第二章 船体放样与号料 第二章 船体放样与号料 第二章 船体放样与号料 放样：将图纸上按一定缩尺比例绘制的船舶型线的实尺图样。 放样方法：手工放样和数学放样 船体放样的内容： 1．理论型线．肋骨型线．船体结构线．提供后续工序所需资料 第二章 船体放样与号料 船体构件号料，就是依据放样提供的构件样板、草图、样杆和数据，在平直的钢板和型材上划出构件的切割线及加工线等。同时，还要在材料上合理的排列各构件图样，以求省料省工，这一工作称为套料。 §2-1 船体型线放样 一、理论型线放样 船体理论表面：对于钢质船舶，是指船体骨架外缘所构成的曲面（不包括外板及甲板的厚度）。 1．格子线的绘制 型线图上的格子线：各组船体型线在相应投影面上的投影线。是型线放样中测量尺寸的基准。 1．格子线）用激光经纬仪绘制直线）用激光经纬仪作直线．梁拱曲线的绘制 梁拱曲线：甲板型表面与横剖面的交线 常用的梁拱曲线：抛物线型、圆弧型、折线）抛物线）圆弧型梁拱曲线 甲板梁拱样板 求得梁拱曲线后即可钉制梁拱样板。 3．甲板中心线的绘制与光顺 各站的梁拱高度，是甲板中线处相对于甲板边线处的甲板高度差。 在划有各对应站线的甲板边线交点之上，得各站甲板中线所示。用样条光顺地连接这些高度点，即得甲板中线 甲板中线．型线光顺的原则与要求 一般的，不存在不应有得凹凸现象得曲线（曲面），称为光顺（或光滑）的曲线（曲面），使不光顺的曲线（曲面）成为光顺的这一过程称为光顺工作，简称光顺。 型线光顺：放样时按照型值表给定的型值绘制型线，对该型线进行修改，以求得到光顺的型线。 为保证船体型线光顺的正确、有效，则应满足以下基本要求：关顺性和一致性原则 （1）船体曲面上任一点在三个投影图上的型值必须相互吻合，即保持一致性，其型值误差不得大于2mm； （2）所有的型线）型线修改关顺后，各点型值应尽量接近原设计型值，以免影响船舶性能。 船体型线的光顺，通常是以横剖线图为主要光顺对象，这种横向型线间的协调性正是纵向型线（水线及纵剖线）光顺性的间接表现，如图2－8和2－9所示就是型线协调性与光顺性之间关系的实例。 若该纵剖线是光顺的，斜率的变化应符合逐步递增、逐步递减或逐步递增（递减）到逐步递减（递增）的变化规律。 图2-8 光顺的纵剖线 不光顺的纵剖线．型线绘制及光顺步骤 型线的绘制是根据船体型线图给出的型值和尺寸数据，在相应得放样格子线上标出各型线点，然后按型线光顺得原则和要求，用样条进行光顺并绘制出光顺得型线）外型线）在纵剖线图上绘制并光顺首、尾轮廓线、甲板边线）在半宽水线图上绘制并光顺甲板别线）用样杆将纵剖线图及半宽水线图上甲板边线、折角线的高度及半宽型值转录到横剖线图上，进行三向光顺，最后绘出光顺后的甲板边线）绘制梁拱曲线并钉制梁拱样板，然后在纵剖线）在纵剖线图上，按照型线光顺的原则与要求，绘制并光顺各站横剖线）在半宽水线图和纵剖线图上绘制并光顺水线）在横剖线图上作一根或多根斜剖线进行光顺性检验，再次修顺型线。 二、肋骨型线的放样 肋骨型线放样，对船体建造有着重要的作用： 它直接尾船体横向构件提供型线，也是船体型表面的具体实现的保证；为船体外板和其他构件的放样、展开、制作样板、下料、加工和装配等提供依据；可为首柱、轴出口等局部复杂型线的放样及光顺提供方便。 三、尾轴出口处型线）轴中心线在中线面上，并与基平面平行图（a）； 2）轴中心线在中线面上但与基平面成一倾角图（b）； 3）轴中心线在船体两侧，平行于中线面和基平面图（c）； 4）轴中心线在船体两侧，平行于中线面，但于基平面成一倾角图（d）； 5）轴中心线在船体两侧,平行于基平面，但与中线面成一倾角图（e）； 6）轴中心线在船体两侧,与中线面和基平面都成一倾角图（f）。 1．尾轴出口处肋骨型线光顺的要求 尾轴出口处肋骨型线的放样，既要保证轴壳本身的光顺性，又要保证轴壳纵向及横向都能与船体曲面光顺过渡。 为了满足轴壳横向与船体曲面光顺过渡的要求，放样时只要求出轴壳在相应肋骨处的圆弧半径，以相应的轴心为圆心作圆弧，并用反圆弧将其与原肋骨线光顺连接即可； 为了满足轴壳纵向光顺的要求，通常是通过作纵向斜剖面来光顺和检验，而这又是求取圆弧半径的重要手段。 所选择的纵向斜剖面必须满足： （1）其在横剖线图上的投影直线应通过尾轴的轴心，即通过轴壳圆弧的所有圆心； （2）在横剖线图上的投影直线应垂直于轴壳开始凸起处的原始肋骨线，使其贯穿整个轴壳板，以便求取轴壳在各肋骨线处的全部圆弧半径。 图2-11 尾轴出口处肋骨型线．尾轴出口处肋骨型线放样的方法和步骤 根据设计提供的图纸，以知轴中心线在船图两侧，且与中线面和基平面平行，又知轴壳在＃8肋骨处的半径R8，轴壳从＃12－＃11肋骨之间某处开始凸起，到＃8肋骨止。 （1）在横剖线图上绘出轴中心线的投影，如图a）所示； （2）在横剖线肋骨线）在横剖线图上各原肋骨线与直线的交点到基准点A的距离，用样杆转录到纵剖线图的各对应肋骨线上，再用样条将各点连成光顺的曲线＃肋位，由轴中心向下取R8，过B点作直线或曲线与些剖现光顺过渡； （5）以O位圆心作圆弧，分别以各半径作圆弧，圆弧两端接近对应的肋骨线）以同样的方法作反圆弧，最后将各反圆弧的圆心连成关顺曲线．首柱放样必须满足的光顺条件： （1）各首圆弧曲线必须与相应的曲线,折角线，甲板边线和舷墙顶线）首柱中心线一定在中线）各水线,折角线，甲板边线和舷墙顶线与相应首圆弧相切的切点所连成的首圆弧切线）通过各首圆弧的任意剖线）作首圆弧折角线）作首圆弧半径曲线）用上述光顺所得的首圆弧半径和圆心位置，在半宽水线图上绘制各首圆弧，并使相应的水线，甲板边线和舷墙顶线．绘制首柱与外板的接缝线 此项工作的目的是为首柱展开及制作首柱加工样板提供依据。 3．首部肋骨根部型线的绘制 首柱型线确定后，即可运用辅助线的方法求取肋骨根部的型线）在纵剖线图上作若干根平行于首柱中心线）在半宽水线图上作若干条等分各首圆弧的辅助线）在半宽水线图上作若干条辅助纵剖线 首部肋骨根部型线 船体结构线放样 船体结构由船体外板，甲板和内部骨架组成。结构线放样是根据设计的肋骨型线图、外板展开图和结构图提供的信息，绘制全部的结构理论线。 结构线放样主要是在肋骨型线放样的基础上补绘出全部的结构理论线或其投影线。 一、纵向构件放样 纵向构件放样的主要内容，是在肋骨型线图上绘出纵向构件与船体型表面及各肋骨剖面相交线的投影。上口线：甲板纵垳与甲板的交线 下口线：甲板纵垳腹板与面板的交线 外口线：舷侧纵垳与船体外板的交线 内口线：舷侧纵垳腹板与面板的交线 二、外板接缝线的排列 外板接缝线的排列主要是参照设计提供的肋骨型线图和外板展开图。 进行接缝线排列前，必须掌握下列情况： （1）必须准确掌握用于该船舶的钢板规格； （2）掌握船体外板的装配方法和步骤； （3）了解外板的弯曲形状； （4）船厂加工、焊接设备的技术性能，加工、焊接的方法等。 排列外板纵缝线时，应综合考虑以下要求： （1）板缝线的排列应能充分利用原材料。 （2）板缝线的排列应使外板便与加工。 （3）若外板纵缝之间或纵缝线与内部结构线之间呈小角度相交则会使焊缝热影响区扩大，影响焊缝质量。 （4）纵缝线的排列应便于构件的装配和焊接。 （5）排列满载水线以上的纵缝线时，应该在保证施工工艺性的前提下，使这些纵缝线与甲板边线近似平行，并沿船体全长关顺，尽量不要错开，以保证满载水线以上船体外板的美观。 图2-17 纵缝线 平板龙骨纵缝线 板缝线 双层底分段纵向分段线 横剖线图上列板和纵缝线 船体构件的展开 一、展开的概念 1．将那些在投影图上不能表示出真实形状的空间曲线实形求出，并摊开在平面上的过程称为展开。 空间曲面分为可展开曲面和不可展开曲面。 可展开曲面：能通过几何作图发精确地求出其展开地真是形状，大部分船体内部结构和舾装件属于可展曲面构件。 不可展开曲面：不能运用几何作图法求得其精确的展开图形，船体外板曲面多属于这种。 展开船体构件的几何作图法，可分为准线法和撑线法。 二、求投影实线、肋骨弯度及准线 展开的三要素： 求投影实长 求肋骨弯度 确定准线 空间曲线．求肋骨弯度（冲势） 确定肋骨线在外板展开图上的形状时，可将船体外板近似地视为圆柱面，如图2-23所示。在平行中体部分，由于圆柱面地母线垂直于肋骨剖面，因此圆柱外板的法面与肋骨剖面平行(或重合)，其展开图上肋骨线呈直线。在首、尾部分，由于圆柱外板的母线与肋骨剖面不垂直，因，外板法面与肋骨剖面斜交，展开图上的肋骨呈曲线状。展开图上肋骨与过其舷线的法面展开线间的最大拱度称为肋骨弯度。 图2-23 肋骨弯度的几何概念 展开图上肋骨曲线与过其弦线的法面展开线（呈直线）间的最大拱度，称为肋骨弯度。 肋骨弯度可用作图法或计算法所取，如图2-24所示。 图2-24 肋骨弯度的求法 由上图可得关系式： 凡属正弯形外板，展开后肋骨弯度的方向一律朝向船体中部；反弯形外板的肋骨弯度方向，在首部朝向首，在尾部朝向尾。 然而，外板展开图上肋骨的弯曲的方向统一有下述规律：外板展开图上的肋骨弯度方向，和肋骨型线图上对应肋骨曲线的弯曲方向永远是一致的。 三、准线法展开船体构件 运用准线法展开船体构件，都是先在肋骨型线图上作出所要展开构件的准线投影线，并求出构件纵缝线和准线实长，以及中间肋骨的肋骨弯度，再以展开的准线为基线作出船体构件展开图。 1．垂直准线）非扭曲型纵向构件的展开 （1）作准线）求准线）扭曲状舷线纵垳的展开 这类构件的特点是其肋骨剖线是相互不平行的直线，实际上是一种不可展开的螺旋曲面。因此，不可能有在肋骨型线图和展开图上均为直线的准线存在。故通常采用分段作垂直准线并分段展开的方法近似地展开。 图2-27 扭曲舷侧纵桁展开 所谓测地线，就是连接曲面上两定点地最短曲线，如果这个曲面是可展的，则展开图上的测地线就成为一直线。利用测地线作为准线的方法称为测地线法。 测地线）扇形板测地线）作测地线）用求投影实长的方法求上下纵缝线）求中间肋骨的肋骨弯度 （4）作展开图 图2-28（b） 测地线（c） 测地线）菱形板测地线展开法 所谓菱形板，即其在肋骨型线图上的投影形状像菱形。若仍用扇形板测地线的作法，则测地线很可能不贯穿全部肋骨线，而越出纵缝线。所以，使测地线不与中间肋骨线垂直，而是偏转一定角度，贯穿全部肋骨，这是菱形板测地线的特点。 菱形板测地线）作测地线）求上下纵缝线）求中间肋骨的肋骨弯度 （4）作展开图 图2-29 （b） 测地线 （c） 测地线 （d） 测地线 统一测地线．十字线法展开船体外板 在肋骨型线图上，若外板各肋骨弦线相互平行，且它们中点的连线为垂直于肋骨弦线的直线，则它实际上相当于柱形面上的一根母线。由测地线的作法可知，这一直线就是测地线的特例。这种垂直于中间肋骨弦线的直线形测地线投影，称为十字线十字线法展开舭部外板 四、撑线法展开船体构件 在各四边形上加一条对角线，并近似认为它展开后为一直线，作展开图时，对角线可以撑住四边形，使之唯一地定位，这就是所谓的撑线法，亦称三角形法。具体做法见下图。 图2-32 （b）撑线 （a）（c）（d）撑线法展开舷墙板 五、首柱板展开 钢板首柱一般是具有双向曲度的空间曲面，故只能用近似方法进行展开。因此具体展开方法有多种。下面简要的介绍一种近似展开的思路，见下图。 图2-33 首柱展开 §2-4 样板和号料 对于没有实现数控加工的情况，加工前应根据上述放样的资料，将船体构件精确地划在平直的钢板和型钢上，并标上船名、构件名称及加工符号等，这一工艺过程称为船体构件号料。一般有样板号料、草图号料、投影号料、自动号料。 一、样板 草图及其号料 1．样板及其制作 样板按其用途可分为号料样板、加工样板、装配划线样板和装配角度样板；按其空间形状可分为平面样板和立体样板（样箱）。 制作样板的材料，有木材、扁铁、薄铁皮、油毡和纸板等。 图2-34 木质平面样板 1）三角板的制作 制作三角板，每块三角板样板除应与相应肋骨型线准确吻合外，还要有相应组合的定位准线，以保证使用时能准确地表现外板的曲面形状。 下图表示#15-#19肋骨的一块外板的三角板制作情况。 图2-35 三角样板的制作 图2-36 三角样板的使用 2）样箱的制作 样箱是由基面板框，肋骨剖面样板和侧面板框等组成。样箱基面的切取方法有与肋骨剖面垂直和不垂直两种。 下图所示为一正切样箱，其制作方法如下： （1）在肋骨型线图上，画出样箱的基面线和检验线，并在靠近上下纵缝线的外侧画出样箱的侧面线）按样箱部分的肋骨型线和有关剖面曲线，制作各肋骨剖面样板、基面板框和侧面板框； （3）将各肋骨剖面样板、侧面样框等垂直地在基面板框上按对应位置组合钉制起来，并在样箱曲表面嵌上适当的牵条。 图2-37 样箱制作示意图 斜样箱制作的基本方法： （1）作斜切基面 （2）求各肋骨剖面样板的实形 （3）求样箱侧平面实形 （4）求斜切基面实形 （5）求斜切基面与肋骨剖面的交角 （6）钉制样箱 钉制样箱时，应保证肋骨剖面样板与基面板框成 交角，并注意交角的方向。 图2-38 斜样箱制作示意图 图 2-39 船体外板草图 3．手工号料 手工号料，主要有样板号料和草图号料。 样板号料就是用样板直接在钢板或型材上描出船体构件的实际轮廓线、构件安装线、加工检验线和规定要求的余量线等并作出必需的各种标记、符号。 草图号料就是用草图上记载的基本形状和精确的形状尺寸，在钢板上通过作图的方式将其真实图形再现出来，其基本要求与样板号料相同。 图2-40 套料图 二、光学投影号料 光学投影号料，是在比例放样的基础上，将展开的各构件图形经过套料，绘制成精确的投影底图，或通过摄影制成更小比例的投影底片，然后在光学投影放大装置上放大，在钢板上投射出1:1的构件图样，最后对投影的构件各线条进行手工复描号料。 三、电印号料 电印号料是在光学投影号料的基础上，将放大成1:1的构件图形影像投影到复盖有一层带负电的光导电粉末的号料钢板上，使其爆光，再经显影和定影处理，在钢板上留下号料的线迹，实现自动号料。具体工艺过程如下： （1）撒粉带电 （2）投影爆光 （3）显影 （4）定影 图 2-41电印号料工艺过程示意图 四、数控套料 船体零件套料是合理使用原材料，减少原材料消耗，降低造船成本的重要手段。利用电子计算机生成船体构件图形，再将这些图形置于钢板边框内进行合理排列的过程，称为数控套料。 在钢板边框内配置、排列船体构件时，必须满足下列条件： （1）构件组合与船厂的工程进度相适应； （2）钢板利用率高； （3）切割精度好，效率高。 1’a+2’b+3’c+4’d 2．测地线（a）测地线法展开扇形板 m-肋骨线作本身弦线（量取方向相 反）得O2 4.过O2作本身弦线 7.光顺连接O1、O2…O7 5．将4，O4，4’连成光 顺曲线．作一直线（测地线），过D点作垂线，从测 地线＃肋骨线到上下纵缝交点间的肋骨长度 4．对准展开图上的O4，使样杆上的 上下纵缝交点落在pp’上得4，4’ 图2-29（a） 测地线＃肋骨线=O3a3（量取方向相反）得O5 3.取弧a2O2=O4b4得O2 4.过O2作2＃肋骨弦线、O7 4．余下的方法与扇形 板一样。 1．作一直线为展开 的测地线，定出首 尾方向，标出O1、 O2…O7； 2．以直线．按肋骨弯度方向在 直线A=s，过 A点作直线的垂线）统一测地线法 用模拟手工作测地线的方法进行船体外板数学展开时，为了避免对扇形板和菱形板进行判别，通过分析两种测地线作法的原理，提出一种通用的测地线作法称为统一测地线．过外板两端肋骨弦线的中点作本身的垂线作直线．从这两点向两端作出完整的测地线．在水线半宽图上等分下口线．过各点作上 下口线并投影 到纵剖线…的对角线并投影 到纵剖线）量取aa’，bb’（500~800）得a’b’； （3）将a’b’等分4份（4个肋骨档）等分点为各三角样板的高度基准点； （4）按每根肋骨型线制作木样板，直条板的同一边与准线OO’对齐，再定上两根斜撑板条。 （5）在钉制好的样板上标注船名、构件名、肋位号、准线、高度基准线、上下纵缝线）过肋骨线中 点a,b作直线OO’； 放样的方法和步骤： 纵缝线与肋骨线正交，使展开后的外板形状接近于矩形，有利于提高钢板的利用率。 1．求投影实长 具体求法见图2-22 2．确定展开用地准线 光顺曲线 QR与CD组成的圆柱面的法面 纵缝 准线 式中：s－肋骨弯度； m－肋骨型线图上肋骨线与其舷线 间的准线长度。 肋骨剖线 准线实长 * * * * §2-2 船体结构线-4 抛物线型梁拱曲线 OC=H 四等分OA得d，e，f 四等分AD得1，2，3 H 图2-5 圆弧型梁拱曲线的几何关系 简化为: ，且斜率变化是逐渐的，因此， 可初步判断该纵剖线是光顺的 ，显然，表明该纵剖线是不光顺的， ，则该纵剖线将趋于光顺。 并且，从横剖线图上初步判断：若c点的高度减小，使 尾轴的数量和布置形式如图2-10所示： 样棒

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