船体建造集成系统HCS

船体建造集成系统HCS

船体建造集成系统HCS是在微机上研制开发和运行的造船应用软件。经过近三十年的发展，已由原来的船体型线光顺、外板展开、结构线定义和生成、板材结构零件生成、零件套料和数控切割代码生成、以及船体加工信息生成等子系统组成的基本功能模块发展为船体三维造型系统。并进一步发展，与船舶设计单位联合，即将推出具有拓扑关系的船体结构三维模型，采用统一数据库的、与上道设计相连的船体生产设计的新版本。

HCS建立在MS Win32和MS Access数据库的基础上，具有标准用户接口，便于系统功能的扩展以及与其它船舶CAD/CAM应用系统的联接。

改版版后的HCS具有如下的树状结构：

HCS-----Bin

|--Docu

|--Help

|--Project-----7600T-----HCS-----Line-----3D_BLK

| |--1000T | |--TXT

| |--35000T | |--JGYB

| …… | |--JGNZX

| | |--JIG

| |-- Block

| |-- Structure

| |

…………

一、HCS的基本功能有：

1 船体型线光顺

船体型线光顺子系统是对船舶设计单位设计的船体型线进行三向光顺及后处理，并将完成的船体型值表和型线图等信息直接提供给造船厂使用。该系统可光顺球艏、球艉、双尾、隧道、有纵倾、折角等多种船型，光顺周期短、质量高，特别适用于小型、复杂、奇特线型的船。船体型线光顺子系统的基本功能有：

●交互输入/修改型值；

●图形交互生成边界线；

●型线三向自动光顺及交互处理；

●肋骨曲线自动生成；

●艏艉柱处理；

●完工三向视图及肋骨型线生成；

●窗口任意放大；

●DXF文件（任意型线、水线、站线、侧剖线、肋骨线、加密肋骨线）转换；

●肋骨型值表、站线型值表、艏艉柱型值表生成；

●型值表及型线样条入库，供其他子系统调用（如：数控肋骨冷弯机、逆直

线肋骨加工等）；

●数据库管理。

图1. 多折角船型

图2. 隧道型船型

HCS3.x的船体型线光顺处理模块采用剖面线三向光顺方法。型线光顺的样

条函数则采用了我国独创的智能化程度很高的性能优良的“分段三次样条”函数

为主，“几何圆弧样条”函数为辅的拟合光顺工具。当输入了型值表、求出各型线的端值、给出了各型线的光顺拟合信息后，三向光顺便可按设计要求自动完成光顺。

本模块在HCS相应模块的基础上加以开拓和研制，并满足军船生产的要求。如：舰船的肋骨号从艏至艉排列的问题，加设肋号的增减信息 Istep_frame。当计算民船时Istep_frame=1，而计算舰船时Istep_frame=-1，这样，在处理时，只要加上Istep_frame作为处理肋骨时的增减信息则可。

1.1 边界处理

边界处理是HCS3.x的型线光顺处理模块的一大特色。用户可根据设计部门提供的型线图、型值表，再根据船体曲面组合的原理，在原设计图上处理好各边界线（包括把水线圆弧端处理为延伸折角线）。输入了生成边界线的型值点数据，然后即可生成各边界线样条，存放在数据库内。再根据边界线，便可自动插值而得到各型线的端值数据和一部分端点导数。对于一些特殊的船型，亦可用人机交互的方式，根据边界线插出型线的端值数据。

利用曲面组合边界的方法，我们便可完成各类船型的线型光顺处理，如：球艏、球艉、带纵倾、带多个折角、隧道型、双尾鳍、斜平边、折角斜平边等船型（参见图1、2）。

1.2 各类型线的光顺拟合信息处理

光顺拟合信息是线型光顺的关键。光顺拟合信息包括型线首末导数和形状参数。用户可根据设计图来确定。由于模块设置了人机图形交互功能，用户亦可在型线拟合光顺时，显示该型线的型值点，直接判断给出该型线的形状参数。

1.3 型值表的输入

型值表的数据多，输入易出错。模块设置了非法数据出错排除功能，保证了数据不会由于输入非法字符而引发的错误。模块设置了人机图形交互功能，用户可根据图像中显示的型值点的位置来判断输入的数据的正确性，对之进行检查修改。以保证型值表能一次输入无误，大大缩短了查错时间。

1.4 线型光顺和后处理

线型光顺采用了以自动处理为主、人机图形交互处理为辅以及动态显示光顺信息和误差的方法。用户可用人机图形交互的方式，给出正确的该型线的拟合光顺参数，纠正边界处理的错误，然后让模块自动进行光顺处理。再根据动态显示的光顺信息、误差，来了解光顺情况。而后用人机图形交互的方式，纠正影响光顺收敛的因素，最后使光顺顺利结束。（三向线型光顺不吻合误差<0.1毫米）。由于线型光顺采用了双表格，型值表原始值始终不变，故在光顺过程中，随时可显示各型值的光顺误差，供用户进行判别。

三向光顺完成后，便可自动生成各肋骨型线。在生成肋骨型线过程中，用户可采用光顺的方式。模块设置了光顺误差>2毫米肋骨信息显示功能。用户可挑选一些光顺误差>2毫米肋骨作为加密站线再进行三向光顺处理。直到所有肋骨的光顺误差都<2毫米，则光顺处理完成。

三向光顺处理，仅处理和生成了三个剖面线和肋骨线。后处理则按设计的要求，生成了甲板、折角、舷樯。并处理好艏艉柱圆弧（水线圆弧端）。处理后的

船体型线，则与设计的线型完全一样，便可作为建造的依据。

2 外板展开

外板展开子系统根据已生成的船体型线及钢板规格，对船体外板进行板缝划分，同时生成相关结构线。在此基础上用三角形法对指定外板进行展开并存入零件库，同时生成该外板的加工数据及相应图形。改版后的外板展开模块，展开率高，原则上可以展开每一块板。外板展开子系统的基本功能有：

●船型数据库定位；

●肋骨线形显示；

●外板端缝生成及显示；

●外板纵缝生成及显示；

●相关结构线生成及显示；

●外板定位；

●外板余量设置；

●外板展开精度设置(即外板划分网格大小设置)；

●外板展开及显示；

●展开外板存库；

●外板信息输出；

●外板加工数据及图形输出。

传统的外板展开法有两种：测地线法和三角形法。其中三角形法方法简明单一，但要保证精度，则计算网格须取得较密。以往认为外板展开用测地线法较能保证精度。经研究、分析和比较，我们在外板展开模块采用了加权修正三角形外板展开法，取得了很好的效果。图3显示了艏艉柱接缝三边形外板的展开。

图3. 艏艉柱接缝三边形外板的展开

外板子系统还开发了按法向剖线展开实长等综合方法生成首尾接缝的功能