船体型线光顺
基于SHM的1000t沿海货船船艉型线光顺研究
基于SHM的1000t沿海货船船艉型线光顺研究1. 引言1.1 背景介绍货船在海洋运输中扮演着重要的角色，特别是沿海货船，其在海岸线和近海区域的运输任务十分繁重。
为了提高沿海货船的航行性能和经济性，船艉型线的设计显得尤为关键。
船艉型线直接影响到船舶的阻力、稳性和航行平稳性，因此对于沿海货船船艉型线的光顺研究具有重要意义。
随着结构健康监测（SHM）技术的不断发展，利用SHM技术在沿海货船船艉型线光顺设计中具有巨大潜力。
通过实时监测船舶结构的变化和振动，可以更准确地评估船体的性能，为光顺设计提供有力支持。
本文旨在基于SHM技术对1000t沿海货船船艉型线进行光顺研究，探究其设计原理、设计参数和设计方法。
通过对光顺设计结果进行分析，并对设计参数进行优化，以提高沿海货船的航行性能和经济性。
本研究不仅对沿海货船船艉型线设计具有重要意义，同时也为进一步推动船舶设计和SHM技术的结合提供了有益的探索。
1.2 研究意义在船舶设计领域，船艉型线的光顺设计对于提高船舶的航行性能至关重要。
而对于沿海货船这类大型船舶来说，更是需要进行深入研究和优化。
通过本研究，可以探究基于SHM的1000t沿海货船船艉型线的光顺设计原理及方法，为船舶设计领域提供新的思路和方法。
通过研究，可以提高沿海货船的航行效率和稳定性，减少能源消耗和减轻环境负担，为海洋运输行业的可持续发展做出贡献。
该研究还可以为船舶设计领域的技术创新和发展提供参考，拓展船舶设计理论和实践的新领域。
通过深入研究沿海货船船艉型线的光顺设计，可以为船舶设计师和研究者提供更多的设计方案和技术支持，推动船舶设计的不断进步和优化。
本研究具有重要的理论和实践意义，对船舶设计领域具有积极的推动作用。
1.3 研究目的本文旨在通过基于SHM的1000t沿海货船船艉型线光顺研究，探索船舶设计中光顺性对性能的影响。
具体研究目的包括：1. 分析船艉型线设计原理，揭示船舶船艉光顺设计的基本原理和方法；2. 探讨基于SHM的1000t沿海货船的设计参数，包括船长、船宽、吨位等参数对船舶性能的影响；3. 研究沿海货船船艉型线光顺的方法，探索如何通过光顺设计优化船舶性能；4. 分析光顺设计结果，比较不同设计参数对船舶性能的影响，为船舶设计提供参考；5. 优化光顺设计参数，通过调整船艉型线等设计参数，提高船舶的航行性能和经济性。
船体型线三向光顺方法及程序设计
线（NURBS曲线）形成一条三次样条，对该三次样 条进行光顺，最后将得到的三次样条曲线的型值 点作为新的半宽水线的型值点,反算得到光顺后
的半宽水线（NURBS曲线）的控制顶点，进而实现 对半宽水线的光顺。
采用单目标非线性约束优化的方法对三次样 条做优化计算。将曲线的横坐标作为已知量，以 各型值点的纵坐标和一阶导数为自由变量，以能 量为目标函数，约束条件分为两部分,第一部分为 固定约束,使得得到的纵坐标与一阶导数值之间 满足三弯矩方程,另一部分为可变约束,用于控制 曲线的型值点，一阶导数，二阶导数的值。
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根据式（6）,在约束矩阵R中添加一行，并将
第该行的第2k,2k + l,2k+2,2k+3个元素设为
4
6
0 ，页，同时把向量〃的与该约束对
应的元素设为C,修改等式约束个数，即可使生成
2021 年 第3期
郑坤，等:船体型线三向光顺方法及程序设计
3.2目标函数的建立 将三次样条看成梁，因弯曲而产生的内力为
Em 二 j-（EI）2fK2ds
⑴
式中:EI为梁的刚度系数;K为曲率。 一般认为，梁的弯曲内力越小，样条越光
1-4船体型线放样
（1）绘制梁拱曲线（camber curve）
根据型宽B和梁拱高H运用作图法绘制，一般有三种 方法：
① 抛物线型梁拱曲线做法之一 ：
② 抛物线型梁拱曲线做法之二：
③ 计算法（大R法）：
y≈H - x2/2R
（2）制作梁拱样板（beam mould）
全船只需制作中横剖面处的一块梁拱样板。
梁拱样板的作用：绘制纵剖线图上的甲板中心线；绘
（4）一个点的修改应尽量少引起其他点的修改
3、型线光顺的方法 通过光顺型线达到光顺船体曲面的目的；
三个投影图应协调一致地修改，多次反复， 互相对
照；
一般注意以下几点： （1）修改点尽量少，改动距离尽量小 （2）把几条曲线上的修改点尽量集中到一条曲线上， 以减少修改量
（3）改动夹角小的型线能收到“改动小尺寸，解决大
问题”的效果。
（2）激光经纬仪法
采用高精度激光经纬仪，先调平仪器中心，对 准0点。光束发射到An点，将仪器激光管反方向 旋转360°，再复查光点，若无偏移，再每隔 1500～2000mm划出各点，然后按上述同样方法 划出基线。
2、作站线（station ordinates）
（1）在基线上量出各站号等分点，并标出站号； （2）作首、尾垂线和中站线； ① 几何作图法： 中垂线法或勾股弦定理法。 ② 激光经纬仪法
水线的投影图
左右对称,仅画出左舷部分
3、型线的精确性
（1）光顺性：型线曲率和缓变化，没有局部凹凸和突变。
（2）协致性：任意一点在各视图上的长、宽、高型值应 吻合,即长对正、高平齐、宽相等等。
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放样的主要作用有以下几点： • （１）暴露和修正初步设计时的型线误差 • （２）补充和完善详细设计时的结构细节 • （３）检验和纠正生产设计时的施工缺陷
2-1-1 船体理论型线放样(1)
船体的理论表面是一个 形状复杂尺寸庞大的非 规则空间曲面, 规则空间曲面,我们可 以用3组与基本投影面 以用 组与基本投影面 平行的截平面与船体理 论表面相截切, 论表面相截切,并将其 截交线分别投影到3个 截交线分别投影到 个 基本投影面上, 基本投影面上,如图所 示为船体型线图及其立 体模型, 体模型,这样就可以用 3组平面曲线来反映船 组平面曲线来反映船 体的空间曲面形状了. 体的空间曲面形状了. 船体型线图的投影关系
3,型线的精确性
(1)光顺性:型线曲率和缓变化,没有局部凹凸和突变. 光顺性: (2)协调性:同组型线的间距大小有规律变化,不时大时小. 协调性: (3)投影一致性:任意一点在各视图上的长,宽,高型值应吻合. 投影一致性: 光顺性(fairness) 光顺性(fairness) 三面吻合( 三面吻合(coincide in three projection planes)
二,理论型线放样的方法和步骤
(一) 格子线(grid)的绘制 格子线(grid) line) 1,作基线(molded base line) 作基线( (1)铅垂线法
用直径0.5～1mm钢丝,二端分别固定在拉线架的花篮螺丝上,并调 节拉紧. 用线锤每隔1.5～2m划一点,每过3点(1,2,3),(2,3,4)连一直 线,并检查各点使其全部通过,然后用色漆笔划出直线.
课题二 船体放样与号料
教学要求:掌握理论型线放样,首,尾柱放 样与纵横结构线放样方法. 重点:型线光顺与修正. 难点:斜剖线空间位置;首,尾柱放样;首 柱最宽处尺寸求法. 教学内容: 教学内容: 船体放样是船体制造工艺中第一道施工工序. 它包括3项主要内容:船体型线放样;船体 构件展开;放样资料提供.本章主要介绍船 体型线放样,即船体型线光顺.
型线图
《船体放样》课程教学课件
第一节船体理论型线绘制与光顺
②绘制半宽水线图的各水线
• 在已经绘制的横剖线图上，将各水线与横剖线交点的半宽值， 用纸条驳取后移至半宽水线图上的各相应站线上。 • 各水线与船体中线的交点，可以从纵剖线图上各水线与纵剖线 交点的投影求得。
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第一节船体理论型线绘制与光顺
①、作纵剖线图的首尾轮廓线、甲板边线
A、首尾轮廓线绘制： ——根据直接表注尺寸 B、舷墙线、甲板边线 的绘制： ——根据型值表尺寸， 直接表注尺寸确定。 ——舷墙线上的园弧部 分根据几何作法绘制
《船体放样》课程教学课件
第一节船体理论型线绘制与光顺
②、绘制半宽水线图的设计水线、甲板边线、 外板顶线和舷墙线
《船体放样》课程教学课件
第一节船体理论型线绘制与光顺
3、检验型线
• • • • ①用目测法检验型线： 检验型线的光顺性 检验型线的协调性 检验型线的一致性
• ②绘制斜剖线检验型线： • 一般斜剖线的上端通过设计水线与船体中心线的交点， 下端则通过型宽线与基线的交点。
《船体放样》课程教学课件
第一节船体理论型线绘制与光顺
《船体放样》课程教学课件
第一节船体理论型线绘制与光顺
2、作三个投影图的理论型线 ■步骤：
绘制横剖线图的各横剖线→绘制半宽水线 图的各水线→绘制纵剖线图的各纵剖线→绘制 纵剖线图的甲板中心线
《船体放样》课程教学课件
第一节船体理论型线绘制与光顺
①绘制横剖线图的各横剖线
• 根据型值表左右两部分给 出的型值，在横剖面图上用 比例尺在水线上量取半宽值， 在纵剖线上量取高度值。 • 量取半宽水线图中的横 剖线与设计水线的交点以及 纵剖线图中各相应横剖线与 船体中线的交点。 • 用曲线板光顺连接各同 名点，即得各横剖线在横剖 线图上的投影。
船体型线光顺系统使用说明书
HD-SHM 2000船体建造系统船体型线交互三向光顺系统使用说明书编制：陆剑华审核：陶自强沪东造船厂计算机研究所CAD/CAM室一九九九年六月目录一、系统简介 (4)二、三向光顺的数学模型 (4)三、系统功能 (4)四、系统操作 (5)五、操作过程 (7)1 进入本系统 (7)2 主菜单 (9)3 型线显示控制 (9)4 光顺前处理 (11)4.1 光顺修改情况 (12)5 交互光顺子菜单 (12)6 单根型线的交互光顺 (13)6.1 修改一个型值点 (15)6.2 编辑型值点数据 (16)6.3 删除一个型值点 (17)6.4 恢复删除的型值点 (19)6.5 插值与网格线的交点 (20)6.6 增加一个控制点 (20)6.7 修改控制点类型 (20)6.8 自动粗光顺整根型线 (21)6.9 自动精光顺整根型线 (21)6.10 复原整根型线 (21)6.11 显示所有型值点信息 (21)7 插值整根型线 (22)8 定义或删除型线 (24)8.1 设置或修改船型信息 (24)8.2 增加新的型线或定义新甲板或定义新空间线或定义新肋骨间距 (24)8.3 删除已经定义了的型线 (25)8.4 修改甲板线、肋骨线或空间线的定义 (25)9 编辑型值表 (25)10 生成甲板线 (27)11 插值水线纵剖线交点 (28)12 肋骨线转站线 (28)13 站线自动三向光顺 (29)14 肋骨自动光顺 (30)15 生成肋骨型值表 (30)16 删除甲板以上的肋骨型值 (31)17 肋骨三向检查 (31)18 输出文件子菜单 (32)19 生成三向型线样条文件 (32)20 打印型值表 (32)21 生成肋骨样条文件 (33)22 打印加密的肋骨型值表 (33)23 存船体型值表 (34)六、型值表填表细节 (34)1 各型值表介绍 (34)1.1 站线水线、站线纵剖、肋骨水线、肋骨纵剖、纵剖水线交点表及它们的多值点表 (34)1.2 水线控制信息表 (34)1.3 纵剖控制信息表 (35)1.4 站线控制信息表 (35)1.5 甲板线型值表 (35)1.6 空间线型值表 (36)2 特殊型线的填表方法 (36)2.1 水线圆头的圆心线和切点线 (36)2.2 底平升高线 (36)2.3 艉封板线 (36)2.4 封闭剖面线 (37)七、新版本新概念 (37)1 控制点的控制类型（1.4版） (37)2 空间线类型（1.4版） (37)3 多根甲板中心线(2000版) (37)一、系统简介该系统是面向图形的交互三向光顺系统，它继承了自动三向光顺系统的所有功能，并增加了丰富的交互功能，是船体型线及至其他曲面光顺的良好工具。
线型光顺使用技巧
Ⅰ线型光顺船体型表面的生成与光顺是TRIBON船体系统开始运作的第一步。
型表面的光顺与否直接影响到外板排板、外板骨材生成及船体建模工作的好坏，因此这一步工作是非常重要的。
一. 线型光顺的基本步骤1. 准备工作：1) 系统初始化：本部分工作由系统管理员完成，主要是肋距定义。
2) 坐标变换：由于设计院来的线型型值是以中站面为船体坐标原点，而TRIBON系统船体坐标是以0#肋骨为原点，故需把原有型值的船长坐标变换为以0#肋骨为坐标原点的船长坐标。
2. 光顺步骤：设计院来的型线型值可作为船体光顺的基本型线，利用这些已知线型可织构出基本的船体型表面。
基本光顺步骤如下：1) 准备工作：创建新图，选取图幅为CV5;创建新的Surface and Subsurface;创建新的Cu rve.2) 型值输入：可分为前后半艘进行光顺。
型线型值输入的基本顺序：①首尾轮廓：根据设计院型值表输入。
②中站面和近中站面：通常是8#站、10#站、14#站③底平线和边平线：根据设计院型值表输入。
④水线：输入水线与站线交点型值，水线与纵剖线交点型值。
④站线：站线与纵剖线交点，站线与水线交点可用Curve-Add-Ref to curve参考水线得到。
⑤纵剖线：纵剖线与水线交点，纵剖线与站线交点，这两种交点皆可用Curve-Ref to curve来得到。
3) 光顺度的调整对于每一样条曲线应尽量使其具有良好的光顺精度，使曲线上的曲度变化成规律地均匀变化，故在输入每种型线后应对其光顺度进行调整，同时应顾及曲线的独立性与协调性。
具体光顺技巧有点的增加、移动、删除，可利用Display-Curvature和Display-Inflexion 来观察线型的光顺度。
二. 线型光顺命令的使用本部分只介绍基本的、常见的光顺命令的使用：1. Subsurface船体光顺子表面。
一个船体的型表面叫做Surface。
由于在光顺船体型表面时，可将型表面分为几个部分分开光顺而后，故每个被分开的表面就叫一个Subsurface。
船舶型线光顺过程中的数学视角分析
第4期2019年2月No.4February，2019HD-SHM2005船舶型线光顺系统是智能化船舶型线光顺软件，极大程度上缩减了企业放样周期，但是在船舶企业的实际光顺过程中，在将原始ACAD 设计图导入光顺系统后局部挠度大的、型值点走势不明显的型线发生曲线错乱交叉等的现象，影响设计人员的放样效率及生产进度。
船舶型线十分复杂，它既包含了直线、二次曲线，又包含了自由曲线。
我们要想寻求光顺错乱型线的方法，不妨从设计型线的方法上入手，船舶型线的优化设计经常要面对大量的型值点，也就是数学上所说的离散点，19世纪后期开始就不断有人摸索用函数来描述船体形状，近年来，随着电子计算机技术的出现和发展，数学船舶数字化智能造船系统也逐步发展起来，那么采用何种数学模型进行离散点处理问题，数值分析中讲到若要找到一条曲线，使得它通过给定点（型值点）可以采用插值方法来解决，如果对准确度要求不用太高，只需找到一条近似地通过给定点的曲线则可以采用逼近的方法来解决，曲线拟合则是一个较好的处理上述两类问题的一个数学方法。
近些年，众多科研工作者对此展开研究，也衍生出新的研究方向—数学船舶，主要是研究数学理论及算法在计算机的辅助下如何更好地应用到船舶设计与船舶性能的改善方面。
1 船舶型线光顺的数学进展型线光顺的数学进展，准确地说是型线设计的数学进展，因为型线光顺的理念我们可以仿照型线设计理念来类比。
早在20世纪60年代Schoenberg 提出关于B 样条曲线的理论基础，因其可以描绘离散数据，B 样条曲线逐渐被用到多个学科领域的实验研究中，比如医学、理学，尤其在工学领域处理机械加工等方面受到重视。
随着理论研究逐步深入，20世纪70年代，由法国工程师贝齐尔（Bézier ）研究了一种曲线生成的方法，利用已知离散点绘制出一条与原图曲线相似度很高的曲线。
这种曲线生成的基本思路是：通过平面上给定的几个顶点坐标，可以构造出一个多边形，再将这几个顶点的坐标输入计算机中就可自动生成一条光滑且与原图很相似的曲线，这种方法被称为贝齐尔方法。
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船体型线光顺Ship shape lines smooth∙在对船体型线光顺光顺过程的充分研究的基础上，我们首先对船体数据进行分类整理；With the knowledge of mathematical fairing and fairing procedure , we divide and classify ship data first ;∙船体型线光顺设计是船舶设计的基础和核心，是实现船舶设计目标的关键，包括船体线和船体曲面光顺设计。
Hull line fairing is the basis and core of ship design and is the key to realizing the aim of ship design , which includes fairing of hull curve and surface .∙使用表明，对于船体型线这一类十分线，使用本文方法可以获得光顺的线光／顷方法和光／顷方法结合在一起使用，效果更为理想。
With the presented software , a satisfied ship line can be obtained . A result is dropped that to work more effectively , both of the two methods should be used together .船体型线图[船] lines检测翻译词汇- alphay's EnglishWorld Boards Asp Assort 10 ... Line focus 线焦点Lines Slave pair pattern 线对检测图Line pairs per millimetre 每毫米线对数 ...sheer draught航海及海运专业词汇英语翻译(S) ... sheer draught船体线型图sheer draught 船体型线图sheer draught船型线图船体线型图 ...body plan推荐文章 ... body paint off 车体油漆脱落body plan 船体型线图body plan船体正面图 ...sheerdraft能源动力行业英语第4180页 ... sheercurve舷弧线sheerdraft船体型线图sheerline舷弧线 ... ∙工程师们正在设计船体型线图。
The engineers are making the designing of the hull lines .∙论文运用自己开发的绘图软件包完成了船体型线图的绘制，主要完成了绘图软件包的设计，存储图形几何数据的数据库设计。
Ship lines plan was completely drawn by CAD software bag that designed by myself . This dissertation includes two parts: drawing software bag design , database design that storage drawing geometry data .∙然后用袖烫垫烫开缝线。
领子与驳头上难以烫到的缝板烫。
Press seams open using a seam roll. For hard -to-reach seam allowances on collars and lapels, press them open over a point presser.∙目的评价睑板下睑缝线加固术联合下睑皮肤定量切除术矫正老年性睑内翻的效果。
Objective To evaluate the effect of resuturation of the lower eyelid retractor to tarsal plate and resection of the measurable lower eyelid skin to correct senile entropion .∙方法对老年性睑内翻63例（68眼）施行睑板下缝线加固术联合下睑皮肤定量切除术，并观察术后的疗效。
Methods 68 eyes of 63 patients underwent resuturation of the lower eyelid retractor to tarsal plate and resection of the measurable lower eyelid skin .ship block method/qingdaoyacht[订阅] ... 包板船sheathed ship (or vessel) 船体分段建造法ship block method舷侧阀ship side valve ...Ship Structure Graphing2062门课程名称翻译大全（zz from BBW）(II) ... 船体结构Ship Structure 船体结构图Ship Structure Graphing船体振动学Ship Vibration ...基于478个网页-相关网页framingplanB2B门户外贸知识工具，外贸词典 ... framingplan船体构架图framingplan船体结构图framingsystem 肋骨结构 ...基于11个网页-相关网页短语船体纵剖面结构图construction profile船体纵剖面结构图结构纵剖面图construction profilehull[船] bodybottomthe body of a shipBottom[分享]最全物流行业术语-按字母排列（A-C） ... Both to blame collision clause 互有过失碰撞条款Bottom 船体Bottom stow cargo 舱底货 ...hull以炮塔为主，那你得尽量升级船体(Hull)的部份..基于112个网页-相关网页shiphullB2B门户外贸知识工具，外贸词典 ... shipheadingmarker 船航向标志shiphull船体shipimpactforce 船只冲撞力 ...基于54个网页-相关网页boat hull论坛帖子内容Thread Content ... blending：混棉，混合boat hull：船体boat rigging：船缆，船索 ...船体制图Ship Graphing裸船体naked hull ; hull proper ; skeletonhull ; bare hull主船体main hull ; main body ; properhull滑行船体planninghull船体设计hull design船体架hull frame船体规范hull specification下部船体bottom hull常规船体conventional hull收起网络短语双语例句∙木船体的残骸是很不牢固的，搬动时需要特别小心。
The remains of the wooden hull are fragile and need special handling.∙他的解决办法是把船体提离水面，让船在一个气垫上行驶。
His answer was to lift the vessel out of the water by making it ride on a cushion of air.∙在木头正在处理期间对于船体的研究一直在得克萨斯和土耳其两地进行。
Research on the hull continued in both Texas and Turkey , even while the wood was being treated .船体船体拼音：解释： 1. 即“船身”。
详细内容船] bodybottomthe body of a ship在例句中比较Bottom[分享]最全物流行业术语-按字母排列（A-C） ... Both to blame collision clause 互有过失碰撞条款Bottom 船体Bottom stow cargo 舱底货 ...hull以炮塔为主，那你得尽量升级船体(Hull)的部份..shiphullB2B门户外贸知识工具，外贸词典 ... shipheadingmarker 船航向标志shiphull船体shipimpactforce 船只冲撞力 ...基于54个网页-相关网页boat hull论坛帖子内容Thread Content ... blending：混棉，混合boat hull：船体boat rigging：船缆，船索 ...基于11个网页-相关网页短语船体制图Ship Graphing裸船体naked hull ; hull proper ; skeletonhull ; bare hull主船体main hull ; main body ; properhull滑行船体planninghull船体设计hull design船体架hull frame船体规范hull specification下部船体bottom hull常规船体conventional hull∙木船体的残骸是很不牢固的，搬动时需要特别小心。
The remains of the wooden hull are fragile and need special handling.∙他的解决办法是把船体提离水面，让船在一个气垫上行驶。
His answer was to lift the vessel out of the water by making it ride on a cushion of air.∙在木头正在处理期间对于船体的研究一直在得克萨斯和土耳其两地进行。
Research on the hull continued in both Texas and Turkey , even while the wood was being treated .船体船体拼音：解释： 1. 即“船身”。
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