HDSHM系統(tǒng)船體型線光順應用經(jīng)驗

劉凌云

（山東百步亭船業(yè)有限公司，山東榮成 264317）

HDSHM系統(tǒng)船體型線光順應用經(jīng)驗

劉凌云

（山東百步亭船業(yè)有限公司，山東榮成 264317）

文章介紹了山東百步亭船業(yè)公司使用HDSHM船體建造系統(tǒng)型線光順模塊代替實尺樣臺用于拖網(wǎng)、圍網(wǎng)、燈光釣和冷藏運輸?shù)榷喾N漁船船型的建造。文章以已交付使用的58 m艉滑道拖網(wǎng)漁船在生產(chǎn)設計中積累的型線光順的操作經(jīng)驗為例，列舉了光順的原理、順序及方法，重點是單根型線光順的判別和光順的方法，以及站線光順后肋骨線的光順處理方法，并說明了在光順操作過程中的注意事項及解決思路。這些操作經(jīng)驗的應用提高了工作效率，也保證了光順的質(zhì)量要求，縮短了生產(chǎn)設計的周期，也使得從開工、下料、預制到組裝的生產(chǎn)準備周期進一步縮短。

型線光順；HDSHM系統(tǒng)；經(jīng)驗；漁船

0 引言

HD-SHM2000是滬東船廠計算機研究所基于本廠的生產(chǎn)實際開發(fā)的船體建造系統(tǒng)軟件，獲得了國內(nèi)幾十家主流船廠和科研院校的青睞。山東百步亭船業(yè)公司（下稱“公司”）也在1998年引進并一直使用這套軟件開展工作。

早先引進的是該軟件的“DOS AutoCAD R14版”，后來系統(tǒng)升級到了“WINDOWS 7 Auto CAD 2005版”，程序逐漸更新也使得軟件版本在不斷地更新改進，公司也已經(jīng)取消了實尺放樣，全面開展了微機數(shù)字放樣、船殼外板展開、結(jié)構(gòu)件編程、微機交互套料、樣板制作、胎架建造、生成數(shù)切零件程序以及余料管理等船體生產(chǎn)設計需要的所有功能。本軟件有型線光順、結(jié)構(gòu)和外板三大模塊，型線光順是其中最重要的一個，也是一個需要有豐富實踐經(jīng)驗來操作的模塊[1]。

1 船體型線三向光順

為了更好地說明型線光順的使用經(jīng)驗，下面以公司設計開發(fā)并建造的入選2013年山東省漁業(yè)船舶標準化船型的58 m艉滑道拖網(wǎng)漁船作為實例進行介紹。該漁船是該廠前期建造的最大噸位的單拖遠洋漁船，其性能要求高、設備繁多、建造難度大。

該船有關技術參數(shù)如下：

總長Loa=58.58 m；設計水線長LWL=54.13 m；垂線間長Lpp=50.00 m；型寬B=9.80 m；型深D=5.20 m；設計吃水T=4.30 m；型排水量Δ=1 551 t；方形系數(shù)Cb=0.705；棱形系數(shù) Cp=0.756；舯橫剖面系數(shù)Cm=0.926；水線面系數(shù)Cwp=0.89；浮心縱向坐標：Xb=?0.466 m；設計航速12.5 kn；縱傾1.00 m。

船殼型表面是一個三向曲度都光順的曲面，所以各位置的直剖線及斜剖線也應當光順。但是，由于測量原始圖紙的誤差或者輸入原始數(shù)據(jù)的差錯都有可能造成誤差和型線的不光順。所以一般手工輸入型值所生成的曲線并不是一個滿足要求的光順曲線，還需要進一步修正，這個修正的過程稱為船體型線的三向光順[2]，包括了型線是否光順的辨別和不光順的修正。

船體型線包含多種曲線，如站線、水線、縱剖線、輪廓線、龍骨線、甲板線、舷頂線、肋骨線等，光順時只能逐根地對某根型線進行修正。單根型線的光順修正分成兩種，站線三向交互光順和肋骨線三向交互光順。一般先進行修正站線，再進行修正肋骨線。

2 光順的數(shù)學原理

在型線三向光順系統(tǒng)中，型線型值點光順采用圓率法。這種方法可直觀地進行光順辨別和修正，且不必像其它的型線光順一樣，先對型值點擬合成一段曲線，再對型值點進行光順辨別和修正。

型值點的圓率是指任意相連三個點組成的中間這個點的圓率。相連三個點的圓率，其絕對值等于這三個點組成的圓的半徑的倒數(shù)。它的方向按照逆時針正、順時針負的原則。因此逐個對型值點算出圓率就能得到各點的圓率排列。這些圓率排列的方向標明了型線的彎曲走向，它的絕對值大小則標明了型線的彎曲大小，且圓率排列相連兩點的一次差值的方向和大小標明了型線相鄰兩點的彎曲走向的趨勢，同樣也標明了此根型線光順與否。因而采用觀察圓率和圓率一次差值就能直觀地將各點光順與否辨別出來[3]。

系統(tǒng)的操作方法為：先對型值點算出圓率和圓率一次差值，再按圓率、圓率一次差值方向及大小自主辨別光順程度。一般圓率方向沒有持續(xù)性變化，就判斷滿足了粗光順；如果一次差值方向也沒有持續(xù)性變化，就判斷滿足了精光順。

2.1 光順的順序

和手工地面1∶1放樣方法一樣，進行修正三向光順時，也要先光順橫剖線，然后是水線，最后光順縱剖線。因為船舶型線必須三向都要光順，而僅僅修正某根剖線不可能達到三向光順，所以在生產(chǎn)設計中要以考慮全面、保證性能、三向統(tǒng)一、提高效率為原則。

修正時，只要在某一個剖面線改動某一個型值點，則其它的兩個剖面線的對應點也同時連動，可直觀地判斷修正效果。

2.2 光順的方法

與手工地面放樣一樣，若某點出現(xiàn)壞點時則將此點的壓鐵提起，讓壓條自主走彎變向，再將壓鐵放下，那么這個點就自然彎曲而將壞點消除掉了。同樣在系統(tǒng)操作時，若一個點是壞點，也是先將此點解除，使此點的線條能自然彎曲，再進行插值法將新改動的點反映到其它兩個剖面上，因而得到的新型值點當然光順。但是，在實際操作時，一般不會立即把此點刪去。先觀察一下此點在另外兩個剖面上的光順情況，如果刪去此點對另兩個剖面的光順調(diào)整有利（即修改的數(shù)值大小和修改的范圍大小），則可直接刪去，再插值新點；否則需要重新判斷并采取如下方法：如果型線某個型值點出現(xiàn)凹凸的情況，僅修改自身這點的型值恐怕也不能將型線修正光順，只能修改自身這點的前后一點或兩點的型值才有可能修正光順。因而在正常光順修正時，第一步要找到壞點，然后判斷壞點前兩點、壞點前一點、壞點和壞點后一點、壞點后兩點共五個點的型值，觀察這五點中修改哪個點可以最快地達到光順效果，改動數(shù)值小且修改范圍也小，就取這一點作為修改點。最大可能是再修改其前或其后的一個點就能滿足這段型線的光順任務。

3 單根型線的光順方法

操作系統(tǒng)進行型線光順和地面人工光順同樣復雜，在手工放樣中判斷曲線是否光順需要依靠放樣人員的經(jīng)驗。在操作系統(tǒng)放樣中是否光順能通過圓率變向來進行辨別，但是光順的過程還要依靠經(jīng)驗，有經(jīng)驗的人可以在較短的時間內(nèi)光順完成且質(zhì)量很好，但經(jīng)驗不足的人可能不僅所需時間成倍增加，而且完成質(zhì)量很可能出現(xiàn)問題[4]。如果型線光順質(zhì)量有問題卻不能在數(shù)切下料前及時發(fā)現(xiàn)并改正，那么等到下料結(jié)束零件小組立中組立后在上胎時才發(fā)現(xiàn)就為時已晚，會造成材料的浪費及工期的延遲。這就是為什么軟件只是一個工具，需要人來使用。對于經(jīng)驗不足的人來說，再好的工具也不能物盡其用。就像以前畫機械制圖時用鉛筆、繪圖板及白版紙一樣，現(xiàn)在用計算機畫圖，工具變了但制圖方法及標準不變，只是所需時間和人工減少了。以58 m艉滑道拖網(wǎng)漁船為例，如果用手工放樣光順完成需要兩個人1個月的時間，而采用數(shù)學放樣光順只需要1個人15天的時間就可以完成。

3.1 光順的判別

在型線光順操作的過程中，辨別型線是否光順非常重要。前面論述了單根型線的光順辨別方法，需要辨別有沒有壞點和曲率變向是否合理，但也不是很直觀?，F(xiàn)以58 m漁船#7站線為例來直觀地判斷是否光順，情形如圖1所示。

圖1中，站線型線在其自身垂直的方向上出現(xiàn)了較多的長度不一的小線段，俗稱為“曲率線”，實際上反映了這個型值點的圓率的大小，曲率線長就表示圓率大，曲率線短就表示圓率小，無曲率線就表示直線。

根據(jù)上述型線辨別方法，如果出現(xiàn)曲率方向發(fā)生了持續(xù)性的變向那就是出現(xiàn)了壞點，需要逐根地研究“曲率線”的方向及大小，來分析此段曲線有沒有壞點，否則就容易遺漏不光順點而造成返工操作。

但是，沒有明顯壞點還不能認為此段曲線已光順完成了，還需要繼續(xù)觀察曲率線變化是否合理而均勻。這樣就可以通過直觀地觀察曲率線長度的變化來判斷曲線是否光順。從圖1可以看出，第9縱剖線的點曲率線最長，與第7縱剖線的點的曲率線不是合理過渡，可判斷出第7縱剖線和第9縱剖線之間的型線是不光順的。

3.2 光順的方法

光順的過程就是對壞點修正的過程。在實際操作中，有時候出現(xiàn)拐點的現(xiàn)象很明顯，通過觀察就能辨別出不光順，這時可以先行檢查型值輸入是否出現(xiàn)錯誤，因而導致了局部線段出現(xiàn)壞點[5]。

以圖1為例，如果輸入的型值沒有錯誤，那就需要調(diào)整這兩條縱剖線之間的水線各點，有時還可以加一個控制點、修改這個控制點類型、或者刪除某個型值點等，可以調(diào)整水線各點使半寬增大、縱線點高度降低（但修改幅度不能大于±5%），型線走彎變向自然了就會變得自然光順?，F(xiàn)在的光順只是粗光順，還需要操作其達到精光順要求。這樣調(diào)整的結(jié)果是船型也修“肥”了，那么船型該修“肥”還是該修“瘦”，要根據(jù)本船的作業(yè)方式、魚艙布置及設計經(jīng)驗來決定。所以，曲線的光順是一個需要經(jīng)驗的工作，是否光順還需要在實踐操作的過程中不斷積累經(jīng)驗[6]。

以58 m漁船型線圖為例，光順后的船體型線如圖2所示。

4 肋骨型線光順

一般情況下，當原始型線（站線型值）修正光順后，就可以得到肋骨線了，肋骨線型值是通過對站線橫剖線的插值得來的。隨后就需要進行肋骨線的光順。但是，如果先前站線光順階段沒有達到光順良好的結(jié)果，則生成的肋骨線自然不會光順良好，這就意味著會出現(xiàn)較大范圍不光順的問題，也不可避免地需要修改肋骨線型值才能達到光順。關鍵問題是肋骨線的光順不是三向光順，而是只有在橫剖面能看見每一根肋骨線的光順修改情況，在另外兩個剖面看不見肋骨線的修改情況。所以單單把橫剖面上的肋骨線調(diào)整光順了而其余兩個剖面沒有建立三向聯(lián)動回饋，這樣是看不出來修改的型值對另外兩個剖面的影響，也無法確定另外兩個剖面是否光順，這樣光順出來的肋骨線是不能用于實際生產(chǎn)的，因此必須對它進行光順處理以滿足肋骨型線的三向光順。

對于這個問題，還可以將不光順的地方、曲率變化較大的肋骨型線轉(zhuǎn)換成站線型線重新進行型線的三向光順操作，這樣光順好的型線結(jié)果一般會令人滿意。對于中小型船舶來說，特別是沒有平行舯體的船舶如帶有縱傾的漁船來說，為了避免出現(xiàn)上面提到的反復轉(zhuǎn)換站線的情況，有一個比較好的處理方法。型線光順完成后，將所有肋骨線作為站線插值到型線當中，相當于半艘船有30根或50根甚至更多站線。這樣就相當于所有肋骨線也能參與到三向光順中了，雖然型線光順的工作量大了，但隨后在肋骨線光順時就很簡單，整個工作周期能節(jié)省一半時間，而且光順結(jié)果令人滿意。

其實，本質(zhì)上肋骨線和站線一樣都是橫向剖線，也就是加密的站線。所以將肋骨線作為站線來處理是完全可以的。將肋骨線轉(zhuǎn)換成站線以后，所進行的光順操作與前面的型線的光順操作也是相同的。

完整生成的肋骨線出現(xiàn)在橫剖面圖中，拼接完成后如圖3所示。

5 結(jié)論

不同的人對型線系統(tǒng)的操作方法可能不盡相同，其操作方法可以根據(jù)船舶類型不同和個人習慣不同而變化?；诒鞠到y(tǒng)的操作有很大的靈活性，所以多進行實踐練習就可以熟能生巧。本文介紹了多年使用并成功建造各類船型的光順操作方法及應用經(jīng)驗，希望能給其他船廠有所借鑒，也希望在船舶建造的技術設計和實際生產(chǎn)中能將本系統(tǒng)發(fā)揮出更大的作用。

[1] 上海市造船局編寫組. 船體放樣[M]. 上海: 上?？茖W技術出版社, 1978.

[2] 徐兆康. 船舶建造工藝學[M]. 北京: 人民交通出版社, 2000.

[3] 陸劍華. HD-SHM2000船體建造系統(tǒng)船體線型光順系統(tǒng)數(shù)據(jù)說明書[R]. 滬東造船廠計算機技術研究所, 2000.

[4] 王世連, 劉寅東. 船舶設計原理[M]. 大連: 大連理工大學出版社, 2000.

[5] 黃浩. 船體工藝手冊[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2013.

[6] 盛振邦, 劉應中. 船舶原理[M]. 上海: 上海交通大學出版社, 2003.

Hull Line Smoothing Application Experience of HDSHM System

Liu Lingyun

(Shandong Baibuting Shipbuilding Co., Ltd., Shandong Rongcheng 264317, China)

The article introduces Shandong Baibuting Shipbuilding Co., Ltd. using the line smoothing module of HDSHM hull construction system instead of the real platform units for the construction of a variety of fish vessels such as the trawl, seine, fishing lights, refrigeration and transportation. The paper takes the experience of line smoothing accumulating in the production and design of the delivered stern skid way trawler of 58 m as an example. The paper introduces the smoothing principle, the order and the method, focusing on discrimination and smoothing method of single line smoothing and frame smoothing treatment method after the station line smoothing, and describes operation precautions and solutions in the process of smoothing. The application experience improves work efficiency and also ensures the smoothing quality requirement, shortening the product design cycle, also furtherly shortening the production preparation cycle from the start, cutting, pre-assembled to assembly.

line smoothing; HDSHM system; experience; fishing vessel

U671.2

A< class="emphasis_bold">DOI：1

10.14141/j.31-1981.2017.02.006

劉凌云（1975—），男，工程師，研究方向：計算機輔助船體設計。