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型线图的识读与绘制鲁东大学2012年9月2020年5月31日2•目的要求：•学习本章的目的是了解船体曲面的几何描述原理及投影方法。通过本章学习，应达到以下要求：•（1）掌握船体曲面几何描述的基本原理；•（2）了解船体在正投影体系中的投影方法；•（3）熟悉型线图各视图之间的联系规律；•（4）了解型线图与型值、型值表之间的联系；•（5）运用投影规律绘制型线图。•重点：•（1）型表面与型线的概念，型线的投影；•（2）型值与型表面，型线与型表面的关系；•（3）掌握船体表面求作任意几何要素、梁拱作图、舷弧线（甲板边线）作图等几个基本作图方法。•难点：•型线三个视图之间的空间关系。2020年5月31日3•学习方法：•（1）学习型线图，首先要熟悉有关基本概念，如型表面、理论站、中线面、基平面等；•（2）掌握描述船体曲面的方法：由点（型值点）—线（型线）—体（船体）的近似过程。船体曲面的几何定义是通过三组互垂的有限条曲线形成曲线框进行描述的。型值点是指三组互垂型线和一些特殊型线两两相交的交点。熟悉型值表中各型值与型线图上对应点之间的对应关系。•（3）了解型线与各投影面之间的相对位置关系，即型线就是与三个互垂的投影面平行的面与船体型表面产生的截交线。进而将这些线对三个投影面分别进行正投影，从而产生三组型线。•（4）通过型线图大作业练习，掌握格子线、型线和船体表面其它几何要素的作图方法与技巧，并通过练习，加深对型线几何定义的理解，熟悉二维和三维图形之间的思维转换。•2020年5月31日4•2．1船体型表面与主尺度•2.1.1船体型表面及特殊型线•船体是由外板（Shell）和甲板(Deck)封闭形成的内空壳体。船体表面形状因为船舶航海性能的特定要求，通常是由形状复杂的曲面构成。船体各个部分的板厚也因为功能要求不同而不同。为了更加准确地描述船体的几何特征，消除因为板厚不同产生的差异，定义金属船体船壳内缘的表面(不包括壳板)，或船体骨架的外缘表面为型表面（surfacemoulded）。船体表面的所有几何信息都是以型表面为基础定义的，如型表面上的曲线称为型线(formline)。而木质船和玻璃钢船等非金属船船舶，由于材质和加工的特殊性，定义船壳的外表面为型表面。2020年5月31日5•船体型表面由外板型表面和甲板型表面两部分组成，如图2－1所示。外板型表面一般是具有三向曲度的自由曲面，而甲板型表面多为母线（梁拱线）沿导线（甲板中心线）运动而形成的定母线曲面。通常，一艘船每层露天层甲板的母线和导线的曲率是不变的。2020年5月31日6•甲板与外板的交线称为甲板边线(decklineatside)。依据甲板部位和功能不同，分别称为上甲板边线(upperdecklineatside)、主甲板边线(maindecklineatside)、首楼甲板边线(forecastledecklineatside)、尾楼甲板边线(poopdecklineatside)等。•图2－1船体型表面•1－甲板边板2－外板顶线3－首楼甲板边线4－舷墙顶线5－梁拱线6－甲板中心线7－首楼•当外板超出甲板以上时，外板的顶端边线称为外板顶线(Shelltopline)。•如果船舶设有舷墙，舷墙板顶端边线称为舷墙顶线(bulwarktopline)。•除了特殊甲板外，上述型线均为空间曲线，型线的三面投影均不反映实形。2020年5月31日7船体轮廓线示意图（a）船体型表面（b）甲板型表面（c）外板型表面12437562020年5月31日8•2.1.2船体形状的描述•船体外板与甲板具有不同的几何特征，因此在表达方法上也有所不同。甲板型表面一般为数学曲面，可以通过用数学方法确定曲面几何要素，从而达到描述、绘制和生产制造这类曲面的目的。•外板型表面多为自由曲面，建立能定量求解几何要素的数学模型目前还有困难。工程上常用的方法，主要是通过定义型表面一系列曲线形成网格线，和曲面的边界曲线共同近似地描述型表面。这一系列曲线称为型线。如图2－2所示，构成网格线的曲线一共有三组，它们分别是：平行于侧立投影面的一组平面截切（横剖面）外板型表面得到的横剖线；平行于水平投影面的一组平面（水平面）截切外板型表面得到的水线；平行于正立投影面的一组平面（纵剖面）截切外板型表面得到的纵剖线。2020年5月31日9•图2－2船体型线的生成•1－横剖面2－横剖线3－水平剖切面4－水线5－纵剖面6－纵剖线1352462020年5月31日10•这三组两两互垂的平行平面数量取得越多，则网格越密，所描述的曲面就越趋于真实的外板型表面。随着计算机技术的不断发展，使这一技术成为可能。•工程上只需要取有限数量的剖面，使其能够满足实际精度要求，进而准确地确定船体的几何形状。•按照船舶大小和形状复杂程度不同，一般取21个剖面20站或11个横剖面10站，在型线图上，将这些横剖面所在的位置称为理论站点。对首尾变化比较大的船，在首尾两端可以根据需要添加中间站。两站之间的距离称为站距。•水线及纵剖线也可以按船舶的型深和船宽不同，按需要确定数量。2020年5月31日11•2.1.3船体主尺度（Principaldimension）•根据《金属船体制图》（GB4476—84）规定，民用船舶图样，一般将船舶置于和正立投影面平行的位置，船首绘于图纸右侧，船尾绘于左侧。采用工程制图标准所规定的第一象限正投影方法，表达船体图样。人站立于船上，面向船首，人的左右手方向分别定义为船的左右两舷。•金属船体的主尺度是指船体型表面上量取的船体外形大小的基本度量。主尺度如图2－4所示。船体主尺度既是影响船舶性能和使用功能的关键要素，也是绘制型线图的基本尺度。2020年5月31日12•一、长度•1．总长（Lengthoverall）•船体型表面（包括安装于船体首尾的永久结构物）最前和最末端之间的水平距离，记为LOA。cLLLBLBLTBBhhTDDBLBLLF2020年5月31日13•2．设计水线长（Lengthonwaterline）•设计水线长指设计水线与船体型表面首尾轮廓线交点之间的水平距离，记为LWL。设计水线指船舶满载状态下，船体型表面与水面的交线。由这条曲线形成的平面称为设计水线面。•3．垂线间长（Lengthbetweenperpendiculars）•通过设计水线与首轮廓线交点所引的垂线称为首垂线；根据船型不同尾垂线是通过船尾某一固定点所引垂线，这一固定点是：•（1）设计水线面与舵柱后缘的交点（有舵柱船舶）,见图2－5（a）；•（2）设计水线与舵杆中心线交点，见图2－5（b）；•（3）设计水线与尾轮廓线交点（无舵船舶或海洋工程结构物等）见图2－5（c）。•首垂线与尾垂线之间的水平距离称为垂线间长，记为LPP。2020年5月31日14•（a）有舵柱船的尾垂线（b）舵杆中心线（c）无舵船的尾垂线BLBLBL2020年5月31日15•二、宽度•1．型宽（Breadthmoulded）•前文所述的21个或11个假想横剖面所在的位置，在船舶工程中被定义为理论站。过每一理论站所作的横剖面称为站面，各站面平行于侧立投影面。船体型宽即船体型表面最大宽度处(多数船舶位于中站面处)，船体两舷甲板边线上对应点之间的距离，记为B。•2．水线宽（Breadthwaterline）•设计水线上船体最大宽度处两舷对应点之间的距离，记为BWL。•3．最大宽度（Breathextreme）•某些船舶甲板宽度大于型宽，如舷伸甲板船。甲板最大宽度处，两舷对应的点之间的距离，记为Bmax。2020年5月31日16•三、型深（Depthmoulded）•船舶中站面（即LPP/2）甲板最低点处甲板边线至基面之间的垂直距离称为型深，记为D。•四、满载吃水（Summerloadwaterline）•船舶中站面处，水线至基线的垂直距离称为吃水（Draught）。其中，满载水线至基线的垂直距离称为满载吃水或设计吃水，简称吃水，记为T。•五、干舷（Trim）•中站面设计水线至甲板边线的垂直距离称为干舷，记为F。2020年5月31日17•六、其它要素•1．舷弧（Sheer）•在首尾垂线处，上甲板边线至基线的垂直距离与型深的差值，分别称为首舷弧（forwardperpendicular）和尾舷弧（Afterperpendicular），记为hf和ha。•对于海船，舷弧可以参考下式求得：•首舷弧hf=1.66Lpp+50.8（cm）•尾舷弧ha=0.833Lpp+25.4（cm）2020年5月31日18•2．梁拱（Camber）•型宽处，上甲板中心线与甲板边线之间垂直高度的差值，记为C。甲板带有梁拱目的是为了加速甲板积水的流泄，同时又能够提高甲板的强度。梁拱取值，可参考下式：•C=（1/100~1/50）B。•3．底升高（Riseoffloor）•某些船舶为了改善性能，如图2－6所示，船底由船中向两舷抬升起一定高度。底升线与舷侧线的交点至BL之间的高度差值称为底升高。•图2－6底升高2020年5月31日20２．２型线图的基本视图•将船体型线（首尾轮廓线、甲板边线、舷墙顶线、外板顶线、水线、横剖线、纵剖线）分别向三个投影面上投影，得到三面投影图即为型线图的三视图。其中正面投影图称为纵剖线图；侧面投影图称为横剖线图；水平投影图，因为多数船体具有横向对称性，在绘图时，习惯上只绘出船体左侧这一半，所以型线图的水平投影称为半宽水线图，2020年5月31日21船体三向投影图纵剖线图半宽水线图横剖线图2020年5月31日22•纵剖线图•纵剖线图(sheerprofile)由轮廓线、甲板中心线、格子线和纵剖线组成。纵剖线图的轮廓线由外板型表面转向轮廓线（首、尾轮廓线）、外板顶线、舷墙顶线、船底线和甲板中心线组成。因为,甲板中心线和首、尾轮廓线，平行于正投影面，所以在纵剖线图中反映实形，其它各种型线在纵剖线图中不反映实形。•由于横剖线和水线所在的各平面与正投影面垂直，它们的投影分别积聚为垂直和平行于基线的垂直线和水平线，如图2－8（a）所示，两组直线相互垂直形成所谓格子线。2020年5月31日23船体三向视图3515220191817161514艉封板0123456789131211～10(a)纵剖线图(b)横剖线图LLLBLBLBLBL21522534152253401234567891011121314151617181920012345678910111213141516171819202020年5月31日24•横剖线图•船体横剖线图(bodyplan)左右对称。为了使图面清晰，习惯上将中站线至船尾各站横剖线的左侧一半配置在船体中线左侧；而将中站线至船首各站横剖线的右侧一半配置于中线右侧。•横剖线图的轮廓线由外板型表面转向轮廓线（最大横剖线）、船底线、外板顶线、甲板边线、舷墙顶线组成。各站横剖线在该图中反映实形，其它各型线均不反映实形。•纵剖线和水线的投影分别积聚为垂直和平行于基线的直线，如图2－8（c）所示，即横剖线图的格子线。2020年5月31日25•半宽水线图•半宽水线图(halfbreadthplan)的轮廓线由甲板边线、舷墙顶线、外板顶线组成，除了水平甲板船之外，一般它们均不反映实形。而各水线在半宽水线图中反映实形。•纵剖线和横剖线分别积聚为平行于中线的平行线和垂直于中线的垂直线，形成格子线，如图2－8（a）所示。2020年5月31日26•型线图的布置•因为型线图是确定船体几何形状的总体图样，所以，为了尽量使图形在标准幅面内能绘制得更清晰，而又不使图纸过长，通常采用如图2－9所示的两种布置方式。其中图2－9（a）为分离式，用于一般船舶型线图；图2－9（b）为重叠式，用于有平行中体的船舶。2020年5月31日28２．３型值表•型值(offset)•船体型表面的形状是通过一系列型线进行描述的。这些共曲面的型线如果不平行则必然相交，交点就是型值点。只要型值点在坐标体系中被确定，过这些点的型线就可以近似地被确定，整个型表面也就近似地在坐标体系中被确定了。•属于空间一条曲线上的点，其三面投影必在曲线的同面投影上。在型