁拱作圖、舷弧線（甲板邊線）作圖等幾個基本作圖方法。難點： 型線三個視圖之間的空間關(guān)系。2023年2月2日3學習方法：（1）學習型線圖，首先要熟悉有關(guān)基本概念，如型表面、理論站、中線面、基平面等；（2）掌握描述船體曲面的方法：由點（型值點）—線（型線）—體（船體）的近似過程。船體曲面的幾何定義是通過三組互垂的有限條曲線形成曲線框進行描述的。型值點是指三組互垂型線和一些特殊型線兩兩相交的交點。熟悉型值表中各型值與型線圖上對應點之間的對應關(guān)系。（3）了解型線與各投影面之間的相對位置關(guān)系，即型線就是與三個互垂的投影面平行的面與船體型表面產(chǎn)生的截交線。進而將這些線對三個投影面分別進行正投影，從而產(chǎn)生三組型線。（4）通過型線圖大作業(yè)練習，掌握格子線、型線和船體表面其它幾何要素的作圖方法與技巧，并通過練習，加深對型線幾何定義的理解，熟悉二維和三維圖形之間的思維轉(zhuǎn)換。

2023年2月2日42．1船體型表面與主尺度2.1.1船體型表面及特殊型線 船體是由外板（Shell）和甲板(Deck)封閉形成的內(nèi)空殼體。船體表面形狀因為船舶航海性能的特定要求，通常是由形狀復雜的曲面構(gòu)成。船體各個部分的板厚也因為功能要求不同而不同。為了更加準確地描述船體的幾何特征，消除因為板厚不同產(chǎn)生的差異，定義金屬船體船殼內(nèi)緣的表面(不包括殼板)，或船體骨架的外緣表面為型表面（surfacemoulded）。船體表面的所有幾何信息都是以型表面為基礎(chǔ)定義的，如型表面上的曲線稱為型線(formline)。而木質(zhì)船和玻璃鋼船等非金屬船船舶，由于材質(zhì)和加工的特殊性，定義船殼的外表面為型表面。2023年2月2日5船體型表面由外板型表面和甲板型表面兩部分組成，如圖2－1所示。外板型表面一般是具有三向曲度的自由曲面，而甲板型表面多為母線（梁拱線）沿導線（甲板中心線）運動而形成的定母線曲面。通常，一艘船每層露天層甲板的母線和導線的曲率是不變的。2023年2月2日6甲板與外板的交線稱為甲板邊線(decklineatside)。依據(jù)甲板部位和功能不同，分別稱為上甲板邊線(upperdecklineatside)、主甲板邊線(maindecklineatside)、首樓甲板邊線(forecastledecklineatside)、尾樓甲板邊線(poopdecklineatside)等。圖2－1船體型表面1－甲板邊板2－外板頂線3－首樓甲板邊線4－舷墻頂線5－梁拱線6－甲板中心線7－首樓當外板超出甲板以上時，外板的頂端邊線稱為外板頂線(Shelltopline)。如果船舶設有舷墻，舷墻板頂端邊線稱為舷墻頂線(bulwarktopline)。除了特殊甲板外，上述型線均為空間曲線，型線的三面投影均不反映實形。2023年2月2日7船體輪廓線示意圖2023年2月2日82.1.2船體形狀的描述船體外板與甲板具有不同的幾何特征，因此在表達方法上也有所不同。甲板型表面一般為數(shù)學曲面，可以通過用數(shù)學方法確定曲面幾何要素，從而達到描述、繪制和生產(chǎn)制造這類曲面的目的。外板型表面多為自由曲面，建立能定量求解幾何要素的數(shù)學模型目前還有困難。工程上常用的方法，主要是通過定義型表面一系列曲線形成網(wǎng)格線，和曲面的邊界曲線共同近似地描述型表面。這一系列曲線稱為型線。如圖2－2所示，構(gòu)成網(wǎng)格線的曲線一共有三組，它們分別是：平行于側(cè)立投影面的一組平面截切（橫剖面）外板型表面得到的橫剖線；平行于水平投影面的一組平面（水平面）截切外板型表面得到的水線；平行于正立投影面的一組平面（縱剖面）截切外板型表面得到的縱剖線。2023年2月2日9圖2－2船體型線的生成1－橫剖面2－橫剖線3－水平剖切面4－水線5－縱剖面6－縱剖線2023年2月2日10這三組兩兩互垂的平行平面數(shù)量取得越多，則網(wǎng)格越密，所描述的曲面就越趨于真實的外板型表面。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，使這一技術(shù)成為可能。工程上只需要取有限數(shù)量的剖面，使其能夠滿足實際精度要求，進而準確地確定船體的幾何形狀。按照船舶大小和形狀復雜程度不同，一般取21個剖面20站或11個橫剖面10站，在型線圖上，將這些橫剖面所在的位置稱為理論站點。對首尾變化比較大的船，在首尾兩端可以根據(jù)需要添加中間站。兩站之間的距離稱為站距。水線及縱剖線也可以按船舶的型深和船寬不同，按需要確定數(shù)量。2023年2月2日112.1.3船體主尺度（Principaldimension） 根據(jù)《金屬船體制圖》（GB4476—84）規(guī)定，民用船舶圖樣，一般將船舶置于和正立投影面平行的位置，船首繪于圖紙右側(cè)，船尾繪于左側(cè)。采用工程制圖標準所規(guī)定的第一象限正投影方法，表達船體圖樣。人站立于船上，面向船首，人的左右手方向分別定義為船的左右兩舷。金屬船體的主尺度是指船體型表面上量取的船體外形大小的基本度量。主尺度如圖2－4所示。船體主尺度既是影響船舶性能和使用功能的關(guān)鍵要素，也是繪制型線圖的基本尺度。2023年2月2日12一、長度1．總長（Lengthoverall）船體型表面（包括安裝于船體首尾的永久結(jié)構(gòu)物）最前和最末端之間的水平距離，記為LOA。2023年2月2日132．設計水線長（Lengthonwaterline） 設計水線長指設計水線與船體型表面首尾輪廓線交點之間的水平距離，記為LWL。設計水線指船舶滿載狀態(tài)下，船體型表面與水面的交線。由這條曲線形成的平面稱為設計水線面。3．垂線間長（Lengthbetweenperpendiculars） 通過設計水線與首輪廓線交點所引的垂線稱為首垂線；根據(jù)船型不同尾垂線是通過船尾某一固定點所引垂線，這一固定點是：（1）設計水線面與舵柱后緣的交點（有舵柱船舶）,

見圖2－5（a）；（2）設計水線與舵桿中心線交點，見圖2－5（b）；（3）設計水線與尾輪廓線交點（無舵船舶或海洋工程結(jié)構(gòu)物等）見圖2－5（c）。首垂線與尾垂線之間的水平距離稱為垂線間長，記為LPP。2023年2月2日14（a）有舵柱船的尾垂線（b）舵桿中心線（c）無舵船的尾垂線2023年2月2日15二、寬度1．型寬（Breadthmoulded） 前文所述的21個或11個假想橫剖面所在的位置，在船舶工程中被定義為理論站。過每一理論站所作的橫剖面稱為站面，各站面平行于側(cè)立投影面。船體型寬即船體型表面最大寬度處(多數(shù)船舶位于中站面處)，船體兩舷甲板邊線上對應點之間的距離，記為B。2．水線寬（Breadthwaterline） 設計水線上船體最大寬度處兩舷對應點之間的距離，記為BWL。3．最大寬度（Breathextreme） 某些船舶甲板寬度大于型寬，如舷伸甲板船。甲板最大寬度處，兩舷對應的點之間的距離，記為Bmax。2023年2月2日16三、型深（Depthmoulded） 船舶中站面（即LPP/2）甲板最低點處甲板邊線至基面之間的垂直距離稱為型深，記為D。四、滿載吃水（Summerloadwaterline） 船舶中站面處，水線至基線的垂直距離稱為吃水（Draught）。其中，滿載水線至基線的垂直距離稱為滿載吃水或設計吃水，簡稱吃水，記為T。五、干舷（Trim）中站面設計水線至甲板邊線的垂直距離稱為干舷，記為F。2023年2月2日17六、其它要素1．舷?。⊿heer） 在首尾垂線處，上甲板邊線至基線的垂直距離與型深的差值，分別稱為首舷弧（forwardperpendicular）和尾舷?。ˋfterperpendicular），記為hf和ha。 對于海船，舷弧可以參考下式求得：首舷弧hf=1.66Lpp+50.8（cm）尾舷弧ha=0.833Lpp+25.4（cm）2023年2月2日182．梁拱（Camber） 型寬處，上甲板中心線與甲板邊線之間垂直高度的差值，記為C。甲板帶有梁拱目的是為了加速甲板積水的流泄，同時又能夠提高甲板的強度。梁拱取值，可參考下式：C=（1/100~1/50）B。3．底升高（Riseoffloor） 某些船舶為了改善性能，如圖2－6所示，船底由船中向兩舷抬升起一定高度。底升線與舷側(cè)線的交點至BL之間的高度差值稱為底升高。圖2－6底升高2023年2月2日20２．２型線圖的基本視圖

將船體型線（首尾輪廓線、甲板邊線、舷墻頂線、外板頂線、水線、橫剖線、縱剖線）分別向三個投影面上投影，得到三面投影圖即為型線圖的三視圖。其中正面投影圖稱為縱剖線圖；側(cè)面投影圖稱為橫剖線圖；水平投影圖，因為多數(shù)船體具有橫向?qū)ΨQ性，在繪圖時，習慣上只繪出船體左側(cè)這一半，所以型線圖的水平投影稱為半寬水線圖，2023年2月2日21船體三向投影圖2023年2月2日22縱剖線圖 縱剖線圖(sheerprofile)由輪廓線、甲板中心線、格子線和縱剖線組成?？v剖線圖的輪廓線由外板型表面轉(zhuǎn)向輪廓線（首、尾輪廓線）、外板頂線、舷墻頂線、船底線和甲板中心線組成。因為,甲板中心線和首、尾輪廓線，平行于正投影面，所以在縱剖線圖中反映實形，其它各種型線在縱剖線圖中不反映實形。 由于橫剖線和水線所在的各平面與正投影面垂直，它們的投影分別積聚為垂直和平行于基線的垂直線和水平線，如圖2－8（a）所示，兩組直線相互垂直形成所謂格子線。2023年2月2日23船體三向視圖2023年2月2日24橫剖線圖

船體橫剖線圖(bodyplan)左右對稱。為了使圖面清晰，習慣上將中站線至船尾各站橫剖線的左側(cè)一半配置在船體中線左側(cè)；而將中站線至船首各站橫剖線的右側(cè)一半配置于中線右側(cè)。 橫剖線圖的輪廓線由外板型表面轉(zhuǎn)向輪廓線（最大橫剖線）、船底線、外板頂線、甲板邊線、舷墻頂線組成。各站橫剖線在該圖中反映實形，其它各型線均不反映實形。 縱剖線和水線的投影分別積聚為垂直和平行于基線的直線，如圖2－8（c）所示，即橫剖線圖的格子線。2023年2月2日25半寬水線圖 半寬水線圖(halfbreadthplan)的輪廓線由甲板邊線、舷墻頂線、外板頂線組成，除了水平甲板船之外，一般它們均不反映實形。而各水線在半寬水線圖中反映實形。縱剖線和橫剖線分別積聚為平行于中線的平行線和垂直于中線的垂直線，形成格子線，如圖2－8（a）所示。2023年2月2日26型線圖的布置因為型線圖是確定船體幾何形狀的總體圖樣，所以，為了盡量使圖形在標準幅面內(nèi)能繪制得更清晰，而又不使圖紙過長，通常采用如圖2－9所示的兩種布置方式。其中圖2－9（a）為分離式，用于一般船舶型線圖；圖2－9（b）為重疊式，用于有平行中體的船舶。2023年2月2日28２．３型值表型值(offset)

船體型表面的形狀是通過一系列型線進行描述的。這些共曲面的型線如果不平行則必然相交，交點就是型值點。只要型值點在坐標體系中被確定，過這些點的型線就可以近似地被確定，整個型表面也就近似地在坐標體系中被確定了。 屬于空間一條曲線上的點，其三面投影必在曲線的同面投影上。在型線圖中，確定一個點的空間位置，即在三個投影圖確定點的三個投影。 型線圖坐標系以中線面、中站面和基平面三個互垂平面的交線為x、y、z三坐標軸，以船首、船舶右舷和上方分別為x、y、z三個軸的正方向。如圖2－10所示，型表面上的點，可以由三個坐標(xa、ya、za)即三個型值所確定。三個型值中，只要已知其中兩個，第三個可以根據(jù)投影關(guān)系求得。2023年2月2日29型值表(offsettable)型值以表格形式按一定的規(guī)律排列，就便是型值表.型值點可分為三類：（1）各水線與橫剖線的交點。這些交點的x坐標（站距）和Z坐標（水線高度值）已知，y坐標未知。（2）縱剖線與橫剖線交點。這些交點y坐標（縱剖線距船體中線面位置）和x坐標(站距)已知，z坐標（點距離基線的高度）未知。（3）其它型線與橫剖線交點。這些交點的x坐標（站距）已知，y、z坐標未知。2023年2月2日30其它型值型值表僅列出了型表面屬于格子線上點的型值。還有其它部分如首、尾輪廓線、型線上局部突變點和局部過渡線的型值、底升高值、有原始縱傾的船舶的傾斜龍骨的傾斜值等，是通過尺寸標注的形式直接在圖中標示出的。2023年2月2日31型線圖的標注 型線圖的標注，包括：理論站編號；水線、縱剖線、橫剖線編號；基本符號以及相關(guān)尺寸的標注。1．基本符號標注在型線圖中，基線、船體中線和中站。在型線圖的相應位置加以標注。2．縱剖線的編號與標注縱剖線到中線面的距離，以mm為單位，記以“××縱剖線”。在半寬水線圖中，標注于格子線兩端所對應的縱剖線之上；在橫剖線圖中，標注于基線下方對應該縱剖線的位置；而在縱剖線圖中，于船舶首、尾區(qū)域，沿著對應的縱剖線標注于曲線上方。2023年2月2日32橫剖線的站號與標注 橫剖線自尾垂線至首垂線的站號依次編號為0、1、2、3、……10（或20），半站或四分之一站等記為：1/2、1/4、11/4……91/2、10，等等。尾垂線以后的站號用“－”號編號。在縱剖線圖中，橫剖線的編號標注在基線下方每站對應的位置；在半寬水線圖圖中，橫剖線的編號標注于中線下方各站對應位置；而在橫剖線圖中，橫剖線的編號標橫剖線方向，標注于對應的橫剖線上方。2023年2月2日334．半寬水線的編號與標注 根據(jù)水線至基線的高度，以mm為單位，記以“××水線”。在橫剖線和縱剖線圖中，水線的編號分別標注各視圖兩端每條水線的上方；在半寬水線圖中，在首尾兩端沿水線分別注于對應的水線上方。5．其它型線的標注 型線圖中，甲板邊線、舷墻頂線、外板頂線和折角線等，在三個視圖首尾部對應的位置用文字注出。甲板中心線僅僅只標注于縱剖線圖。2023年2月2日34尺寸標注1．船舶主尺度船舶主尺度采用書寫主尺度樣的方式表示。布置于型線圖右上方。2．型值表型值表以表格的形式布置于型線圖左上方。3．其它尺寸確定船體首、尾形狀、底升高度、底部縱傾、舭部圓弧和型線突變部位的尺寸，采用一般工程圖樣的尺寸標注方式，直接標注。2023年2月2日35型線圖的識讀與繪制2023年2月2日36型線圖的識讀與繪制2023年2月2日37型線圖的識讀與繪制2023年2月2日38型線圖的識讀與繪制2023年2月2日39型線圖的識讀與繪制2023年2月2日40型線圖的識讀與繪制2023年2月2日41型線圖的識讀與繪制2023年2月2日42型線圖的識讀與繪制2023年2月2日43型線圖的識讀與繪制2023年2月2日44繪制格子線（cad）2.5.1繪制格子線格子線是型線的積聚投影。因此，格子線精確與否直接影響型線圖的準確性。作圖步驟：（１）在ＡｕｔｏＣＡＤ作圖界面中，按實船的實際長度，用“圖形范圍”命令確定幅面的大??；定義圖線屬性及比例；定義文字屬性；定義尺寸屬性。（２）根據(jù)船舶的尺度大小及視圖的布置形式，利用“直線”命令，繪出基線、中線和中站。（３）利用“偏移”命令作橫剖線圖和半寬水線圖中的半寬線；同理，作縱剖線圖和半寬水線圖中艏、艉垂線，如圖２－１２（ａ）所示。圖２－１２格子線的作圖步驟（４）按設計的站距，利用“線性列陣”或“偏移”命令，在半寬水線和縱剖線圖中繪出各站站線；根據(jù)設計的水線間距，利用“偏移”命令，繪出在橫剖線圖和縱剖線圖中繪出各條水線；根據(jù)設計的縱剖線間距，利用“偏移”命令，在橫剖線圖和半寬水線圖中繪出縱剖線，如圖２－１２（ｂ）所示。（５）對各圖進行對應的編號與標注，如圖２－１０所示。繪制肋位線理論站是用以確定船體幾何形狀的分站線。而肋骨站則是在船體設計和建造過程中布置艙壁、骨架時，定位、劃線和裝配的依據(jù)。肋骨站也是繪制其它船體圖樣的依據(jù)，型線圖上的某些特殊點也需要根據(jù)肋骨位置確定，所以在繪制型線之前應先繪出肋骨站線。一般情況下，肋骨０站（記為＃０）位于理論０站前或后半個肋位的位置，以避免在舵桿穿出船體時，截斷＃０橫向船體骨架，影響船體強度和結(jié)構(gòu)完整性。輪廓線的繪制１縱剖線圖輪廓線及甲板邊線以艏部甲板舷弧線為例，如圖２－１３所示２半寬水線圖的輪廓線及甲板邊線半寬水線圖的輪廓線由艏艉輪廓線、外板頂線或舷墻頂線的投影組成。而甲板邊線是根據(jù)船舶的使用要求、性能特點設計確定的。半寬水線圖中外板頂線和舷墻頂線，按照投影關(guān)系，并根據(jù)甲板邊線的變化趨勢確定。注：本書習題中，首尾圖形甲板邊線、外板頂線和舷墻線系由上述方式繪制并提供尺寸和型值。繪圖者只需按型值表中提供的高度值，繪制縱剖線圖相應曲線；根據(jù)型值表中半寬值繪制水線圖中的相應曲線；按尺寸繪制艏艉輪廓線３橫剖線輪廓橫剖線圖的輪廓由船體最大橫剖面的橫剖線（包括船底、舭部、舷側(cè)三部分）以及外板頂線、舷墻線、甲板邊線的投影線組成。為了保證投影關(guān)系的一致性，減少多次讀取型值和比例作圖產(chǎn)生的誤差，投影曲線（甲板邊線、外板頂線、舷墻頂線）的繪制應按投影原理，根據(jù)主、俯兩面視圖部的對應關(guān)系，求出橫剖線圖中投影曲線上的投影點，再依次連線繪出。以舷墻頂線為例，如圖２－１４所示，作橫剖線圖中舷墻頂線的投影。（１）將縱剖線圖中舷墻頂線各站上的點及特殊點ａ′、ｃ′的高度記錄下來。（２）將半寬水線圖中舷墻頂線各站上的點及特殊點ａ、ｃ的寬度記錄下來。（３）在橫剖線圖中，將舷墻頂線對應點按投影關(guān)系投影到側(cè)面圖中。（４）從圖２－１４中可見，過渡段ＣＤＥＦ不光順。為此，調(diào)整曲線的側(cè)面投影，以達到光順。圖中，保持各點高度不變，將ｄ″→ｄ１″，ｅ″→ｅ１″。相應地調(diào)整水線圖中ｄ→ｄ１，ｅ→ｅ１，如果ｃｄ１ｅ１ｆ光順，