滬東軟件學習.doc

第六章 HD-SHM2000系統(tǒng)61 概述一、系統(tǒng)簡介HD-SHM2000是滬東中華造船集團計算機研究所結(jié)合本廠的生產(chǎn)實際研究開發(fā)的具有國內(nèi)先進水平的船體建造集成系統(tǒng)軟件。該軟件以優(yōu)秀的品質(zhì)和本土化的價格，贏得了國內(nèi)多數(shù)船廠的青睞，目前，我國已經(jīng)有幾十家造船企事業(yè)單位引進并使用這套軟件開展工作。HD-SHM2000軟件經(jīng)歷了從“控制臺操作”到“DOS版”再到“WINDOWS版”的發(fā)展過程，伴隨著版本的不斷升級和更新，其已經(jīng)具有取代實尺放樣而開展數(shù)學放樣、進行外板展開、結(jié)構(gòu)零件生成、人機交互套料、樣板樣箱及胎架設計、生成數(shù)控切割零件以及材料的管理等功能。該系統(tǒng)用Windows98操作系統(tǒng)，以Autocad R14作為圖形平臺。軟件具有良好的用戶界面，操作使用方便，而且具有與其它造船軟件的接口。二、HD-SHM2000的工作思路HD-SHM2000軟件有線型、結(jié)構(gòu)和外板三大分系統(tǒng)，它們既彼此獨立又相互聯(lián)系彼此影響，獨立是指各個分系統(tǒng)的操作是獨立分開的，可以獨立完成某種工作，相互聯(lián)系彼此影響是指它們之間要互通數(shù)據(jù)，彼此牽制。其結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)成如下：HD-SHM2000線型系統(tǒng) 線型光順 型線后處理 肋骨型值 外板肋位文件甲板拋勢表接口肋骨型值輔助工具結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)線零件生成套料管理生產(chǎn)用表水尺展開輔助工具外板系統(tǒng)外板展開圖板縫外板與樣板肋骨線型圖艏艉柱板樣箱胎架正如前面所講，她的三大系統(tǒng)不是各自完全獨立的，而是既獨立又相互聯(lián)系互相影響的，所以在我們使用本軟件進行工作的時候要清楚工作的思路和步驟。她的工作思路如下圖：船體線型光順準備結(jié)構(gòu)線描述文件JGXD*.DAT外板肋位文件準備生成肋骨樣條文件FRAME*.DAT外板展開零件編程板材、零件套料圖6-1-1 軟件操作思路圖板縫線布置和計算 62 軟件的安裝調(diào)試及運行HD-SHM是滬東中華造成集團軟件開發(fā)人員幾十年工作的結(jié)晶，從早期的HD-H-1到現(xiàn)在的HD-SHM2000一步一步地走過來的，在軟件的開發(fā)過程中體現(xiàn)了與時俱進的思想，隨著計算機軟硬件的發(fā)展，HD-SHM也不斷的升級。HD-SHM2000船體建造系統(tǒng)的圖形處理目前主要采用AutoCAD R14作為其圖形平臺，其操作都是在該圖形平臺中進行的，并且遵循該圖形平臺的操作規(guī)則。因此要使用本系統(tǒng)的圖形處理功能，必須先安裝該圖形平臺，然后執(zhí)行本系統(tǒng)提供的“圖形處理安裝程序”進行安裝，然后才可以正常使用。HD-SHM2000船體建造系統(tǒng)所占有的空間很小，其只是作為AutoCAD圖形平臺的一個功能插件，但是她卻能實現(xiàn)強大的功能。這與早期的軟件開發(fā)要求有很大的關系，若干年前，計算機的硬件水平較低，運算速度和存儲器的容量都要求所開發(fā)的軟件要盡可能地占有較少的系統(tǒng)資源。一、安裝系統(tǒng)要求處理器：Intel Pentium級芯片以上；內(nèi)存：32M以上；打印機：Windows系統(tǒng)支持的打印機及繪圖儀；操作系統(tǒng)：Windows98；圖形平臺：AutoCAD R14。二、安裝步驟1、單機安裝步驟第一步，將HD-SHM2000安裝光盤放入光驅(qū)。第二步，在Windows中運行光盤中Hd-shm2000文件夾中的的Setup.exe文件。第三步，選擇安裝目錄。選取安裝目錄如C:/ Program Files后，單擊OK按鈕開始安裝系統(tǒng)。安裝完畢后自動在用戶電腦桌面建立HDSHM、線形系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外板系統(tǒng)四個快捷方式，同時在“開始”菜單中也建立了相應的快捷方式。第四步，文件安裝完畢后，在開始程序HD-SHM2000中運行SetupARX。安裝程序?qū)⒆詣硬檎覉D形平臺(AutoCAD R14)，并且提供安裝信息。單擊安裝按鈕完成安裝。第五步，注冊。軟件安裝完畢后并不能馬上使用，還必須注冊，獲得授權(quán)以后才可以使用。單擊開始按鈕，運行：程序HDSHM2000HDSHM系統(tǒng)。則出現(xiàn)如下界面：單擊“注冊”按鈕后，則出現(xiàn)如下界面：這里可以獲得識別碼，用戶將此識別碼通過電子郵件、電話或傳真等方式通知滬東中華造船集團的有關工作人員，經(jīng)過確認后，他們將提供長達31位的注冊嗎。用戶得到注冊嗎后，只需在注冊對話框中輸入注冊碼后，單擊確定完成注冊。這樣就完成了HD-SHM2000的安裝工作，界面上的“注冊”按鈕也將消失。2、網(wǎng)絡安裝步驟第一步，選一臺客戶機作為安裝主機第二步，安裝步驟和方法與單機安裝相同，只是安裝路徑改為某一網(wǎng)絡共享目錄（作為HDSHM的系統(tǒng)目錄）即可。第三步，其它客戶機的安裝：運行HD-SHM系統(tǒng)目錄里的SetupArx.exe文件，完成圖形平臺設置。在當前客戶機建立HD-SHM系統(tǒng)目錄里的HDSHM.exe文件的快捷方式。并運行該程序，進行注冊。第四步，注冊。與單機注冊方法相同。三、系統(tǒng)運行在運行安裝程序后首次進入圖形平臺使用本系統(tǒng)圖形處理程序時，會出現(xiàn)一個標題為“HuDong”的工具條和一個標題為“HDSHM”的下拉菜單。將該工具條拖到合適的位置后就可以分別從菜單或工具條中直接啟動本系統(tǒng)的各個圖形處理程序。本系統(tǒng)圖形處理程序也可以從本系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)中間接啟動。一般地，直接啟動后都會進入選擇工作目錄或工作文件等數(shù)據(jù)的操作，然后才進入對具體文件或數(shù)據(jù)的操作；而間接啟動則由啟動子系統(tǒng)將工作目錄或工作文件等數(shù)據(jù)傳遞過來，立即進入對具體文件或數(shù)據(jù)的操作。63 HD-SHM2000船體型線系統(tǒng)（一）格子線生成為了更好地說明HD-SHM2000的使用方法和工作原理，下面我們以33米漁船作為實例進行講解。該船有關技術(shù)參數(shù)：總長：Loa=33m， 設計水線長：LWL=29.50m，垂線間長：Lpp=28m， 型寬：B=6.15m，型深：D=2.80m， 設計吃水：T=2.20m，型排水量：=203.86t， 方形系數(shù)：Cb=0.525，棱形系數(shù)：Cp=0.597， 舯剖面系數(shù)：Cm=0.880，水線面系數(shù)：Cwp=0.780， 浮心縱向坐標：Xb=-0.96m，設計航速為11Kn， 該船龍骨傾斜，首吃水Tf=1.70m，尾吃水Ta=2.70m。肋距： #-1#0的間距是500mm，#0#1的肋距為200mm，#0#61的肋距都是500mm。所需圖紙資料：設計型線圖；基本結(jié)構(gòu)圖；外板展開圖；主要分段結(jié)構(gòu)圖；艏艉柱圖等。一、建立目錄選擇一個盤符，新建一個文件夾，如F：yanghuyh33,這個文件夾是用來存儲生成的文件的。（注：這個工作目錄的最后一個目錄一般為船名，它不能是單個數(shù)字，也不能全部為字母更不能為漢字，一般要保證其最后的2個字符為數(shù)字。這里為33，否則在生成肋骨樣條文件是將會有麻煩。）二、線型系統(tǒng)啟動打開HD-SHM2000船體線型系統(tǒng)彈出如下圖所示屬性框。在上面的地址欄里輸入自己的工作目錄（即前面建立的F：yanghuyh33），也可以點后面的“瀏覽”尋找自己的工作目錄。圖中有8個選擇按鈕，分別為肋骨型值表、樣條轉(zhuǎn)換等等，這里我們一定要選擇“三向光順”這一按鈕。點擊下面的運行按鈕，將進入Autocad界面。三、定義格子線進入Autocad r14界面后，我們會發(fā)現(xiàn)在其上面的工具條中出現(xiàn)了HDSHM2000的工具按鈕。HDSHM2000工具按鈕點擊最左端的“交互三向光順”按鈕，則出現(xiàn)“交互三向光順系統(tǒng)主菜單，點擊其上的“讀取船體型值表”按鈕。在左邊的目錄欄中找到自己文件夾的位置（F：yanghuyh33），在“船名”欄中填寫三個字符的船名，如：b01，選中“F新文件”選項，點擊確定進入下一步操作。（注：這里建立的船名其實只是半艘船舶，本系統(tǒng)是將船體在舯分為前后半艘兩部分，默認的是先建立的為前半艘。）點“接受”后系統(tǒng)會問“要刪除現(xiàn)在圖中所有的圖形嗎？點確定則將界面中其他的圖形刪除，點否定則是不刪除其他圖形。一般我們都是點確定進入“交互三向光順主菜單”。在“交互三向光順主菜單”上點擊“M 交互三向光順”進入“交互三向光順”菜單。進入“L.定義編輯型線”子菜單，則出現(xiàn)如下界面：在這個界面中：在“F半船方向”中選擇是前半艘還是后半艘；在“T船型”中選擇船舶類型，有一般船型和有尾封板型兩種，33m漁船為一般船型；“Y.底部有尖角”也不要選中。在手工放樣中，也要繪制格子線，其實數(shù)學放樣就是手工放樣的數(shù)學模擬，我們只要給出三組剖線的值就可以了。在增加新型線中的“L型線類型”中分別選擇W.水線、B.縱剖線和S.站線，在其下面的框中分別填寫他們的值。但是值得注意的是：里面的“站線”不是填站號，也不是填站距，而是填該站離舯的距離，以船舯為零，前半艘以向艏為正方向，后半艘以向艉為正方向（是不可能出現(xiàn)負值的）。為了定出船體的整個范圍，以方便后面的輸入型值，必須輸入船體離BL最高的水線和離船舯最遠的站線及最大的縱剖線，這些值能夠剛好能把所有的型線圍起來。一般情況下，船體都有一定的平行中體，當船體無平行中體時，前后半船必須有重疊部分，并且保證在重疊部分的各站線和肋骨線上的水線半寬和縱剖線高度型值必須一致。在設計水線高度欄中填寫2200，這就是本船的設計水線高度。這樣格子線就“畫”完了，圖中還有一些值沒有填寫，如甲板線、肋骨線等，那是因為在繪制格子線的時候這些值是用不到的。點擊“接受”按鈕，則進入Autocad界面，格子線繪制完畢并顯示出來，同時菜單返回到“交互三向光順系統(tǒng)主菜單”。操作目的：建立格子線。操作步驟：（1） 建立工作目錄；（2） 建立新船名（三個字符，末尾兩個字符為數(shù)字）；（3） 進入“定義編輯型線”，輸入相應的水線、站線、縱剖線建立格子線；注意事項：站線的輸入不是輸入站號，而是輸入站號的距舯值，如果船舶沒有平行中體則前后半艏要重疊一站。63 HD-SHM2000船體型線系統(tǒng)（二）型線生成在“交互三向光順”子菜單中點擊“D.編輯型值表”在彈出的對話框中有“站線水線交點表”，“站線縱剖線交點表”和“縱剖線水線交點表”和“空間線站線交點表”等18項。 根據(jù)型值表所給的型值，我們可以發(fā)現(xiàn)并不能將所有選項都填寫完畢，事實上現(xiàn)在主要填寫的是“站線水線交點表”和“站線縱剖線交點表”兩個選項。點擊“T.站線水線交點表”可以進入下面的界面：根據(jù)型值表給定的型值逐一填寫到相應的位置，這里填寫的是半寬值。對于型值表中沒有的值不要隨便填寫，如這里的前面二列的W0.0000就不要填寫。此處表中兩根“0”號水線分別表示平底線和平邊線。如果船舶沒有尾傾和首傾，即船舶的0號縱剖線在底部與基線重合則可以填寫平邊線。？這些值在這里不填寫，最后可以通過自動插值得到他們的形狀和型值。點擊“A.站線縱剖線”交點表，可以進入縱剖線型值的填寫，這里填寫的是高度值。接受上面的輸入，點擊返回，回到“交互三向光順系統(tǒng)主菜單”。點擊“D.顯示控制”選項，進入如下界面：選中“D.顯示控制”選項，在“T.型線類型”中可以選擇你想顯示的型線類型，后面的“A.全部顯示”則可以將所有的型線顯示出來；在“型線更新范圍”這一欄中，選擇“G.改變了狀態(tài)的”是不改變原來有的型線，只是改變做了修改的內(nèi)容，而“Q.全部”則是將所有型線重新生成一遍，類似與AUTOCAD中的重生成或刷新。可以對每根型線控制是否顯示，可顯示的型線種類有“水線”、“縱剖線”、“站線”、“肋骨線”和“環(huán)縫線”，其它型線在設置“顯示型線”后都會顯示。先從“型線類型”中選擇要修改顯示控制的型線類型，然后分別在“隱藏”或“顯示”列表中選擇要顯示或隱藏的型線，隨后按“所選顯示”則將“隱藏”列表中選擇的型線移到“顯示”列表中，或者按“區(qū)間顯示”將“隱藏”列表中所選的兩根型線間的型線都移到“顯示”列表中，或者按“所選隱藏”將“顯示”列表中選擇的型線移到“隱藏”列表中，或者按“區(qū)間隱藏”將“顯示”列表中所選的兩根型線間的型線都移到“隱藏”列表中。另外，上面的“清除選擇”用于清除在“隱藏”列表中所作的選擇，下面的“清除選擇”用于清除在“顯示”列表中所作的選擇，“全部顯示”用于將該類型線的每根型線都移到“顯示”列表中，“全部隱藏”用于將該類型線的每根型線都移到“隱藏”列表中，而“型線類型”旁的“A.全部顯示”則用于將可以選擇的所有類型的型線都移到“顯示”列表中。設置結(jié)束后按回車鍵則系統(tǒng)接受設置，修改圖形的顯示以及主菜單內(nèi)容；若按取消鍵則放棄設置，返回主菜單。讀者朋友這時可能發(fā)現(xiàn)你所操作所顯示的情況和上圖有所不同，就是“P.處理肋骨：”為灰色，不可用。那是因為你此還沒有定義肋骨，這是正常情況，當定義了肋骨后，這一選項自然就可以變?yōu)榭捎昧恕｜c擊“接受”，船體的型線就顯示出來，不過顯示不完整。輸入完上面的型值后，進入“交互三向光順系統(tǒng)主菜單”點擊“S.存儲船體型值表”將輸入的型值數(shù)據(jù)存盤。在船名框中出現(xiàn)如下字符：b01 SBN S11,W9,B6,D0,K0,F0 08-17-2004 9:05船名框中，“b01”表示船名，“SFN”表示型值表狀態(tài)，由三個字母組成，第一個字母表示肋骨型值表的有無，“S”為無、“F”為有，第二個字母表示船的前后方向，“F”為前半艏，“B”為后半艏，第三個字母表示船的類型，“T”為有艉封板，“N”為一般船型?！癝11,W9,B6,D0,K0,F0”顯示各類型線的根數(shù)，字母為型線類型，跟在后面的數(shù)字為該型線的根數(shù)，各字母的意義為：“S”站線，“W”水線，“B”縱剖線，“D”甲板線，“K”空間線，“F”肋骨線，“08-17-2004 9:05”表示最后修改的時間。重要操作目的：生成型線。操作步驟：（1） 進入“編輯型值表”；（2） 填寫“站線水線交點表”；（3） 填寫“站線縱剖線交點表”；（4） 進入“顯示控制”，顯示生成的型線。注意事項：（1） 0號水線和0號縱剖線在這里先不填寫；（2） 型值表中給定的型值可以填寫，型值表中沒有的型值不能填寫；（3） 型線顯示不完整，這是正常情況。63 HD-SHM2000船體型線系統(tǒng)（三）空間線生成一、空間線定義前面所生成的型線之所以沒有到達輪廓邊緣，是因為我們還沒有定義轉(zhuǎn)向輪廓線等空間線。在手工繪圖時，是首先繪制輪廓線等空間線，在這里一般可以不這樣做，可以先生成不完整的型線然后再定義空間線。在本系統(tǒng)中所認定的空間線主要有：甲板邊線（這里為了方便只是將甲板邊線暫時作為空間線來處理）、首尾輪廓線、龍骨線、舷墻頂線等?？臻g線是一種特殊的曲線，在本系統(tǒng)中當截交線與空間線相交時截交線被分成了兩段形成折角點。由于這種性質(zhì)的存在當型線上有折角點是就可以讓截交線與空間線相交，反之就不要與空間線相交。大家在系統(tǒng)的操作中還沒有看到空間線，那是因為還沒有定義，下面來定義空間線。點擊“L.定義編輯型線”進入設置型線欄，在“L.型線類型”中選擇“K.空間線”，在“新 K空間線”欄中輸入1（這只是一個標號，讀者朋友在操作時要記住1表示的是什么空間線，如舷墻頂線），在“U.類型”中選擇折角類型。點擊“A.增加新型線”則一根空間線就定義完了。其他的空間線的定義與之相同，只是標號為2、3、N等，類型也根據(jù)需要指定。這里我們定義1號空間線為舷墻頂線；2號為甲板邊線；3號為升高甲板邊線；4號為龍骨線。對于甲板線有它自己的定義方法，這里我們只是暫時用折角線來代替。其定義方法是：點擊“L.定義編輯型線”進入“設置型線”欄，右側(cè)的“L.型線類型”中選擇“D.甲板線”，在“新.甲板線”中輸入1，在翻法中輸入0.0，點擊“增加新型線”就可以定義相應的甲板線。如果不止一層甲板就可以重復上述操作，定義第二、三層甲板。在“選擇編輯型值表”中選擇“N.空間線站線交點表”進入“編輯型值表KST”。 這里的K1H表示第一根空間線的高度值，K1B表示第一根空間線的半寬值。這在型值表中是舷墻頂線的高度和半寬值。其他的空間線與此類似。對于甲板邊線和升高甲板邊線是與截交線相交的，由于空間線的性質(zhì)必然導致截交線變成兩段，但是有的時候船舶的型線在甲板以上并沒有變成直線，而是繼續(xù)保持原來的線型。這個時候我們就要控制空間線與截交線的交點了。顯然，對于這些線再通過輸入站線與空間線的交點表就意味著默認了空間線與截交線有了交點，這樣可能導致截交線在甲板線處不光順甚至錯誤。為了避免這種情況的發(fā)生，我們往往先不認為該空間線與截交線有交點，而是將空間線作為一根獨立的線來定義和生成。對于甲板邊線一般不采用上述的輸入方法，將該臨時的空間線作為一根單獨的空間線來處理，通過填寫空間線控制點表來生成。這樣生成的空間線是與截交線沒有關系的，如果想要與截交線有交點可以通過插值的方法得到。對于第5根空間線（BL）一般不采用這種方法進行輸入，因為本船為尾傾型船舶，在基線以下還有船體部分，如果用基線作為0號水線的話，那么就使得站線在基線以下的部分被“拉”了起來，造成不光順。當然，也可以實際情況的根據(jù)需要將基線作為0號水線來處理。為了避免不光順的情況，不采用輸基線與站線的交點，而是采用將基線作為一根單獨的空間線處理，即將基線上面的點全部作為控制點，用這些控制點來定這個空間線。具體的方法在下面的型線端點處理內(nèi)容中將給予介紹。對于中縱剖線，線型比較復雜，曲線中往往夾雜有圓弧或直線段，所以處理起來比較麻煩。這里給出一個相當比較簡單的處理方法：用Autocad中的樣條曲線和圓弧根據(jù)圖中給定的型值分別繪制相應的曲線段，然后將這些曲線轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)認同的空間線。M交互三向光順S選擇型線樣條在繪制的圖線中，如果是用樣條曲線繪制的可以直接轉(zhuǎn)換，但是對于直線和圓等圖線是不能直接轉(zhuǎn)換的，要先將其轉(zhuǎn)換成多義線或樣條曲線后才可以進行轉(zhuǎn)換型線。方法如下：在Autocad界面下輸入Pedit，選中要轉(zhuǎn)換的圓弧或直線，轉(zhuǎn)換成多義線就可以了。直線，圓轉(zhuǎn)換成型線樣條 現(xiàn)在所有的曲線都具備轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)型線的條件了。在選擇了你要轉(zhuǎn)換的曲線時，系統(tǒng)會提示：點擊確定，然后選擇你要轉(zhuǎn)換成的型線類型就可以了。這里我們將Autocad曲線轉(zhuǎn)換成0號縱剖線。這樣在前面的站線縱剖線交點表中就填寫0號縱剖線（B0.0000）與各站線的交點高度值，但是型值表中并沒有給出0號縱剖線的型值，但我們知道龍骨線在高度方向與0號縱剖線是相同的，所以我們可以用龍骨線的高度值來代替0號縱剖線的高度值來進行填寫。前面之所以要0號縱剖線先不填寫是因為0號縱剖線一一條特殊的縱剖線，它除了是縱剖線外，同時還是邊界線。對于中縱剖線也可以就作為側(cè)面輪廓線（是一種空間線）來處理。 可以發(fā)現(xiàn)這里的空間線（圖中灰色線所示）也沒有到達頂端，舷墻頂線和甲板邊線都沒有達到型線圖中的端部。二、空間線端點處理觀察給定的型線圖可以發(fā)現(xiàn)，舷墻頂線、甲板邊線在0站以后還是有的，但是這些型值在型值表中并沒有給出，而是在型線圖上標注給出，為了完整地描述該空間線的端部情況，必須將這些型值“追加”到相應型線上去。我們稱這項工作為端點處理。在“選擇編輯型值表”中選擇“K.空間線控制點表”進入“編輯型值表KWB(E)”。這里說明一下圖中各符號的意義：左側(cè)的K1L 表示的某控制點距舯的距離，其中K1表示第一根空間線（是前面定義的空間線的序號，這里表示的是舷墻頂線），L表示這根空間線上的某控制點的距舯的距離；K1LB/H表示第一根空間線的控制點的半寬和高度值；上面的E1LB表示第一個控制點的半寬值，E1LH表示第一個控制點的高度值。其他的符號與此類同。我們知道，船體上面的一個點要有三個值才能確定出它的具體位置，分別是半寬、高度和距舯。這些值表示為坐標形式就為：（距舯值，半寬值），（距舯值，高度值）。如圖中第一根空間線上的第一個控制點就為：（16300，0），（16300，4220）。所以不難得到填寫方法：在第一行（K1L所在行）填寫距舯值（要針對不同的控制點，即準確填寫某控制點的距舯值）；在第二行（K1LB/H所在行）的第一列（E1LB所在列）填寫半寬值（同樣要針對不同的控制點），第二列（E1LH所在列）填寫高度值。根據(jù)給定的型線圖我們發(fā)現(xiàn)：舷墻頂線在尾端的距舯值為2300+1400016300，半寬值為0（因為在橫剖面圖中與中縱剖線相交并結(jié)束），高度值為4220（圖中給出距BL4220），這樣就得到了第一個控制點。其他的控制點是分別與2400縱剖線、1800縱剖線、1200縱剖線、600縱剖線的交點，分別按相應的值填寫，他們的距舯值都是16300。這里談到的方法除了可以得到空間線的端點外，還可以生成整根空間線，就是將空間線看成若干空間點組成，通過輸入一個一個控制點來生成空間線。前面所談到的如果想不讓空間線影響型線的三向光順，就不能輸入空間線與站線的交點表，而是將空間線作為單獨的曲線來處理，就是在這里用一個個控制點來生成空間線。注意：在填寫各控制點的值的時候并不是沒有順序的，在填寫的時候第一點和第二點填寫的首末兩點，中間的點才是從第二個控制點依次填寫的。否則，就可能會出現(xiàn)曲線“折回來”的現(xiàn)象。重要三、尾軸線的處理第二種方法在給定的原始型線圖中，對于尾軸部分的處理只是簡單地示意一下，因為這個地方過于復雜，無法精確表達。我們做的工作是放樣，放樣的一項重要任務就是準確表達在型線圖中無法精確表達的內(nèi)容，所以我們必須準確表達尾軸部分。尾軸是一個圓形的孔，在縱剖線和半寬水線圖中顯示為直線，在橫剖線圖中顯示為圓。對于尾軸的圓我們作為空間線來處理，但是它是一個封閉的圖形，用一根空間線是無法表示出來的。我們將這個圓分為4個部分，每一部分就是一個90度的圓弧，如右圖所示。對于每一段圓弧我們視為一段空間線，對每一段空間線找到3個點，一般為兩個端點和一個中點，這些點的型值（高度、半寬、距舯）都是計算出來的。然后在“空間線控制點表”中輸入相應的值，同樣要注意的是在輸入的時候第一點和最后一點（第3點）要先輸入，中點（第二點）后輸入。操作目的：生成空間線。操作步驟：（1）在“定義編輯型線”中定義船體型線邊界線；（2）填寫“空間線站線交點表”；（3）填寫“空間線控制點表”。注意事項：（1）甲板線有自己的定義方法和輸入方法，這里暫時將甲板線作為空間線的折角線來定義，以確定船體型線的邊界，具體的方法在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中會有介紹；（2）邊界線型值的有的是在“空間線站線交點表”中輸入，有的是在“空間線控制點表”中輸入，要區(qū)別對待。一般情況下，如果空間線與站線有真實的交點就填寫“空間線站線交點表”，如果空間線與站線并沒有真實的交點，但又要生成該空間線的填寫“空間線控制點表”；（3）填寫空間線上的控制點時，是給定三個坐標值來確定一點，分別是距舯值、高度值和半寬值；（4）尾軸剖面線認為是由四段空間線組成的；（5）填寫空間線的控制點時，一般是先填寫空間線的首尾兩點型值，再填寫空間線的中間點型值；63 HD-SHM2000船體型線系統(tǒng)（四）型線端點處理通過前面的操作，船體的邊界輪廓已經(jīng)基本確定下來了，但是在型線圖中各型線并沒有到達邊界輪廓的位置。一、站線到中當選擇中縱剖線作為0號縱剖線時，要在“站線縱剖線交點表”中填寫站線與0號縱剖線的交點。但是本船的型值表中并沒有給出0號縱剖線的型值，而是給出了龍骨線的型值，所以只有將龍骨線的型值代替0號縱剖線的型值進行輸入。輸入完畢后就可以發(fā)現(xiàn)站線不到中的問題就解決了，但是第0站仍然沒有什么變化，當0號縱剖線與網(wǎng)格線插值后這一問題也就解決了（要與0站站線插值才可以）。如果將中縱剖線作為0號縱剖線處理時，這一問題非常簡單，只要在“選擇型線樣條”中選中0號縱剖線（縱剖線圖中），然后選擇“I.插值與網(wǎng)格線交點”。這個時候用鼠標選取可能與0號縱剖線相交的格子線，選完后點右鍵會出現(xiàn)一個提示框，問是否選好，點確定則插值結(jié)束。這時所有與0號縱剖線相交的格子線的交點都出現(xiàn)了，在另外兩個圖中也出現(xiàn)了相應的交點。其實，對于本船而言這一步的操作只是為了將0號站與中縱剖線的交點找到。讀者朋友在操作的時候可以發(fā)現(xiàn)，站線到中時都變?yōu)榱怂降闹本€，這是因為我們定義龍骨線為折角線，站線與折角線相遇時，交點的一階導數(shù)為0了。在實際的船舶當中，這里是平板龍骨的位置。如果將中縱剖線作為邊界線的側(cè)面輪廓線處理時，可以通過填寫“空間線站線交點表”中的第六根空間線與站線的交點表來確定站線到中的值，填寫的時候高度欄填寫龍骨的高度，半寬欄全部填寫0。二、水線到舯等中縱剖線（0號縱剖線）初步定型后，讓中縱剖線與相應的水線插值便可以解決大部分水線不到達船舯的問題。這里須注意一個問題，那就是對于水線不到舯的水線不要插值，即這里的400、800、1200等水線都不到舯，而是與龍骨線相切，這里就不要參與插值。對于沒有到舯的水線可以采用增加控制點的方法解決。三、水線圓頭我們知道，對于一個樣條曲線僅僅知道它通過若干型值點這一條件還不足以使曲線定型，還必須給出它的端點條件。剛才對于站線的到中其實是我們給出了端點的型值和端點的一階導數(shù)這一端點條件。那么對于水線的端點應該如何處理呢？在前面的3-5 船體型線的邊界條件中我們討論了，船體的水線在首部和尾部與船體的艏柱和尾柱相交時形成艏艉圓弧，水線的端點其實就是如艏艉圓弧相切的切點。如果我們能夠得到這些圓弧的相關信息就可以準確地得到水線的端點條件了。觀察33m漁船的水線，發(fā)現(xiàn)2000和2200水線與中縱剖線相交，而其他的水線終止于龍骨線上。由于有艏艉圓弧，所以在縱中剖線處圓弧應與之垂直。具體的處理方法是：在中剖剖線處使水線的一階導數(shù)為無窮大。在“水線控制信息表”中，可以看到可以增加20個控制點以控制水線，在該表的下面，出現(xiàn)了如下界面： Dy1B，它表示水線的起點的一階導數(shù)，這里就是在靠近船中即第十站附近，我們在處理水線圓頭時一般不填寫這個值，如果要填寫的話就填寫0，因為對于有船舶而言其中部往往是平直的，即前面所討論的邊平。Dy1E表示水線的終點的一階導數(shù)，就是水線圓頭與中縱剖線的交點，顯然，他們是垂直的，其一階導數(shù)應該為無窮大。這里規(guī)定，在這一欄中填寫999999表示其數(shù)值為無窮大。所以，要想形成水線圓頭必須要在這里填寫999999。上述的末點導數(shù)只能保證水線在中縱剖線處與之垂直，但是它能不能保證有艏艉圓弧存在呢？事實上，要想準確得到水線圓頭的信息還需要其他的數(shù)據(jù)。上圖的最下面三組數(shù)據(jù)就是解決這一問題的。其中，C1R表示圓頭的半徑；C1L表示圓心的距舯值；C1B表示圓心的半寬值（即距離中縱剖線的距離）。這樣就解決了水線圓頭的問題。四、縱剖線到頂除了上述的問題外，縱剖線也沒有到達頂部，而是終止于0站，這顯然與事實不符，縱剖線應當?shù)竭_舷墻頂線的位置?！敖换ト蚬忭槨?“編輯型值表” “空間線縱剖線交點表”。此表中K1L這一行輸入各縱剖線與第一根空間線交點的距舯值；K1H這一行輸入各高度值。其他的值的輸入含義與之相同。這樣就解決了絕大部分縱剖線的問題，但是對于本船來說還有一個比較特殊的縱剖線3000縱剖線，這根型線所給定的型值不多，在頂部與主甲板邊線和舷墻頂線的交點在型線圖中并沒有給出相應的型值。其實，3000縱剖線的型值數(shù)據(jù)已經(jīng)蘊含在型線圖當中了，只是沒有以數(shù)據(jù)的形式給出而已。在橫剖線圖中有3000縱剖線與各站線的交點和甲板邊線及舷墻頂線的交點，從該圖中我們可以得到相應的高度值；在半寬水線圖中有3000縱剖線與各水線的交點和與甲板邊線及舷墻頂線的交點，從該圖中可以得到相應的半寬值。但是這些值應該怎么得到呢？ 插值，對，插值，我們可以將這些通過插值得到3000縱剖線相應的型值。“M.交互三向光順” “I.插值網(wǎng)格線”。這時用鼠標分別在半寬水線圖和橫剖線圖中選取3000縱剖線，然后點右鍵系統(tǒng)會提示“選好了嗎？”點擊確定則3000縱剖線自動到達頂部。但是這時的3000縱剖線可能并不完全滿足要求，其原因是水線和站線等都沒有光順，不光順的型線插值出來的型值也一定不滿足光順的要求，這在后面的型線的光順中還需進一步的調(diào)整。五、型線成形通過上面的若干步操作型線已經(jīng)基本成型了，但是還是有許多位置與原始型線有很大的區(qū)別，這個我們可以通過與原始型線圖對照得到，可以將原始型線圖（電子圖形）與現(xiàn)在生成的圖形放在一起對照。為了讓型線圖更好調(diào)整，也為了型線圖的準確，需要在船體比較復雜的區(qū)域增加型線的數(shù)目以達到更細致的目的?？梢栽黾铀€、縱剖線和站線。在“L.定義編輯型線”中選擇增加水線（如1000水線）和縱剖線（如1100縱剖線）及站線（如15000站線），這樣這些型線在相應的型線圖中就可以出現(xiàn)了，但是還沒有建立三向聯(lián)系。這時，選擇“I.插值網(wǎng)格線”，接受插值結(jié)果后型線生成完成。通過上述操作，就相當于得到了加密的型線，這對型線的三向光順有很大的幫助。操作目的：使各型線到達邊界，型線基本成形。操作步驟：（1）在“站線縱剖線交點表”表中填寫0號縱剖線與站線的交點型值，并選中0號縱剖線，讓其“插值與網(wǎng)格線交點”，這樣就可以解決站線到中的問題；（2）選擇0號縱剖線進行“插值與網(wǎng)格線交點”可以解決大部分水線到舯的問題；（3）在“水線控制信息表”中將相應水線的末點導數(shù)（Dy1E）填寫為999999，就可以解決水線與0號縱剖線垂直問題，有必要的話可以填寫水線圓頭數(shù)據(jù)；（4）在“空間線縱剖線交點表”中填寫縱剖線與空間線的末尾交點型值，這樣就可以解決縱剖線到頂?shù)膯栴}。注意事項：（1）并不是將所有的格子線都與0號縱剖線插值，因為有些水線可能和0號縱剖線沒有交點；（2）并不是所有的水線的末點導數(shù)都填寫999999，因為并不是所有的水線都形成水線圓頭；（3）在填寫水線末點導數(shù)時要注意填寫999999的是Dy1E這一行，而不是Dy1B，Dy1B表示的起點導數(shù)，水線的起點為船中附近，即10站位置，這里的導數(shù)一般情況都是為0的。63 HD-SHM2000船體型線系統(tǒng)（五）光順前處理前面生成的型線顯然不能滿足工程光順的要求，需要進行光順的調(diào)整，我們知道樣條曲線的形成不僅僅與通過的型值點有關，端點條件的確定也至關重要。這些端點都是在船體的邊界線上，所以在型線三向光順以前，必須先對邊界線進行光順，這就是所謂的光順前處理。本系統(tǒng)提供了一些特殊船型的自動處理功能，利用這些功能就可以在三向光順之前對船體進行預處理以使三向光順得出滿足船型的結(jié)果。另外，為了保證三向光順能順利進行，船體邊界線在三向光順時是不會修改的，這些型線也需要在三向光順之前進行處理。在本系統(tǒng)中，將上述兩個處理功能合并起來，叫做前處理功能。在前處理中可以處理的邊界線有：基線、中縱剖線、邊平線等，同時它可以進行特殊船型型線處理：艉封板線、空間線、水線圓頭切點線、底平升高線等，另外還可以進行水線站線的二向光順。在“交互三向光順系統(tǒng)主菜單”中選擇“P.前處理”進入如下界面：D.顯示修改情況：若設置此選項，則在前處理完成后顯示前處理過程中所有修改過的型值的型值表位置及其修改量和每次修改的情況（光順修改情況）。B.底平線：若設置此選項，則將進行基線、底平線的光順處理。并且在光順結(jié)束后自動插值所有縱剖線與它們的交點作為縱剖線的首點。這樣就得到了縱剖線在舯部的端點條件。我們知道在船體的中部有平底，從而有了底平線，通過光順底平線可以得到縱剖線的起點條件（型值和導數(shù)）。F.邊平線：若設置此選項，則將進行邊平線的光順處理。并且在光順結(jié)束后自動插值所有水線與它的交點作為水線的首點。我們知道，邊平線就是用船體的最大半寬平面與船體相切得到的切線，這一切線所在的位置也正是水線的起點位置，通過光順邊平線就相當于得到了水線起點的端點條件（型值和導數(shù)）。C.輪廓線：若設置此選項，則將進行輪廓線（中縱剖線）的光順處理。并且在光順結(jié)束后自動插值所有水線與它的交點作為水線的末點。進行輪廓線的光順，就是對0號縱剖線進行光順，光順后就可以得到水線的末端與中縱剖線的交點。T.光順艉封板：若設置此選項，則將進行艉封板的光順處理。并且在光順結(jié)束后自動插值所有水線、所有縱剖線與艉封板交點的離舯值。K.光順空間線：若設置此選項，則將進行空間線的光順處理，光順所有空間線。并且在光順結(jié)束后自動插值所有水線、所有縱剖線與空間線的交點。這樣可以得到水線與龍骨線、縱剖線與甲板邊線及舷墻頂線的交點，也就是說得到了水線和縱剖線的末端點的端點條件。在手工放樣中，對于型線的光順是從光順邊界線開始的。數(shù)學放樣是手工放樣的數(shù)值描述，所以數(shù)學放樣也是從光順邊界線開始的。對上述邊界線的光順既是對對型線邊界條件的形成，也是進行三向光順的開始和基礎。到現(xiàn)在為止，后半艏的船體型線已經(jīng)成形了，可以進而進行前半艏的操作，其操作方法與后半艏類似，這里就不在贅述。操作目的：主要是將船體的邊界線和空間線進行光順，還可以進行站線水線的二向光順以及水線圓頭切點線光順。操作步驟：（1） 點擊“P.前處理”進入“光順前處理”界面；（2） 光順邊界線；（3） 光順空間線。注意事項：（1） 船體的邊界線，如底平線、邊平線要在“定義編輯型線”中給定；（2） 如果水線圓頭沒有給定則不進行水線圓頭切點線光順。63 HD-SHM2000船體型線系統(tǒng)（六）船體型線三向光順船體型表面是一個具有三向曲度的光順曲面，所以所得到的各種剖面線也應當是光順的。但是，由前面操作所生成的曲線是根據(jù)通過若干型值點和兩個端點條件確定的樣條曲線，在這個過程中由于測量的誤差或者是輸入數(shù)據(jù)的錯誤都有可能造成誤差的存在和曲線的不光順。所以前面所生成的船體型線并不是一個滿足要求的曲線，還需要進一步的調(diào)整，我們稱這個調(diào)整的過程為船體型線的三向光順。其實，船體型線的三向光順從廣義上說是一個很寬范的概念，它包括了型線的形成和型線光順的判別以及不光順的調(diào)整。而我們這里所說的船體型線的三向光順只是對光順的判別和對不光順處的調(diào)整。下面我們針對單根型線的光順作以描述。一、光順的數(shù)學原理在型線三向光順系統(tǒng)中, 單根型線的型值點光順采用圓率序列方法。該方法可直接對型值點進行光順性判別和修改。而無須象一般的單根型線光順方法, 首先要對型值點擬合出曲線，然后再對型值點進行光順性判別和修改。這在前面的圓率序列法光順船體型線中已經(jīng)有所涉及。 型值點的圓率序列實質(zhì)上是型值點二次差商序列概念的進一步發(fā)展。它由相鄰三點型值組成中間一點的圓率。相鄰三點組成的圓率, 其絕對值等于通過這三點組成的圓的半徑之倒數(shù)。其符號與這三點中間一點二次差商符號相同。這樣對給出的型線型值依次求圓率即可獲得型值點的圓率序列, 若首、末型值點給出導數(shù)則可求得首、末點圓率。若首、末型值點沒給出導數(shù)則取第二點型值點圓率作為首點圓率, 末點圓率同樣取最后第二點型值點圓率作為圓率。型值點的圓率序列的符號反映了型線的彎曲方向, 其絕對值則反映了型線的彎曲程度, 而圓率序列相鄰二點的一次差的符號和絕對值反映了型線上相鄰型值點彎曲程度變化的趨勢, 也就是型線的光順程度。故利用型線型值點的圓率和圓率一次差可直接對型值點進行光順性判別。 型值點光順性判別準則為: (1) 型值點圓率序列沒有多余的變號，即我們稱之為粗光順 (2) 型值點圓率序列的一次差沒有連續(xù)變號，即我們稱之為精光順。在本光順程序中首先對型線型值點求出圓率、圓率一次差、圓率二次差, 然后根據(jù)圓率、圓率一次差自動判別其光順性。若型線型值點圓率符號沒有連續(xù)變號，則我們認為已達粗光順要求。若型線型值點圓率一次差符號沒有連續(xù)變號，則我們認為已達精光順要求。二、型值的調(diào)整原則由于型值是設計部門給定的，這些型值直接關系到船舶的各項性能，故是不可以隨便改動的，如果是迫不得已的話其調(diào)整的幅度也要非常小。對于原始型值一般不能改動，如果必須改動的話，一要控制改動的幅度要非常小，二要對一切原始型值的改動作詳細的記錄，并通知設計部門。對于非原始型值，只要滿足光順的要求即可，改動的幅度沒有限制。對于水線以下的原始型值，這些型值對船舶的航行性能影響較大，所以一般不要改動，如果非改不可的話，其要求也是相當嚴格的。對于水線以上的原始型值，由于這些型值對航行性能的影響較小，所以可以改動，只有滿足船體外形美觀即可。三、光順的順序和手工放樣相同，進行調(diào)整三向光順時，也是從橫剖面開始，然后調(diào)整水線面，最后是縱剖面。但是船體型線要求有三向光順，所以單單調(diào)整某一個剖面型線是達不到三向光順的目的的，在實際的操作中要統(tǒng)籌兼顧，相互協(xié)調(diào)，迂回進行。在本系統(tǒng)中，只要我們在某一個剖面上改動某一個型值點，則其他的兩個剖面上的相應點也作改動，即本系統(tǒng)具有三向光順性。這一點應該是本軟件最為精華的部分了，為放樣工作帶來了莫大的方便。橫剖面水線面縱剖面三向光順順序 四、光順的方法在手工放樣時，當某點不光順時將壓在此點附近的壓鐵去掉，使樣條自然回彈，然后再將壓鐵壓住，這樣就使得此點的回彈力最小也就越光順。數(shù)學放樣所采用的方法與手工放樣類似。當某型值點不光順時，一般也是先把此點刪去，在此點處讓樣條曲線自然回彈，然后再插值得到與格子線的交點從新得到型值點。這一點就是光順的型值點。63 HD-SHM2000船體型線系統(tǒng)（七）單根型線的光順方法單根型線的交互光順分成站線三向交互光順和肋骨交互光順兩種。其菜單在交互光順子菜單里。圖形中必須顯示著要處理的型線，此功能才會執(zhí)行，否則，選此菜單將不做任何事情。請用戶在圖形中選擇要處理的型線。此時，若鍵入Q后回車，則系統(tǒng)退回到交互光順子菜單；若選了一根型線，則系統(tǒng)將所選型線上的型值點以及與它三向相關型線上的相關點用“”顯示出來，然后顯示單根型線交互光順孫菜單，進行單根型線交互光順處理。 這樣就選中了要進行光順處理的型線。進行型線的光順是一件非常復雜的事，在手工放樣中判斷曲線是否滿足光順往往是依靠放樣工人的經(jīng)驗。在數(shù)學放樣中光順與否可以通過一定的方法進行判斷，但是光順的過程還是很大程度上依靠經(jīng)驗，有經(jīng)驗的人可以在較短的時間內(nèi)光順完成，但經(jīng)驗不足的人所需要的時間可能不止成倍的增加。但是，相對于手工放樣而言效率還是提高了許多。一艘萬噸級的船舶如果用手工放樣要得到全部的施工圖紙資料可能需要許多人12個月的時間，而采用數(shù)學放樣的話可能只需要幾個人12周的時間就可以完成。這就是科技的進步帶來的實際的效益。一、光順的判別在進行光順型線的過程中，進行光順判別是非常重要的。聯(lián)系我們前面所討論的單根型線光順性判別的方法，需要判別有沒有多余拐點和曲率變化是否均勻。本系統(tǒng)所采用的光順方法是圓率序列法，所以曲線光順與否要判別圓率是否發(fā)生連續(xù)變號和圓率的一次差是否發(fā)生變號（35節(jié)中已經(jīng)討論過）。這里滿足圓率沒有多余變號稱為曲線滿足“粗光順”；圓率的一次差不發(fā)生連續(xù)變號為滿足“精光順”。選中一個要光順的型線，選擇“M.修改一個型值點”這個時候回出現(xiàn)如下圖所示情形：曲線的光順判別上圖中，選中一根型線（第五站的站線）進行光順，在這根型線上與其自身垂直的地方出現(xiàn)了許多的長短不一的線段，我們稱這些線段為“曲率棒”，事實上就是該點的圓率。根據(jù)所討論的曲線光順性判別的方法，如果出現(xiàn)曲線的彎曲方向發(fā)生了連續(xù)的改變則說明有多余拐點，在這里我們可以通過觀察“曲率棒”的方向來判斷曲線有沒有多余拐點，如果曲率棒突然出現(xiàn)在該型線的左側(cè)（內(nèi)側(cè)）則說明可能有多余拐點存在。沒有多余拐點還不能說曲線就是光順的，還要繼續(xù)判斷曲率（這里為圓率）變化是否均勻。這里，我們可以通過判斷曲率棒長度的變化來判斷曲率變化是否均勻。一般情況，曲率棒的變化應該為：逐漸變長然后逐漸變短；逐漸變短然后逐漸變長；逐漸變短然后 通過某設計拐點逐漸變長。曲線的光順是一個需要經(jīng)驗的工作，所以是否光順還需要讀者朋友在操作的過程中不斷積累經(jīng)驗。二、光順的方法這里所說的光順方法就是不光順處的調(diào)整方法。在實際的操作中，有時候不光順的現(xiàn)象是非常明顯的，通過目測就可以知道存在不光順的現(xiàn)象，這個時候首先應當先檢查是不是在輸入型值的時候出現(xiàn)了錯誤，從而導致曲線的局部發(fā)生異常變化。1、增加一個控制點選擇不光順的型線，在菜單中選擇“增加一個控制點”項，在不是格子線的地方增加一個控制點，這樣就可以將曲線上局部不光順的地方做了修改。同時需要注意的是：我們增加的控制點不能在格子線上，因為在格子線上所有的點都已經(jīng)有了型值，不能再增加了。2、修改一個控制點通過調(diào)整增加一個控制點的位置來使型線光順往往是無法辦到的，因此我們還需要對增加的控制點做修改，直至達到滿意的效果為止。除了修改增加的控制點外，對其他的型值點也可以作適當?shù)男薷?，但是盡可能地不要改動格子線上的型值點，因為改動了格子線上的型值點就有可能改變了船舶的排水量等，這是不允許的。如果必