HD-SHM船体线型光顺系统研究
2022-06-09
刘 旭
（渤海船舶职业学院船舶工程系，辽宁 兴城 125100）
【摘 要】在型线三向光顺系统中，单根型线的型值点光顺采用圆率序列方法。船体型线的光顺修改需要做到型值对应，三向光顺。利用型线型值点的圆率和圆率一次差可直接对型值点进行光顺性判别。
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关键词 HD-SHM；线型系统；光顺原理；型值点选择；型值点修改方向
HD-SHM系统是沪东中华造船集团结合造船企业生产实际研究开发的具有国内先进水平的船体建造集成软件。笔者在船舶高职院校从事本软件教学已有三年经验，现将对HD-SHM船体线型光顺系统的一点研究心得阐述如下：
1 船体型线三向光顺原理
在型线三向光顺系统中，单根型线的型值点光顺采用圆率序列方法。该方法可直接对型值点进行光顺性判别和修改。而无须象一般的单根型线光顺方法，首先要对型值点拟合出曲线，然后再对型值点进行光顺性判别。
型值点的圆率序列实质上是型值点二次差商序列概念的进一步发展。它由相邻三点型值组成中间一点的圆率。相邻三点组成的圆率，其绝对值等于通过这三点组成的圆的半径之倒数。其符号与这三点中间一点二次差商符号相同。这样对给出的型线型值依次求圆率即可获得型值点的圆率序列，若首、末型值点给出导数则可求得首、末点圆率。若首、末型值点没给出导数则取第二点型值点圆率作为首点圆率，末点圆率同样取最后第二点型值点圆率作为圆率。型值点的圆率序列的符号反映了型线的弯曲方向，其绝对值则反映了型线的弯曲程度， 而圆率序列相邻二点的一次差的符号和绝对值反映了型线上相邻型值点弯曲变化的趋势，也就是型线的光顺程度。故利用型线型值点的圆率和圆率一次差可直接对型值点进行光顺性判别。
型值点光顺性判别准则为：
（1）型值点圆率序列没有多余的变号，即我们称之为“粗光顺”。
（2）型值点圆率序列的一次差没有连续变号，即我们称之为"精光顺"。
在本光顺程序中首先对型线型值点求出圆率、圆率一次差、圆率二次差，然后根据圆率、圆率一次差自动判别其光顺性。
若型线型值点圆率符号没有连续变号，则我们认为已达粗光顺要求。
若型线型值点圆率一次差符号没有连续变号，则我们认为已达精光顺要求。
2 型值修改点的选择
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。
3 型值点修改方向
在船体三向光顺时三个投影面的型线是由于不同点构成的。
（1）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，修改水线半宽型值则按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1：
（2）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2：
（3）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3：
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。在一般的船体型线光顺中只能按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。本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。
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参考文献
［1］HD-SHM说明书[Z].沪东造船厂计算机技术研究所,2000,05.
［2］彭辉.船体CAD/CAM[M].人民交通出版社,2007,01.
［3］信息技术应用类精品课程建设研究[Z].中国交通教育研究会课题,2006,05-2007,11.
［4］船舶CAD/CAM精品课建设项目（辽宁省精品课）[Z].2004,09-2007,11.
［责任编辑：刘展］