

船体放样



船体放样

目录导航

基本内容

船体放样根据设计图纸按一定比例进行船体型线和构件的放大工作。是船舶建造中的第一道工序。通过放样可以取得较光顺船体型值及构件在船体上的正确位置、形状和尺寸，为号料、加工、装配等后续工序提供施工依据，并对放样过程中暴露出来的设计错误或不合理之处进行修正或改进。按放样比例分为有比例放样和实尺放样两种；按放样手段分为计算机放样和放样间放样两种。

船体放样是船体建造的第一道工序。所谓放样，其直接的含义是将图纸上按一定缩尺比例绘制的设计图，放大成的实尺图样（或的比例图样），作为船体构件下料、加工的依据。由于船体表面是光顺的曲面，这就要求放大的图样也一定是光顺的。因此，船体放样的目的不仅仅是将设计图放大，更重要的是要将设计图上因比例限制而隐匿的型值误差和曲线（面）不光顺因素予以消除，即对型线进行光顺；此外，还要补充进设计图中尚未完全表示出的内容；并依据放大、光顺的图样求取船体构件的真实形状和几何尺寸，为后续工序提供施工资料（样杆、样板和草图等）。由此可知，放样既是设计意图的体现与完善，又是产生后续工序施工依据的重要环节。

放样方法

根据应放船舶的船型、理论尺寸、难易程度结合^[1]实际情况确定其放样方法。

1.1实尺放样：以1：1的比例将船体线型图绘制到放样间地板上，以获得船体各部分结构零件的实际形状和尺寸；

1.2比例放样：以1：2、1：5或1：10的比例将船体线型图绘制到特制的放样面上，据此画出各种零件的样板图；

1.3数学放样：以电子计算机为工具运用数学原理和方法，按照一定的计算程序进行船体放样，以求得线型的三向光顺，结构零件的准确尺寸和展开外板，并为下续工序提供必要的数据；

常用的船体放样方法，有手工放样和数学放样之分。手工放样包括按1：1比例绘图的实尺放样和按照1：10（1：5）比例绘图的比例放样，比例放样的优点在于能减小放样台面积，降低放样工作劳动强度，它的放样方法和实尺放样一样，只是所用的绘图比例、放样工具和技术要

求有所不同。数学放样则是用数学方程定义船体型线或船体型面，建立数学模型，借助于电子计算机完成船体放样。数学放样将在第三章中介绍。

船体放样的内容，主要包括理论型线放样、肋骨型线放样、船体结构线放样、船体构件展开和提供后续工序所需资料等几部分。

船体构件号料，就是依据放样提供的构件样板、草图、样杆和数据，在平直的钢板和型材上划（印）出构件的切割线及加工线等。同时，还要在材料上合理地排列各构件图样，以求省料省工，这一工作称为套料。

一、理论型线放样

船体表面是光顺的空间曲面。在设计的船体理论型线图上，是根据三面投影原理，用三组互相垂直的平行剖面（纵剖面、横剖面和水线面）

与船体表面相交得到三组型线

这里所说的船体表面，对于钢质船舶，是指船体骨架外缘所形成的曲面（不包括外板及甲板厚度）。

放样中，理论型线图的绘制，是以设计的理论型线图上给出的理论型值为依据，绘制的原理和方法与设计中的制图基本上是一样的，这已在船体制图课程中学过。

1．放样格子线的绘制

船体放样实训室型线图上的格子线，实际是各组船体型线在相应投影面上的投影线。此外，格子线还是型线放样中测量尺寸的基准。所以，保证格子线的绘制精度（直线性、垂直性和间距值），是保证船体放样精度的前提条件。

要绘制与实际船舶尺度相当的格子线，必须有相应的绘制方法才能满足精度要求。放样中有许多种绘制格子线的方法，现仅介绍应用激光经纬仪绘制格子线的基本方法。

（1）激光经纬仪

激光经纬仪是在光学经纬仪的望远镜上增设一套激光瞄准装置而构成，它能使一可见激光束准确地从望远镜中沿视准轴发射出来，投射在被测目标点上，因此，提高了光学经纬仪捕捉被测目标的速度，增强了测量效率和夜间使用的适应性。而光学经纬仪，则是一种既能测量被测目标与参照目标之间水平角度（由水平度盘指示），也能测量被测目标与水平面之间仰俯角度(由垂亢度盘指示)的光学测量仪器。如图2-2所示为其测角原理。经计最检定合格的经纬仪，其垂直度盘平面总是垂直于水平度盘平面，望远镜的水平旋转中心即是水平度盘圆心，其垂向旋转中心即是垂直度盘圆心。

使用前，只需将水平度盘平面调整到水平（即“整平”），同时，使望远镜的水平旋转轴调整到通过地面（或平台）上的基准点（即“置中”）即可。

(2）用激光经纬仪绘制直线(基线)

将激光经纬仪整平并置中于基准点O 点，如图2.3所示。转动棍远镜，使其瞄准于 A点，即先进行直线定向，锁定经纬仪的水平度盘，使望远镜只能在过点U和点A的垂直平面内旋转;然后，旋转望远镜，使激光束在0、 A两点间均匀地扫描并标记出B、C'D等若干点，则A、B、C、…、O等点一定在一条直线上，连接各点就得到一条理想的直线。船体放样中，常用此方法绘制基线和中心线。一般取A、B、C、....、O各点的间距为1 .5 - 2m为宜。

(3)用激光经纬仪作直缘如基线)的垂线

将经纬仪整平并置中于基线上某垂足点，水平转动经纬仪，使水平度盘处于基线的角平分线位置并锁定，再用上述求直线的方法，求出的直线就是基线的垂线。

另一种方法是采用光学仪器五棱镜与激光经纬仪配合，能较方便地绘制垂直线。五棱镜能将入射激光束准确地成折射出来，若使五棱镜以入射激光束为轴旋转，则折射出来的激光束所形成的平面，与入射光束垂直。将激光经纬仪整平并置中于基线的一端点处，使其沿基线方向水平地发射激光束；在某垂足点设置好五棱镜，使激光束准确射入五棱镜入射孔；再按上述要求转动五棱镜，便可在放样台地面获得一系列光斑点，连接各点便得到通过垂足的垂线。同样，再将五棱镜设置在其他垂足点，也可方便地获得对应的垂线。

2 梁拱曲线的绘制

梁拱线是甲板型表面与横剖面的交线，一般为上拱曲线，称为梁拱曲线。由于同一甲板与各横剖面的交线（梁拱曲线）形状是相同的，所以，放样中绘制肋骨型线图上各梁拱曲线时，要使用同一梁拱曲线样板。因此，应先绘制出梁拱曲线，以便制作其样板。

梁拱曲线是根据型宽B和型线设计给定的梁拱高度 ,运用作图法绘制的。常用的梁拱曲线有抛物线型、圆弧型和折线型等（由型线设计确定），后两种因具有简化加工和装配作业的优点，已被广泛采用。现将抛物线型和圆弧型梁拱曲线的绘制方法分述如下。

(1)抛物线型梁拱曲线

（2）圆弧型梁拱曲线

它是用一个大圆弧曲线作为梁拱曲线，从而使甲板横梁成为等曲率的弯曲构件，加工和安装都较方便。由于圆弧半径较大，不便于作图，故常采用计算法求出梁拱曲线在型宽各等分点处的高度值，然后用样条连出光顺的圆弧型梁拱曲线。

式中:B-型宽(mm);

H—梁拱高度(mm);

x—所求等分点的半宽值mm);

y—所求等分点处的梁拱高度值（mm）。

上式比较繁杂，在实际计算中对计算式进行化简。由式(2-2)得

式(2-4)实质是抛物线方程，但它表达的梁拱曲线与用R为半径所作的圆弧曲线非常逼近，故用它代替圆弧曲线，完全满足技术要求。

求得梁拱曲线后即可钉制梁拱样板.如图2-6所示。样板上应划出半宽线、船体中线、水平线和纵剖线，供划线和检验用。

3.甲板中线的绘制及光顺

设计提供的型线图上，一般不给出甲板中线的型值，而是根据给出的甲板边线型值和甲板址宽(型宽)处的梁拱高度(H)值求取。当绘制了梁拱曲线和甲板边线后，就可以求取甲板中线的高度。一般情况下，梁拱曲线是全船通用的，由于各站的甲板宽度不相同，使得对应的梁拱高度也不同。各站的梁拱高度，是}甲板中线处相对于甲板边线处的甲板高度差。可以在划有各站甲板宽度线的梁拱曲缘或样板止，用样杆将上述各高度差录下，分别履加到纵剖线图各对应站线的甲板边线交点之上，得各站甲板中线高度，如图2-7所示。用样条光顺地连接这些高度点，即得甲板中线。如果有个别点不在该曲线上，则应反复修改甲板边线及甲板中线，直到两者都协调光顺为止。

4 型线光顺的原则与要求

一般地，不存在不应有的凹凸现象的曲线（曲面），称为光顺（或光滑）的曲线（曲面），使不光顺的曲线（曲面）成为光顺的这一过程称为光顺工作，简称光顺。理想的船体曲面应该是光顺的，但由于设计图纸的比例小，不可避免地隐匿了许多误差，所以，放样时按型值表给定的型值绘制型线，往往是不光顺的。因此，应该对型线进行修改，以求得到光顺的型线，这就是所谓的型线光顺。

我们不难理解曲面的这样一种性质，即：光顺的曲面和任一平面的交线一定是光顺的。同理，若船体曲面是光顺的，则任一水线、横剖线和纵剖线一定是光顺的。反之亦然。所以，可以通过光顺这些型线达到光顺船体曲面的目的。

对于各种规则曲面（如柱形面、锥形面和回转曲面等）的光顺，只要从曲面形成的原理入手，就很容易找到简捷的光顺方法。例如：双板舵的整流帽表面是由抛物线曲线回转而成的曲面（回转曲面），只要光顺该抛物线（母线）就能获得光顺的曲面；又如：尾轴壳板的光顺，只要光顺其与轴向法面的交线就可以了。但对非规则的船体曲面，它不存在上述母线，而是由许多给定平面（横剖面、纵剖面和水线面）的相互交线（网格线）上的空间型值点来确定它的形状。这类曲面的光顺要比规则曲面复杂得多，当型线光顺需要在某一剖线图上修改某一点时，必然会引起它在另外两个剖线图上投影的变化，因此，应作相应的改动和型线光顺，直至三个投影面上均光顺、一致为止，即应符合光顺性和一致性原则。否则，孤立地在某一剖面线图上进行修改、光顺，可以使得每一组型线自身是光顺的，但这些光顺的型线并不一定在同一曲面上，它们根本不能反映曲面的光为保证船体型线光顺的正确、有效，则应满足下述基本要求：

船体曲面上任一点在三个投影图上的型值必须相互吻合，即保持投影的一致性，其型值误差不得大于+-2mm

(2)所有的型线必须是光顺的；

(3型线修改光顺后，各点型值应尽量接近原设计型值，以免影响船舶性能。对于船舶主尺度（总长、垂线间长、型宽和型深），主要剖面（满载水线面、中横剖面）的设计型值，各设计水线的进水角和出水角，推进器部位的船体型线等，原则上不能改动。

型线光顺时，往往出现光顺性和投影一致性相矛盾的现象。如果光顺方法不得当，容易使光顺过程出现过多的反复而陷于复杂，影响光顺的进度及效果。为了能顺利而有效地实现光顺性和投影一致性统一的型线光顺目标，这里介绍一种常用的有效方法，它是通过对某一投影图上同组型线间协调性的识别，较方便地对其他两个投影图上型线的光顺性与否及不光顺的部位作出初步判断，以便于操作者有针对性地作相应修改。

船体型线的光顺，通常是以横剖线图为主要光顺对象。原因是：由于大多数横剖面与船体表面近乎正截，因而对于曲面在法向上的偏差量反映较准确，易于掌握型线间的协调性。而

型线的修改、光顺，需要在各剖线图上协调地进行。那么，以什么剖线图为主进行修改才最有效，要视光顺的部位而定，且因操作者的习惯和经验而异。但对下面分析结果的了解，将有助于对主要剖线图的选择。

若剖面与曲面相交的角度越大（趋于正截），所得的型线越能准确地反映曲面形状（如船体中部的横剖线、船体首部的水线等）；若上述相交角度越小，所得型线对曲面形状的反映准确性越差（如船体首部的纵剖线、船体尾部的水线等），但它对曲面上的凹凸有放大作用，对这样的型线作较大修改，相当于曲面形状只作了不多的改动，易于满足光顺的精度要求。

5 型线绘制及光顺步骤

型线的绘制，是依据船体型线图给出的型值和尺寸数据，在相应的放样格子线上标出各型

值点，然后按型线光顺的原则和要求，用样条进行光顺并绘制出光顺的型线。其步骤为：

1 ）外型线的绘制及光顺

（1）在纵剖线图上绘制并光顺首、尾轮廓线、甲板边线和折角线；

（2）在半宽水线图上绘制并光顺甲板边线和折角线；

（3）用样杆将纵剖线图及半宽水线图上甲板边线、折角线的高度及半宽型值转录到横剖线图上，进行三向光顺，最后绘出光顺后的甲板边线和折角线；

（4）绘制梁拱曲线并钉制梁拱样板，然后在纵剖线图上绘制甲板中线。

2）在横剖线图上，按照型线光顺的原则与要求，绘制并光顺各站横剖线。

3）在半宽水线图和纵剖线图上绘制并光顺水线和纵剖线。将横剖图上各水线的半宽型值和各纵剖线的高度型值，分别转录到半宽水线图和纵剖线图对应的站线上，再用样条进行绘制并光顺。若有修改，则应进行三向光顺，直至三个投影图都满足光顺要求为止。

4 在横剖线图上作一根或多根斜剖线进行光顺性检验，再次修顺型线。

二、肋骨型线放样

肋骨型线放样，对船体建造有着重要的作用：它直接为船体横向构件提供型线，也是船体型表面的具体实现的保证；为船体外板和其他构件的放样、展开、制作样板、下料、加工和装配等提供依据；可为首柱、轴出口等局部复杂型线的放样及光顺提供方便。

肋骨型线是在理论型线放样完成的基础上，对光顺好的船体表面作肋骨剖面而获得的。其具体操作方法是：先在纵剖线图和半宽水线图上，根据设计规定的肋骨位置，作各肋骨剖面的投影直线与水线和纵剖线相交，得到各肋骨的高度和半宽型值，再用样杆将它们转录到横剖线图上，然后用样条连接各肋骨相应的型值点，绘出光顺曲线，就是所求的肋骨型线。

肋骨型线的放样还包括横梁曲线的绘制。将纵剖线图上各肋骨位置的甲板中线高度（即各横梁曲线的中心点高度），转录到横剖线图上，再将梁拱样板的中线对准横剖线图上的上述各横梁曲线中心点，并使梁拱曲线通过对应肋骨曲线的甲板边线点，最后绘出各横梁曲线。

三绘出各横梁曲线

船舶尾轴的数量和布置形式如图2-10所示:轴中心线在中线面上，并与幕平面平行(图 a));轴中心线在中线面上，但与基平面成一倾角(图b));轴中心线在船体两侧，平行于中线面和从平面(图c));轴中心线在船体两侧，平行于中线面，但与基平而成一倾角(图d));轴中心线在船体两侧，平行于基平面，但与中线面成一倾角(图e));轴中心线在船体两侧，与中线面和基平面都成一倾角(图f)六种。

不论哪种布置形式的尾轴，其穿出船体时，会破坏该处船体表面的光顺性和内部结构。为了弥补这个缺陷，确保其出口处水流顺畅及内部结构的强度，需要对该处肋骨型线进行修改，使其成为圆弧形的轴毂，并与船体曲面组合，形成光顺过渡的封闭曲面。

1 尾轴出口处肋骨型线的光顺要求尾轴出口处肋骨型线的放样，既要保证轴壳本身的光顺性，又要保证轴壳纵向及横向都能与船体曲面光顺过渡。

为了满足轴壳横向与船体曲面光顺过渡的要求，放样时只需求出轴壳在相应肋骨处的圆弧半径，以相应的轴心为圆心作圆弧，并用反圆弧将其与原肋骨线光顺连接即可；为了满足轴壳的纵向光顺性要求，通常是通过作纵向斜剖面来光顺和检验，而这又是求取圆弧半径的重要手段。所选择的纵向斜剖面必须满足下述两点要求：

(1)其在横剖线图上的投影直线应通过尾轴的轴心(如图2-11中的剖纵OA)，亦即通过轴壳圆弧的所有圆心;

(2)其在横剖线图上的投影直线应垂直于轴壳开始凸起处的原肋骨线，使其贯穿整个轴壳板，以便求取轴壳在各肋骨线处的全部圆弧半径。

四、首柱放样

首柱放样是船体型线放样的一部分。由于首柱型线比较复杂，设计部门提供的型线图难以将它完整、准确地表示出来。一般仅绘出首轮廓线，有时也给出舷墙线、甲板边线、折角线和某些水线的首圆弧半径，但往往不准确，仅作为放样的参考值。因此，首柱放样的目的，就是要在光顺好的船体型线图上，补充绘出表示首柱形状的全部型线，以便展开首柱，制作加工样板。

首柱表面实质上是由许多水平首圆弧曲线沿首轮廓方向光顺连接而成的空间曲面，它还与其相邻的船体其他部分光顺连接，如图2-12a)所示。因此，首柱放样必须满足以下光顺条件:

(1)各首圆弧曲线必须与相应的水线、折角线、甲板边线和舷墙顶线等光顺地连接:

(2)首柱中心线一定在中线面上，且必须是光顺的:

(3)各水线、折角线、甲板边线和舷墙顶线与相应首圆弧相切的切点所连成的首圆弧切线必须是光顺的，如图2-12b)所示;

（4）通过各首圆弧的任意斜剖线及直剖线，必须是光顺的。

下面，按首柱放样所要完成的工作，介绍放样的方法及步骤。

1 绘制首圆弧

设计部门对首圆弧半径的处理，一种是没给出半径值，要求在放样中确定；另一种则是给出半径值，但要求在放样时加以光顺，并确定最终

值。

当设计图纸没有给出首圆弧半所径时，绘制首圆弧的方法如图2-13示：

1）作首圆弧折角线

(1)将纵剖线图上首柱中心线与舷墙顶线、甲板边线及各水线的交点12、...6投影到半宽水线图的中线上，并以各投影点为垂足，分别作中线的垂线，称为折角垂线;