HDSHM系统的船体型线交互三向光顺封解读.docx
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HDSHM系统的船体型线交互三向光顺封解读
基于HD-SHM系统的船体型线交互三向光顺案例
船体型线交互三向光顺是整个系统的基础和核心,下面以150吨冷藏船为例,详细介绍船体型线交互三向光顺的应用案例。
一、实船选取
150吨冷藏船主尺度、前后半艏型值表、艏艉部详细尺寸如下:
总长:
49000垂线间长:
45000型宽:
8500型深:
4000设计吃水:
2800
该船为倾斜龙骨、艉封板,全船划分为10个理论站,全船肋骨间距为550,分布为-5至82,0号肋位在0号理论站后250,艉轴出口中心距基线1200。
表1前半艏型值表
站号
半宽值
高度值
700水线
1400水线
2100水线
2800水线
3500水线
上甲板边线
尾楼甲板边线
首楼甲板边线
外板顶线
弦墙
顶线
1500纵剖线
3000纵剖线
上甲板边线
尾楼甲板边线
首楼甲板边线
外板顶线
弦墙
顶线
5
3770
4100
4250
4250
4250
4250
-
-
-
4250
80
200
4000
-
-
-
4900
6
2930
3500
3810
4000
4120
4190
-
-
-
4250
80
790
4020
-
-
-
4920
7
1960
2
5
8
0
3
0
2
0
3
3
4
0
3
5
8
0
3
8
0
0
-
-
-
4
0
9
0
3
7
0
2
0
5
0
4
1
7
0
-
-
-
5
0
7
0
8
1
0
2
0
1
5
3
0
1
9
5
0
2
3
4
0
2
6
6
0
3
1
5
0
-
-
-
3
6
0
0
1
3
7
0
4
1
9
0
4
4
4
0
-
-
-
5
3
5
0
9
3
2
0
5
6
0
8
1
0
1
0
9
0
1
4
6
0
2
1
1
0
-
3
2
0
0
-
3
3
3
0
3
1
8
0
6
3
6
0
4
7
9
0
-
6
6
9
0
-
6
9
4
0
10
-
-
-
7
0
2
8
0
8
4
0
-
1
7
4
0
-
1
9
6
0
6
6
2
0
-
5
2
4
0
-
7
1
4
0
-
7
5
6
0
图1150吨冷藏船艏部侧视图
表2后半艏型值表
站号
半宽值
高度值
700水线
1400水线
2100水线
2800水线
3500水线
上甲板边线
尾楼甲板边线
首楼甲板边线
外板顶线
弦墙
顶线
1500纵剖线
3000纵剖线
上甲板边线
尾楼甲板边线
首楼甲板边线
外板顶线
弦墙
顶线
5
3770
4100
4250
4250
4250
4250
-
-
-
4250
80
200
4000
-
-
-
4900
4
4100
4200
4250
4250
4250
4250
-
-
-
4250
80
180
4000
-
-
-
4900
3
3520
394
0
410
0
417
0
422
0
425
0
-
-
-
4
25
0
8
0
30
0
4
00
0
-
-
-
5
45
0
2
215
0
272
0
31
5
0
355
0
392
0
4
1
5
0
4250
-
4250
-
25
0
185
0
4
00
0
6100
-
6175
-
1
56
0
86
0
14
1
0
240
0
330
0
38
1
0
4200
-
4200
-
215
0
325
0
4
05
0
6150
-
6225
-
0
-
-
-
850
20
8
0
28
5
0
3620
-
3620
-
3180
4390
410
0
6200
-
6275
-
艉封板
-
-
-
-
1390
2280
3080
-
3080
-
3600
6100
4170
6270
-
6345
-
图2150吨冷藏船艉部侧视图
图3150吨冷藏船艏部水线图
图4150吨冷藏船艏部横剖面图
图5150吨冷藏船艏肋骨型线图
图6150吨冷藏船艉部水线图
图7150吨冷藏船艉部横剖面图
图8150吨冷藏船艉部肋骨型线图
图9150吨冷藏船水线图
图10150吨冷藏船侧视图
图11150吨冷藏船横剖面图
二、型线光顺的相关规定
该系统是通过对船体曲面上的型线进行光顺来达到船体曲面光顺的。
型线的取法有下述几种:
1、水平剖面线,可取若干高度值来获取一组水线。
2、纵向剖面线,可取若干半宽来获取一组纵剖线。
3、横向剖面线,可取若干离舯值来获取一组站线,另取若干离舯值来获取一组肋骨线。
4、空间曲线,它是控制船型的主要曲线,有折角线、切点线、轮廓线三种类型,作为三向光顺时的控制曲线。
5、甲板线,是船舶甲板与船壳的交线,它也是一种空间曲线,不参加三向光顺,由甲板中纵剖线(中昂)根据甲板抛势翻出。
6、其他剖面线及空间曲线。
如船体圆头切点线、底平切点线、艉封板线,艉轴出口端面等。
所谓三向光顺即指上述曲线在水平面、纵剖面、横剖面上的投影曲线都达到光顺。
该系统根据横剖线的类型分成站线三向光顺和肋骨光顺两种处理方法,可先进行站线三向光顺,然后在光顺后的水平面和纵剖面上插值生成肋骨型值表,最后进行肋骨光顺生成肋骨样条文件。
该系统是将全船分成前后两部分,分别对其进行光顺的。
前后两部分的船长方向坐标都是离舯值。
当船体无平行纵体时,前后半船必须有重叠部分,并且保证在重叠部分的各站线和肋骨线上的水线半宽和纵剖线高度型值必须一致。
三、交互三向光顺系统功能
该系统有下列主要功能:
1、建立新船。
2、存取船体型值表,将船体型值表从文件读入内存。
3、型线显示控制,决定要显示的型线以及要处理的横剖线类型(是站线还是肋骨线)。
还可进行前后半船的型线图形对接。
4、光顺前处理,对边界线及折角线等进行自动光顺,并可执行水线和站线的二向光顺和水线圆头切点线光顺。
5、单根型线的交互三向光顺,交互光顺一根型线,并自动修改三向相关的型线。
6、图形输入型线,利用ACAD图形生成型线上的型值点。
7、站线自动三向光顺,自动对站线、水线和纵剖线型线进行三向光顺。
8、编辑型值表,可编辑该系统的所有型值表。
9、插值整根型线,可在水线面、纵剖面、横剖面上插值整根剖面型线。
10、显示斜剖线,在水平、纵剖、横剖面上进行斜剖插值检查,还可以生成斜剖线样条文件。
11、生成甲板线,根据甲板中昂及甲板抛势翻出站线或肋骨型值的甲板边线。
12、插值水线纵剖线交点型值表,在水线面上插值整张水纵交点型值表。
13、生成肋骨型值表,插值水平面和纵剖面上所有型线(水线、纵剖线、空间曲线、甲板线等),生成所有肋骨型值表。
14、肋骨线自动光顺,对肋骨线进行自动光顺。
15、单根肋骨线的交互光顺,交互光顺一根肋骨线。
16、肋骨线转站线,将肋骨线转换成站线,使其能参加三向光顺。
17、删除甲板以上的肋骨型值,从肋骨型值表中删除指定范围内比指定甲板边线高的肋骨型值。
18、肋骨三向检查,检查带肋骨型值的水线和纵剖线的光顺性,并且生成相应的样条文件。
19、生成三向型线样条文件,将站线及其他型线样条,按投影面分别生成水线面、纵剖面、横剖面上的所有型线的样条文件。
20、打印型值表,将所有型值表按表格形式输出到一个文件中,供打印或保存。
21、生成肋骨样条文件,生成横剖面上所有带肋骨型值的型线的样条文件,提供给结构、外板程序使用。
22、打印加密的肋骨型值表,以给定的比例,按表格形式将肋骨型值表输出到一个文件中,提供给手工放样者。
23、存船体型值表,将内存中的船体型值表存回到文件中。
四、系统的流程和操作方法
为清楚起见,下面以各级菜单的顺序介绍操作过程,但要注意实际操作顺序并不与菜单顺序完全一致,光顺阶段不同,操作顺序也不同。
如图12所示,通常,一开始要首先进入交互三向光顺子菜单,选择定义编辑型线项,定义型线(相当于绘格子线)、甲板线、空间线等,然后再选择编辑型值表项,输入型值。
因为,只有定义了型线、输入了型值,才可以进行其它操作。
定义型线(相当于绘格子线和定义边界线)
或删除型线,以及设置船型信息等
编辑船体型值表,将船体型值表读入内存并可以修改
生成完整边界线(包括端部)
光顺前处理,对边界线等进行自动光顺
生成完整型线
光顺型线
定义肋位肋距
生成肋骨型值及肋骨型线图
肋骨型线图三向光顺
生成型线和肋骨样条文件
准备外板肋位文件
样条转换
型线后处理
建立新船(分成前后半艏)
图12型线系统操作流程图
五、操作过程
1、进入本系统
首先在ACAD中输入(arxload"HDSHM系统目录/HDFAIR")命令将本系统调入。
在进入本系统后,进入如图13所示的主菜单。
选读船体型值表后,系统进入选择船体型值表船名的对话框,此对话框的形式如图14所示。
图13型线交互三向光顺系统主菜单图14读船体型值表对话框
具体操作为:
先在目录框中双击文件所在驱动器名,然后顺序双击所在目录名,到达所在目录后,该目录下的所有船名、型值表的状态和信息以及最后修改日期就会显示在船名框中,从中双击所要的船名即完成船名选择。
船名框中,型值表状态由三个字母组成,第一个字母表示肋骨型值表的有无,“S”为无、“F”为有,第二个字母表示船的前后方向,“F”为前半艏,“B”为后半艏,第三个字母表示船的类型,“T”为有艉封板,“N”为一般船型。
型值表信息显示各类型线的根数,字母为型线类型,跟在后面的数字为该型线的根数,各字母的意义为:
“S”站线,“W”水线,“B”纵剖线,“D”甲板线,“K”空间线,“F”肋骨线。
若要建立新船,则在选好目录后,设置“F.新文件”选项,然后在“S.船名”后面的框中输入新船名后,按回车键即可。
选“放弃”按钮可取消读型值表操作,回到主菜单。
如果已经读入了一个船名,并且已经修改了型值表,再进入读型值表菜单,则在选好了船名或输入了新船名后,系统出现下面的出错提问对话框:
图14出错提问对话框
此时回答“Y.确定”则废除对前面已经读入船的所有修改,开始读入新船的型值表;若回答“N.否定”则取消读型值表操作,回到主菜单,以便继续修改正在处理的船或将正在处理的船存盘后再进入此菜单。
2、主菜单
正确读入船体型值表后,系统进入如图15的站线三向光顺主菜单,若在型线显示控制功能中设置了“处理肋骨型值”,则主菜单变成如图16的肋骨光顺主菜单。
图15站线三向光顺主菜单图16肋骨光顺主菜单图17型线显示控制对话框
3、型线显示控制
此功能可以控制图形中所显示的型线,在图17所示的对话框中选择要显示的型线。
此对话框中还有一项是选择处理类型的,若不设置“P.处理肋骨”,则为处理站线三向型值。
此设置极为重要,它将关系到各个菜单的显示或处理。
在此对话框中,设置“显示型线”后才可以在图形中显示所选择的型线,否则(取消“显示型线”)所有的型线都不显示。
设置“型线高度”后所显示的剖面线都将带有高度,这样就可以分别得到三个(水线、纵剖线和横剖线)简单的型线立体图。
可以对每根型线控制要否显示的型线种类有“水线”、“纵剖线”、“站线”、“肋骨线”和“环缝线”,
其它型线在设置“显示型线”后都会显示。
先从“型线类型”中选择要修改显示控制的型线类型,然后分别在“隐藏”或“显示”列表中选择要显示或隐藏的型线,随后按“所选显示”则将“隐藏”列表中选择的型线移到“显示”列表中,或者按“区间显示”将“隐藏”列表中所选的两根型线间的型线都移到“显示”列表中,或者按“所选隐藏”将“显示”列表中选择的型线移到“隐藏”列表中,或者按“区间隐藏”将“显示”列表中所选的两根型线间的型线都移到“隐藏”
列表中。
甲板线和空间线有站线型值样条和肋骨型值样条之分,所显示的为由“处理肋骨”选项所选定的站线或肋骨型值样条。
例1对于150吨冷藏船前半艏只显示其1400和2800水线。
操作:
在显示控制对话框中选择1400和2800水线,其他水线隐藏,如图18所示。
显示结果在图19中。
图18只显示1400和2800水线的显示控制对话框图19前半艏1400和2800水线
4、光顺前处理
型线的端点在边界线(如平底线、轮廓线)上,在型线光顺前必需对边界线进行光顺,这就是光顺前处理的主要内容。
此外还可以进行空间线光顺和特殊船型边界线(艉封板、底平升高线、水线圆头)以及水线站线二向光顺。
进入该功能后,系统提供如图20的对话框。
选择所要光顺的型线和所要做的工作后,按下回车键,系统即开始进行光顺前处理,完成后回到主菜单。
注意:
在前处理中所要光顺的型线光顺后,系统将自动求出该型线与其它型线的交点,相当于找出了与之相交的其它型线的端点。
例1如图21所示,150吨冷藏船0号纵剖面(轮廓线)没有生成和进行前处理之前,各个水线端部没有与中心线相交,既各个水线缺少端部部分,试通过正确方法完成缺少的部分。
图20光顺前处理的对话框图21无轮廓线、各个水线没有与中心线相交的水线和纵剖线图
首先建立轮廓线。
方法是在站线纵剖线交点表中填入轮廓线在各个站的高度值,在纵剖线控制信息表中根据艏部侧视图所提高的尺寸填入控制点,并接受。
通过显示控制可以发现此时轮廓线已经生成,但是各个水线端部并没有变化。
这是由于没有进行前处理,既没有光顺轮廓线的原因。
接下来进行前处理,在对话框中选择光顺轮廓线,然后按接受按钮,系统将各个水线自动与中心线相交,如图22所示。
图22轮廓线前处理后各个水线与中心线相交的水线和纵剖线图
例2试通过光顺前处理生成150吨冷藏船各个水线端部圆弧。
在图13中各个水线虽然与中心线相交了,既各个水线不再缺少端部部,但是端部形状为尖角形状,而本船水线端部设计形状为圆弧,所以需要通过前处理提供的生成水线圆头的功能生成。
方法是在水线控制信息表中最后一个控制点后的水线圆弧半径位置处填入半径、在圆心半宽处填入圆心半宽,而圆心离舯不要填,由系统根据轮廓线自动生成,如图23所示。
在水线控制信息表中最后一个控制点后填入半径、圆心半宽后,在光顺前处理中选择水线圆头切点线光顺中的二向光顺,系统既自动生成如图24所示的水线圆弧。
图23水线控制信息表中最后一个控制点后填入半径、圆心半宽图24系统自动生成的水线圆弧
5、交互光顺子菜单
交互光顺子菜单有交互站线三向光顺子菜单和交互肋骨光顺子菜单两种,由型线显示控制功能的“处理肋骨”选项确定。
图25是交互站线三向光顺子菜单。
6、单根型线的交互光顺
操作目的:
主要是进行单根型线的光顺。
主要步骤:
单根型线的交互光顺也分成站线三向交互光顺和肋骨交互光顺两种。
其菜单为交互光顺子菜单中的“选择型线样条”。
图形中必须显示着要处理的型线,此功能才会执行。
在图形中显示着要处理的型线时,选此菜单后,系统在ACAD命令区提示:
选择要处理的型线/Undo/Quit/Help:
请在图形中选择要处理的型线。
若未选图形而直接按回车键,则系统进入图26所示选择型线对话框。
在“型线类型”框中选择要光顺的型线类型,然后在“型线位置”表中双击要光顺的型线。
单根型线交互光顺子菜单如图27所示。
图25交互站线三向光顺子菜单图26选择型线对话框图27单根型线交互光顺子菜单
下面讲解各菜单项的功能和操作。
(1)修改一个型值点
该菜单用于修改型线上的一个型值点,选此菜单后,系统在命令行提示:
选择要修改的型值点/Quit/Help:
此时可从显示着的型值点(任意面上的)中选择要修改的点,而直接按回车键将结束修改回到菜单。
正确选择型值点后,所选的型值点及其三向相关点都被显示成强调色,并在命令行显示下述提示:
确定型值点的新位置/Quit/Help:
请求定出该型值点的新位置。
此时可直接用AutoCAD选点功能定出新点的位置。
修改后,系统自动修改当前型线和与修改点三向相关的那根型线,并重复上述提示。
若修改结束了,则可键入Q及回车键回到选择要修改的点的提示。
若已经知道了该点的型值或者修改量很微小无法用鼠标选定时,可在上面的提示下直接按回车键,则系统显示一个数据录入对话框:
图28数据录入对话框
请求输入该型值点可修改方向上的型值。
下面讲一下型值点光顺修改中修改点选择和修改方向问题。
船体型线的光顺修改是一个需要有经验的十分复杂的工作。
有时我们发现型线某一点出现凹或凸的现象,仅修改其本身这一点型值有时可能仍不能使型线光顺,而是要修改其附近一点或二点的型值才能修改好,使型线达到光顺要求。
因此我们在处理光顺修改时首先找出型线上的坏点(即不光顺点),然后分别修改坏点前一点、坏点和坏点后一点共三点型值,观察这三点中哪一点修改后对改善光顺效果最好,取这一点作为修改点。
如我们对某一型线发现Pi点为坏点,则我们分别修改Pi-1,Pi,Pi+1点,分别得到它们修改后的圆率、圆率一次差Ki-1,△Ki-1;Ki,△Ki;Ki+1,△Ki+1。
然后根据判别准则,选出其中修改效果最好一点为修改点。
水线面由水线半宽和该水线和直剖线交点组成水线型线。
在对该水线光顺修改时,修改水线半宽型值按Y方向修改,而修改水线和直剖交点时则要按离舯方向即X方向修改如图29。
侧面由直剖高度和直剖线和水线交点组成直剖线。
同水线面修改一样,在对直剖线光顺修改时修改直剖高度型值则按Y方向修改,而修改直剖和水线交点时则按离舯方向即X方向修改如图30。
(×为水线半宽型值点·为直剖高度型值点)(×为值剖高度型值点·为直剖和水线交点)
图29修改方向示意一图30修改方向示意二
横剖面由直剖高度和水线半宽组成横剖站线(肋骨线),在对横剖线光顺修改时修改值剖高度则按X方向修改,而修改水线半宽则按Y方向如图31。
从上面三个剖面对型线的光顺修改情况,我们看出不管哪一个剖面其组成型线的型值在修改时总有一部分是按X方向修改,另一部分是按Y方向修改。
在有些船体型线光顺系统中只能按Y方向修改,若一些型值点要按X方向修改的,只能先把这型值点按Y方向修改后,再插值出新的X值。
而该系统所用的圆率光顺修改方法可直接根据型线所在的面以及型值点的性质(水线半宽、直剖高度、交点)决定该型值点的修改方向。
因此在型线光顺中不需型线拟合、插值处理。
(2)编辑所有型值信息
在该菜单下可以直接修改所有型值信息,包括首末点导数和所有与此型线有关的型值表组成的点(包括没有型值的点),修改方法是在下面的对话框的型值点表中选择要修改的型值,然后在下面的X:
、Y:
编辑框中输入型值,如果所选择的型值点是控制点,则还可以修改控制点类型:
(×为水线半宽型值点·为直剖高度型值点)
图32编辑型值对话框图31修改方向示意三
上图中,型值点表的第一行是首末点导数(X为首点导数、Y为末点导数),以下各行分别显示各个型值点的所在表号(表)、表中位置(行和列)、坐标值(X和Y),X和Y中,被括号括起来的是型值点的不可修改的坐标分量。
(3)删除一个型值点
此菜单用于删除型线上一个型值点在型值表中的值。
进入此菜单后,系统提示:
选择要删除的型值点/Quit/Help:
请从当前显示着的型值点中选择要删除的型值点。
(4)恢复删除的型值点
此菜单用于恢复“删除一个型值点”所删除的型值点。
如果删除过型值点,则系统在命令行提示:
选择要恢复的型值点/Quit/Help:
请从删除了的型值点(用蓝色显示)中选择要恢复的型值点。
(5)插值与网格线的交点
此菜单用于插出当前型线与网格线的交点型值。
进入此菜单后,系统在命令行提示:
选择要与本型线插值的格子线/Undo/Quit/Help:
请选择要插值的网格线,一次可以选多根网格线,选择确认后,系统即开始插值,并显示插出的交点后又回到选择提示。
(6)增加一个控制点
此菜单用于在当前型线上增加一个控制点。
进入此菜单后,系统在命令行提示:
确定控制点的位置/Quit/Help:
请定出所要加的点的坐标。
若此型线上的控制点已经加满,可将别的不重要的控制点修改到要加控制点的地方,或用“编辑所有型值点信息”菜单找出表号为5的空点,将要加的控制点坐标加进去。
(7)修改控制点类型
此菜单用于修改控制点的类型。
如果正确选择了一个控制点,则出现下面的对话框:
图33修改控制点类型对话框
在此对话框中选择X、Y方向上的控制类型,并按“接受”按钮则更改此控制型值点的类型。
控制点的类型在X、Y方向上都有“一般”、“走向X”、“走向Y”、“走向C”、“固定”、“折角”六种,“一般”表示在此方向上可以修改,“走向”表示此型值点只控制型线的走向,不参加型线光顺及拟合,其中“走向X”表示从该点开始型线按X坐标分量的大小排列,“走向Y”表示从该点开始型线按Y坐标分量的大小排列,“走向C”表示一般的走向控制点,“固定”表示在此方向上不能修改,“折角”表示此型值点在型线上是一个折角点。
各个控制点类型在编辑表中,数据前面分别加“”、“X”、“Y”、“C”、“F”、“K”来表示。
(8)自动粗光顺整根型线
本系统采用的光顺方法是圆率序列法,型线是否光顺要通过判断圆率是否发生连续变号和圆率的一次差是否发生变号,如果圆率没有发生连续变号称为粗光顺,圆率的一次差没有发生变号称为精光顺,精光顺必须在粗光顺的基础上才有意义。
选此菜单后,系统自动将当前型线进行粗光顺,修改光顺后的型线,然后又回到菜单选择。
(9)自动精光顺整根型线
选此菜单后,系统自动将当前型线进行精光顺,修改光顺后的型线,然后又回到菜单选择。
(10)复原整根型线
选此菜单后,系统将当前型线恢复成刚进入“单根型线交互三向光顺”菜单时的型值,即取消所有修改。
(11)显示所有型值点信息
此菜单用于显示当前型线的类型、名称、点数、首末点导数以及型线上的所有参加光顺的型值点信息(序号、X坐标、Y坐标、修改方向、表号、表中的位置),修改方向和表号的详细解释。
例1图34所示的型线图为150吨冷藏船只是输入了站线型值的图形,试通过单根型线交互光顺功能各个型线站线以外部分,并进行光顺。
首先完成轮廓线。
根据
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