船舶型线设计
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§7—1 概 述
一、 型线设计在船舶设计中的地位： 船舶型线是关系到船舶的技术性能和经济指标的全局 性设计之一，对新船设计的成败有重要的影响。 1 船舶的静力和动力性能，大多与船体型线有关，包 括浮态、稳性、快速性、操纵性、耐波性等 阻力：取决于船舶型线（兴波阻力、粘压阻力） 稳性：横剖面特征是U型还是V型，对船舶的浮心高度 和横稳性高度有很大的影响。 2 总布置 包括船舶主体内舱室的布置，特别是尾机型 船舶或尾部型线复杂的船舶的机舱布置，甲板面积及 甲板上的设备和舱室布置 3 结构与工艺 结构上强度、振动是否合理，施工是否 方便。
但是，对于变线曲面仅仅 依靠这些就不能如实反映 其真实形状和尺寸了。
我们知道，船体曲面是一个 有三维曲度的变线曲面，对 于这种变线曲面，应该如何 反映其表面的形状及其变化 的情况呢？
对于变线曲面，通过一些几何要素已经无法表达出其实际形 状了。 对于变线曲面，一般要画出曲面投影以及一系列平面截切曲 面所得的若干截交线的投影来表示。
中部平行舯体部分
③、型线图的由来
引例1、圆柱体表面形状是如何形成的？
引例2、球体表面形状是如何形成的？ 由上面两个例子我们可以看出，其表面 形状可以由一定的曲面沿着某轴移动或 旋转得来的。
针对曲线面而言，曲面可以分为直线面和曲线面两大类。上 述的圆柱面就是直线面，而球体表面就是曲线面。
对于曲线面而言，上述的球体表面曲线在绕轴旋转的过程中， 曲线的形状和大小都没有发生改变，我们成这一类曲面为定线 曲面；反之，如果曲线的形状或大小在旋转的过程中发生了改 变，则称所得曲面是变线曲面。
对于船体曲面而言，我们不难发现， 其表面的形状沿高度、长度及宽度方 向都有变化，所有船体曲面属于变线 曲面的范围。
甲板表面可以近似的认为是定线曲面。
船体外形表面是变线曲面。
④、船体型表面的绘制原理
通过上面的讨论我们可以知道，对于定线曲面可以通过给出 决定曲面性质的几何要素以及曲面外形轮廓的投影就可以定 出曲面的形状。
对于上图的船体，我们可以通过绘制其表面的投影及一系列的 截交线比较准确地反映出船体曲面的各处形状。
三组截交线
对于船体而言，它是有三维曲度的实体，通过一个方向的截 交线很难准确地反映实际形状和尺寸。
由上面的图我们可以看出，仅靠一个平面上面的剖切只能表达 一个平面上曲线变化情况。而船体是一个三维曲面，显然这还 是不够的。 怎样才能如实且简单地表达船体曲面的变化情况呢？
要想准确表达船体表面形状，我们可以在三个平面同时剖切船 体，形成三组截交线。
纵剖面情况 用一系列纵剖平面可以反映出船体型表面不同船宽处沿船长方 向的变化。
横剖面情况
横剖面可以反映出沿船长方向船舶横向形状尺寸的变化情况。 用平行于中横剖面的一组平面切割船体时，与船体曲面相交 得一组交线，称为横剖线，它们表示船体的横向外形。
二、型线生成方法 1 优秀母型船改造 2 模型系列资料 3 数学方法生成。
线框生成：通过母型船交换 或船型系数生成型值表，从 型值表中读取数据，选用二 维样条函数进行型线拟合， 生成横剖线、水线、纵剖线 等。
曲面生成： 利用给定的空间点列构造B 样条曲面，通过适当调整特 征网格，用交互设计的方法
控制曲面。 利用支撑软件，通过B样条 曲线，生成船体曲面片，将 各曲面片连接成一个完整的
船体曲面。
实体模型生成： 先生成曲面，再通过曲面围出 船体实体模型。先生成实体毛 坯，利用生成的曲面进行切割， 及倒、圆角等机械加工手段， 将实体模型毛坯加工成船体实 体模型。
三、国内外计算机辅助型线设计系统
国外：
挪威 AUTOKON
(二维线框造型)
西班牙 FORAN
(二维线框造型)
瑞典 VIKING
水线剖面情况 可以反映出不同高度处船体型表面的变化情况。
船舶形状示意图
为了更有效的表达船体表面，可以将船 体表面划分成若干个区域，每个区域以 不同的方法表达。
尾部 后部区域
中部平行舯体部分
前部区域
是柱体的一部分，横剖面形状相同，舷侧是直 壁式的，舭部为一段圆弧，而船底则为一个水 平面—无底边升高，或为两个相交的平面—有 底边升高，
武汉理工
长江大中型客船Hale Waihona Puke BaiduAD (二维线框造型)
上海船舶运输研究所 CAES/CAD (三维线框造型)
SDICAD
（实体造型）
四、型线图的作用
①、型线图表达的形状
我们知道，我们的型线图表达的是船体的表面形状，反映了船 体曲面的变化情况。但是，钢板有一定的厚度，且厚度也是随 位置不同而不同，型线图是表达的钢板的外表面还是内表面的 呢？
内表面
外表 面
船体的外板表面有外表面和内表面之分，甲板也有上表面和下
表面之分。对于金属船体而言，型线图所表达的形状是外
板内表面和甲板下表面的形状。
我们所绘制的型线图是船体型表面的形状。
②、型线图的作用
型线图是船舶设计阶段重要的图文文件，它有很重要的作用。
1）可以表征船体的形状和大小。
2）是计算船舶航海性能的重要依据。 3）是绘制后续船体其它图样的依据。 4）是进行船体放样的依据。 总之，型线图是船舶设计建造的第一个重要图样文件，其决 定了船舶的形状大小和性能，是船舶建造的基础。
TRIBON
(曲面造型)
英国 HULLTEC
(曲面造型)
美国 ISDP CATLA
芬兰 NAPA
(曲面造型)
CADMATIC
(曲面造型)
荷兰 NUPAS
(曲面造型)
日本 HZS
(三维线框造型)
国内：
上海造船工艺所 CSH
(二维线框造型)
中国船舶工业总公司 CASIS/CAMS
上海交大和大连理工 MPSDS
一、 型线设计在船舶设计中的地位： 船舶型线是关系到船舶的技术性能和经济指标的全局 性设计之一，对新船设计的成败有重要的影响。 1 船舶的静力和动力性能，大多与船体型线有关，包 括浮态、稳性、快速性、操纵性、耐波性等 阻力：取决于船舶型线（兴波阻力、粘压阻力） 稳性：横剖面特征是U型还是V型，对船舶的浮心高度 和横稳性高度有很大的影响。 2 总布置 包括船舶主体内舱室的布置，特别是尾机型 船舶或尾部型线复杂的船舶的机舱布置，甲板面积及 甲板上的设备和舱室布置 3 结构与工艺 结构上强度、振动是否合理，施工是否 方便。
但是，对于变线曲面仅仅 依靠这些就不能如实反映 其真实形状和尺寸了。
我们知道，船体曲面是一个 有三维曲度的变线曲面，对 于这种变线曲面，应该如何 反映其表面的形状及其变化 的情况呢？
对于变线曲面，通过一些几何要素已经无法表达出其实际形 状了。 对于变线曲面，一般要画出曲面投影以及一系列平面截切曲 面所得的若干截交线的投影来表示。
中部平行舯体部分
③、型线图的由来
引例1、圆柱体表面形状是如何形成的？
引例2、球体表面形状是如何形成的？ 由上面两个例子我们可以看出，其表面 形状可以由一定的曲面沿着某轴移动或 旋转得来的。
针对曲线面而言，曲面可以分为直线面和曲线面两大类。上 述的圆柱面就是直线面，而球体表面就是曲线面。
对于曲线面而言，上述的球体表面曲线在绕轴旋转的过程中， 曲线的形状和大小都没有发生改变，我们成这一类曲面为定线 曲面；反之，如果曲线的形状或大小在旋转的过程中发生了改 变，则称所得曲面是变线曲面。
对于船体曲面而言，我们不难发现， 其表面的形状沿高度、长度及宽度方 向都有变化，所有船体曲面属于变线 曲面的范围。
甲板表面可以近似的认为是定线曲面。
船体外形表面是变线曲面。
④、船体型表面的绘制原理
通过上面的讨论我们可以知道，对于定线曲面可以通过给出 决定曲面性质的几何要素以及曲面外形轮廓的投影就可以定 出曲面的形状。
对于上图的船体，我们可以通过绘制其表面的投影及一系列的 截交线比较准确地反映出船体曲面的各处形状。
三组截交线
对于船体而言，它是有三维曲度的实体，通过一个方向的截 交线很难准确地反映实际形状和尺寸。
由上面的图我们可以看出，仅靠一个平面上面的剖切只能表达 一个平面上曲线变化情况。而船体是一个三维曲面，显然这还 是不够的。 怎样才能如实且简单地表达船体曲面的变化情况呢？
要想准确表达船体表面形状，我们可以在三个平面同时剖切船 体，形成三组截交线。
纵剖面情况 用一系列纵剖平面可以反映出船体型表面不同船宽处沿船长方 向的变化。
横剖面情况
横剖面可以反映出沿船长方向船舶横向形状尺寸的变化情况。 用平行于中横剖面的一组平面切割船体时，与船体曲面相交 得一组交线，称为横剖线，它们表示船体的横向外形。
二、型线生成方法 1 优秀母型船改造 2 模型系列资料 3 数学方法生成。
线框生成：通过母型船交换 或船型系数生成型值表，从 型值表中读取数据，选用二 维样条函数进行型线拟合， 生成横剖线、水线、纵剖线 等。
曲面生成： 利用给定的空间点列构造B 样条曲面，通过适当调整特 征网格，用交互设计的方法
控制曲面。 利用支撑软件，通过B样条 曲线，生成船体曲面片，将 各曲面片连接成一个完整的
船体曲面。
实体模型生成： 先生成曲面，再通过曲面围出 船体实体模型。先生成实体毛 坯，利用生成的曲面进行切割， 及倒、圆角等机械加工手段， 将实体模型毛坯加工成船体实 体模型。
三、国内外计算机辅助型线设计系统
国外：
挪威 AUTOKON
(二维线框造型)
西班牙 FORAN
(二维线框造型)
瑞典 VIKING
水线剖面情况 可以反映出不同高度处船体型表面的变化情况。
船舶形状示意图
为了更有效的表达船体表面，可以将船 体表面划分成若干个区域，每个区域以 不同的方法表达。
尾部 后部区域
中部平行舯体部分
前部区域
是柱体的一部分，横剖面形状相同，舷侧是直 壁式的，舭部为一段圆弧，而船底则为一个水 平面—无底边升高，或为两个相交的平面—有 底边升高，
武汉理工
长江大中型客船Hale Waihona Puke BaiduAD (二维线框造型)
上海船舶运输研究所 CAES/CAD (三维线框造型)
SDICAD
（实体造型）
四、型线图的作用
①、型线图表达的形状
我们知道，我们的型线图表达的是船体的表面形状，反映了船 体曲面的变化情况。但是，钢板有一定的厚度，且厚度也是随 位置不同而不同，型线图是表达的钢板的外表面还是内表面的 呢？
内表面
外表 面
船体的外板表面有外表面和内表面之分，甲板也有上表面和下
表面之分。对于金属船体而言，型线图所表达的形状是外
板内表面和甲板下表面的形状。
我们所绘制的型线图是船体型表面的形状。
②、型线图的作用
型线图是船舶设计阶段重要的图文文件，它有很重要的作用。
1）可以表征船体的形状和大小。
2）是计算船舶航海性能的重要依据。 3）是绘制后续船体其它图样的依据。 4）是进行船体放样的依据。 总之，型线图是船舶设计建造的第一个重要图样文件，其决 定了船舶的形状大小和性能，是船舶建造的基础。
TRIBON
(曲面造型)
英国 HULLTEC
(曲面造型)
美国 ISDP CATLA
芬兰 NAPA
(曲面造型)
CADMATIC
(曲面造型)
荷兰 NUPAS
(曲面造型)
日本 HZS
(三维线框造型)
国内：
上海造船工艺所 CSH
(二维线框造型)
中国船舶工业总公司 CASIS/CAMS
上海交大和大连理工 MPSDS