在船体放样实训中实施计算机放样与手工放样相结合的探讨

吴春芳 张海泉

(武汉船舶职业技术学院船舶工程系,湖北武汉 430050)

船体放样是船体制造过程中的第一道工序。船体放样就是将原设计的型线图、结构图,按1:1比例进行放大、展开,检验并纠正设计中的误差,来求取比较符合实际的船体形状和必要的结构尺寸的技术。船体放样涉及到船体制造的各个环节,是设计和建造之间一道承上启下的工序。放样过程中要对一些技术资料加以整理,为了提高从设计到制造流程中的信息流通效率,放样还要反馈设计图纸中的不合理因素。另外,编制复杂构件的数学放样程序,制钉样板、样箱,估算各类船体放样的工料消耗也是船体放样的职责所在。

常用的船体放样方法,有手工放样和数学放样之分。在当前的船舶高职专业的教学过程中,船体放样实习是学生必须经历的一个重要的学习过程,这是在学生经过一定的专业技术理论学习以及在校期间各个实践教学环节后的一次综合能力的测试,通过此教学环节,从而更进一步提高学生的读图能力和动手操作能力,对船体建造工艺步骤有更全面的了解,为学生今后从事生产管理和技术管理打下良好的基础。

就我校的教学过程来说,主要从手工放样及计算机放样两个方面来进行训练。这在某种程度上也顺应了现代造船的技术特点,但是现在的教学都是将这两种放样方法分开来进行实习训练。为了实现船体放样课程改革要求的“技能训练、知识学习和素质养成的一体化”的系统结构,作者在教学过程中提出一些想法和改革措施,现在就这些进行分析。

1 手工放样实习过程中的问题

(1)手工放样总是在地板或平台上进行,采用实尺放样时,需要很大的教学训练场,投资成本较高,学生能够进行训练操作的时间较短。

(2)进行手工放样时,特别是型线放样,针对型线中隐匿的问题,要进行修改,以消除不光顺因素,但由于型线图中要保证线条的协调性、投影一致性,因而在修改了某一条线后,要针对整个型线图进行调整(如图1所示),增加实训的工作量,降低了实训的效率和实训效果。

图1 正在修改中的型线

(3)传统手工放样是在样台上采用1:1的比例,通过调整压铁位置来实现。而型线的光顺性学生只能用眼睛来判断,由于学生缺乏经验积累,不能较准确地判断线型的光顺程度,为后续的肋骨放样造成障碍。

因此,手工放样存在工作量大、时间长、精度低、不能有效适应现代化造船企业自动化设备的有效使用等缺点。但是,手工放样也有其优势:

(1)通过手工放样,学生可以很直观地了解放样的全过程。

(2)在放样过程中将船体型线按1:1或者较大的比例绘在地板上,学生能较容易地发现型线上隐匿的不光顺问题;通过三个视图的分析比较,可以较容易地理解型线中三向对应关系的含义,如图2所示学生采用的量取方法。

图2 寻找三向对应关系

2 数学放样实训的相关问题

船体数学放样就是用数学方程定义船体型线或船体表面而建立数学模型,然后通过电子计算机的高速运算完成船体放样工作。在数学放样实训中,它的主要优势在于:

(1)减轻放样实训过程中学生的劳动强度,缩短放样周期,降低原材料消耗,并提高放样的精度。

(2)可以减少手工放样耗材的损耗,节省样板贮存室和材料管理工作。

(3)数学放样软件可以自动进行三向光顺处理,节省了修改线型及光顺的时间,提高了实训效率。

(4)在教学中采用数学放样,可以让学生更加亲切地体会到现代化造船的先进技术,有利于更快地适应现代化造船企业的发展。

但是,在教学实训过程中,数学放样也存在一些不足。

(1)由于学生初次接触到船舶设计软件,学习起来具有一定的困难,特别是现在引进的一些国外软件,如Tribon,是全英文系统,高职学生普遍存在英文阅读和使用能力不足的现象,在使用该软件时不能顺利地学习,在一定程度上打击了学习热情。

(2)由于电脑屏幕的限制,学生在绘图和使用过程中,不能一览全貌,缺乏全局观念。

(3)软件具有自动三向光顺的过程,不能让学生体会到线型光顺的原理、方法和光顺过程。

3 两种放样技术相结合及实践

经过以上几个方面的分析,作者认为独立地进行某种放样,不能给予学生较好的动手能力、全局观念的培养,因此,在放样实训教学过程中,作者将这两种放样形式结合起来,起到了较好的效果。

下面以150吨冷藏船(图3)为例说明实施过程,首先,在进行手工放样时,对于全部同时实训的学生进行分组,将整条船的任务分成六组,每组完成型线图中的一部分。为了完成全船型线图的放样,各组同学必须进行多人合作,集体参与,相互讨论、相互协调。

其次,在实训过程中,及时讲解数学放样软件(这里主要使用HD-2000线型系统)的线型生成原理,一边进行手工放样,一边展示通过软件生成的图形。

再次,让学生在手工放样过程中找到如图4所示的线型不对应或者不光顺等问题,先让学生进行分析出现这样问题的原因,然后打开HD-2000软件,通过自动生成型线,让学生观察两者之间的差别,找到解决问题的方法。比如,在处理横剖线图中线型的光顺问题时,先让学生观察手工放样后的结果,让学生判断某线条是否已光顺。将其中的线条用HD-2000系统打开,如图5所示。请学生观察图中所示线条的变化趋势进行分析比较,得出根据数学放样线型修改手工放样线的修改数据,用具体的数据去指导学生的修改方向,这样既可以提高学生的实习效率又可以让学生知道要使型线光顺,应该朝哪个方向去修改,有利于学生进行光顺方法的总结。而且根据数学放样得出的数据修改手工放样,可以减少直接在手工放样型线上进行反复修改的过程,减少直接在手工放样型线上进行反复修改的次数,以提高放样训练的速度,达到多次训练和扩大训练项目的目的。

图3 150t冷藏船型线图

图4 不光顺的型线

图5 HD-2000生成的光顺型线

另外,通过数学放样,学生可以较为方便的通过放样中的曲率棒大小的变化趋势判断线条的光顺性,如图6所示,而且,用数学放样得到的数据去指导手工放样的修正,比手工放样时完全凭肉眼观察更趋理性和准确。

最后,学生在参与过程中不但要亲自动手、动脑,及时发现问题,进而找到解决问题的方法,如图7所示学生找到的有问题的型线,通过相互讨论、相互协作,有利于增强班级同学之间的凝聚力,增强团队意识,提高学生的合作能力。

图6 通过曲率半径判断光顺性

图7 有问题的型线

4 结 语

在学生完成手工放样后,教师会要求各分组的同学进行交叉检查,加上教师对学生完成成果的激励性评价,可以提高学生学习的积极性和参与的主动性,学生在参与过程中不但要亲自动手、动脑,及时发现问题,进而找到解决问题的方法,这样更有利于激发学生的学习潜能与学习兴趣。将手工放样和数学放样实训相结合,既充分利用了学校的教学资源,又提高了学生的学习效率。