船舶建造工藝06_構件展開.ppt

1、第三節(jié)船體構件的展開,求出投影不反映其真實形狀構件的空間曲面形狀，并攤開在平面上的過程 船體構件的展開是為號料工序提供施工依據(jù) 一、船體構件展開的基本原理 平面、單向曲度面和雙向曲度面 可展曲面和不可展曲面 平面和單向曲度面屬可展曲面，展開的基本原理見立體幾何和畫法幾何 雙向曲度板屬不可展曲面，采用近似方法展開 近似展開的原理可借助微分學的概念來理解,展開的基本原理,將不可展曲面劃分為許多小曲面，當小曲面足夠小時將這些小塊曲面當作平面或單向曲度面進行展開 劃分的小曲面的形狀是任意的 從簡單和便利的角度，小曲面的形狀常用曲邊三角形和曲邊四邊形兩種類型 將曲面分成許多小三角形的展開法，叫做撐線展開

2、法,將曲面分成許多小四邊形的展開法，叫做準線展開法,小曲邊三角形曲面的形狀,撐線展開法,這種展開法利用三角形的幾何穩(wěn)定性的特點，適用性好 展開時所設計原理較少，展開精度高 作圖繁復，手工展開時不常用 常用于計算機進行數(shù)學展開，又將其稱為精確展開法,小曲邊四邊形曲面的形狀,準線展開法,利用肋骨線和板縫線將曲面分成許多四邊形進行近似展開 直接利用原型線，輔助工作量少 四邊形在幾何上是不穩(wěn)定形狀 展開時加作一條準線作為四邊形的幾何約束條件 利用準線為展開四邊形定形的展開法，叫做準線展開法,準線展開法圖示,準線展開法的三要素,作展開準線 求投影線實長 求肋骨彎度 在撐線展開法中只涉及到求投影線實長的內(nèi)

3、容,1、求投影線實長,船體構件展開時必作的過程 在幾何學中，面的形狀由組成面的邊長表達，將曲面展開求其實形，實質就是求邊線的展開實長,用準線法展開船體外板時，需求得各肋骨間距內(nèi)的上、下縱縫線實長，展開準線實長和橫縫線 、肋骨線實長,平面曲線和空間曲線,組成船體外板的線段可以分為兩類 平面曲線、空間曲線 船體外板曲面形狀由肋骨型線和外板接縫線表示 肋骨型線為平面曲線，可以直接在肋骨型線圖上量取實長 外板縱向接縫線、準線法中的展開準線以及撐線法中的輔助線都是空間曲線，要用近似展開的方法求其實長,一般位置直線段由投影確定實長,常用的方法是畫法幾何中的三角形法,畫法幾何中的三角形法,一般情況下，縱縫線

4、和所作的展開準線為曲度和緩的空間曲線 很短距離(一個肋骨間距)內(nèi)，可以將這些線看作是直線段 利用三角形法求實長,三角形法求實長,是船體表面上的縱向曲線段的實形,曲線 比較和緩，可近似認為 ,線段 為肋骨間距,曲線 是 在肋骨型線圖上的投影,肋骨級數(shù),曲面任一曲線在肋骨型線圖上兩肋骨線間的投影線長度，稱為肋骨級數(shù)，用k表示,利用k和l可以查表得到相應的級數(shù)伸長,肋骨級數(shù)的實長叫做級數(shù)伸長 根據(jù)三角法計算出各肋骨間距的肋骨級數(shù)伸長，匯集一起即為肋骨級數(shù)表,跨越數(shù)檔肋骨的縱向線求實長,各檔均可按上述原理連續(xù)計算求實長 另有提高作圖精度的方法,空間曲線與其投影以及相應的投影線組成直角柱面 這個曲面是一

5、可展開的單向曲度面，只要將其攤平即可 用這種方法求得實長是準確的,跨越數(shù)檔肋骨縱向線實長的做法,2、肋骨彎度,表示外板展開后，在展開圖上肋骨彎曲的程度 肋骨型線是平面曲線，如果在肋骨剖面內(nèi)將其展開應該是一條直線 為什么在準線展開法中要確定肋骨型線展開后的彎曲形狀,幾何軸線和素線與展開準線(旋轉軸) 作軸線的切面 圓柱面：準線與軸線平行，切面線展開后是一條直線且準線,肋骨彎度的成因（1） -圓柱和圓錐面的展開,肋骨彎度的成因（2） -圓錐面的展開,準線與軸線不平行，即不與切面垂直，因此切面線展開后是曲線 設曲線與其弦線間的最大距離為y y的大小表示了切線面展開后的彎曲程度,肋骨彎度的成因（3）,

6、圓柱面上的切線不垂直于軸線，在圓錐面的切面不垂直于軸線而垂直于展開準線,肋骨彎度成因的結論,只要切平面與展開的準線(旋轉軸)垂直，則展開后的交線必定是直線，否則為曲線即有彎度 船體表面看做曲面，肋骨剖面作為切平面 在確定肋骨線間外板展開后的形狀時，將船體外板近似當作圓柱面處理 中部，準線船體中線，肋骨剖面準線法線平面或重合肋骨平面 在非平行中體部分，外板母線不平行船體中線，肋骨剖面不與準線垂直,船體表面的肋骨彎度成因,船體表面的肋骨彎度成因（2）,外板展開以準線為軸旋轉展開 肋骨線上每一點在不同的法線平面內(nèi)，即各點不在同一條展開直線上 形成展開后的肋骨線有彎度，稱為肋骨彎度 船體外板展開后的肋

7、骨線與其相應弦線間的最大拱度 可用計算法和作圖法求取,肋骨彎度成因的圖示,計算法求取肋骨彎度,三角形 與 的關系為相似直角三角形，有,K-準線級數(shù)； m-準線在求y值的肋骨線與其弦線間的投 影長,作圖法求取肋骨彎度,手工做法：作準線投影，作準線展開，求肋骨彎度,肋骨彎曲方向的判定,板的彎曲有凸凹之分，隨位置變化，肋骨彎曲方向也有變化：外凸為正彎，內(nèi)凸為反彎 正彎外板展開后的肋骨線船中拱出，s向船中一側加放 反彎背離船中，s向反向加放,3、作展開準線,準線法用準線約束小四邊形形狀 準線選取的不同，展開精度和過程的難易程度也不一樣 展開準線的作法不同，相應地有測地線展開法(短程線法)，十字線法和定

8、線法 展開準線在肋骨型線上的投影可以是直線也可以是曲線，由展開方法確定 準線在展開圖上的形狀最好是直線。這樣可以提高外板展開的精度且作圖簡便,二、船體外板的展開,船體外板在船體結構中的數(shù)量較多，彎曲形狀是最為復雜的 船體外板的形狀表達在肋骨型線圖上 從放樣看，肋骨型線不規(guī)則的地方，由這些曲線組成的船體曲面也不規(guī)則 進行展開的第一步，便是對外板形狀分析歸類，以便采用相應的展開方法,（一）外板的分類,船舶的類型、大小不同，船體表面形狀的曲度也不相同，同一條船上的外板位置不同，彎曲程度也不一樣 對外板進行分類的主要目的就是要在建造工程上允許的誤差范圍內(nèi)，盡量采用最簡化的展開方法，特別是對雙向曲度板的

9、展開 船體外板的形狀大體上可分為三類：平板、單向曲度板和雙向曲度板 對應的展開方法為直接作圖或讀取數(shù)據(jù)、幾何展開方法和近似展開方法,外板在肋骨型線圖上的七種型式,各肋骨線重合為直線，或為互相平行且間距相等的直線對應的外板為平板 展開方法是畫法幾何中的旋轉投影面的方法，將其投影到相應的平面上即得到實形 各肋骨線重合為一曲線單向曲度板，只有橫向曲度、無縱向彎曲，如平行中體的舭部 展開方法類似于作外板展開圖的作法,外板在肋骨型線圖上的七種型式,各肋骨線為相互平行的直線，但間距不等-單向曲度板，只有縱向曲度而沒有橫向彎曲；可用直準線展開法展開 各肋骨線為一組不平行的曲線-雙向曲度板，按肋骨線與板縫線的

10、分布情況，又可分為扇形板，菱形板；常用測地線方法展開 在扇形板中，曲線近似平行時可用十字線法展開,外板在肋骨型線圖上的七種型式,縱向曲度大，橫向曲度小的一組型線-雙向曲度板，常見于尾部的舷墻，其曲度放映在半寬水線圖上；用撐線法展開 肋骨線呈折角線狀-有平板和單向曲度的兩種；可以利用折角線為旋轉軸將傾斜面轉成平面的方法進行展開 肋骨線呈復雜的彎曲形狀具有嚴重彎曲的雙向曲度板，如球鼻首、尾鰭板等；具體的展開方法取決于船廠技術條件,（二）外板展開的方法,1. 測地線法 測地線的概念由大地測量得來 測地線是連接曲面上某兩點的最短曲線（又稱短程線），如果將曲面可展成平面，測地線便是一直線 連接兩定點的最

11、短的線展成平面后仍是最短的線；在平面連接兩點的最短線是直線 以測地線為展開準線來確定外板展開的形狀，操作簡單，有足夠精度,測地線展開法,船體的不可展曲面，其測地線展開后不是直線，近似看作是直線 近似展開 (1) 扇形測地線法 投影曲率變化不急劇，扭曲不大的外板 (2) 菱形測地線法 曲面外板的母線與肋骨線斜交的橫向彎 曲度大的外板 (3) 統(tǒng)一測地線法,扇形測地線法圖示,扇形測地線作法(1),過上下縱縫線作各肋骨線的弦線 過中間肋骨(#4)線中點或拱度最大點作本身弦線的垂線，與#3和#5肋骨線交于O3和O5點，這三點都是相應肋骨線上的測地線交點 過O3點作#3肋骨弦線的垂線，與#4和#2肋骨線

12、交于a4和b2點 沿#2肋骨線量取弧b2O2=弧a4O4 (兩弧量取方向相反，以下同)，得#2肋骨線上的測地線交點O2,扇形測地線作法(2),過O2點作#2肋骨弦線的垂線，與#3和#1肋骨線交于a3和b1點 沿#1肋骨線量取弧b1O1=弧a3O3，得#1肋骨線上的測地線交點O1 同樣，可求得O6和O7點 用樣條光順地連接O1、O2、O7各點，得到測地線在肋骨型弦圖上的投影線,菱形測地線法圖示,統(tǒng)一測地線法圖示,2、十字線法,適用于單曲度和肋骨線近似平行的外板 準線為中間弦線的垂線并貫穿整張板 投影為直線，展開后不一定是直線，按直線處理，誤差較測地線法略大 一般用十字線法展開雙曲度板時，展開后外

13、板四周常放有較多的余量，以保證加工成型后的精度,十字線作圖法,3、撐線法展開外板,投影實長，確定圓心，半徑,4、外板展開與加工的關系,加工的方法與展開的方法相互對應 對不可展曲面一定要注意這一點 展開和加工所用的基準肋骨應一致 舉例（折角龍骨底板的展開）,外板展開與加工的關系,三、 船體縱桁的展開,由T型鋼或較大的板材構成的大型縱向構件，稱為縱桁 由結構所處的位置，縱桁分為船底縱桁、舷側縱桁、甲板縱桁和舭龍骨等 縱桁展開是為了求得腹板的真實形狀 介紹幾種縱桁的展開方法,（一）船底縱桁的準線展開法,船底縱桁分為兩種 中縱桁(中內(nèi)龍骨) 旁桁材(內(nèi)旁龍骨) 在肋骨型線圖上投影主要有兩類 縱桁與肋骨剖面的交線是平行線組 縱桁與肋骨剖面交線不是平行線組,船線底圖縱上桁的在投肋影骨形型式,1、各肋骨剖面交線為平行線組的縱桁展開,四種情況 平行直線組在肋骨型線圖上重合為一直線并垂直于基線面,重合為一直線但不垂直于基線面,垂直于基線面但不重合,不垂直于基線面也不重合,2、各肋骨剖面交線為不平行線組的縱桁展開,肋骨剖面線不平行的縱桁始終垂直