AutoCAD三维技术在船体放样课程教学中应用

赵洁 叶姗

摘要：针对船体放样理论课程中的理论性、空间概念性强的难题，通过采用AutoCAD平台的二维与三维建模相结合的方式进行教学，降低课程的学习难度，提高教学质量。并以纵向结构线的放样和展开为例，说明在教学中引入AutoCAD三维实体建模的好处。

Abstract： Contrary to the theoretical and spatial conceptual problems in the hull lofting course， teaching is carried out by using the combination of two-dimensional and three-dimensional modeling of the AutoCAD platform to reduce the learning difficulty of the course and improve the quality. And take the lofting and marking of the longitudinal structure line as an example to illustrate the benefits of introducing AutoCAD 3D solid modeling in teaching.

关键词：三维建模;船体放样;教学应用

Key words： 3D solid modeling;hull lofting;teaching application

中图分类号：G642.0                                     文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）12-0232-03

0  引言

目前，计算机放样系统和软件不断更新升级，船舶放样软件的功能也越来越丰富，操作也越来越人性化，利用计算机放样大大缩短了放样时间，提升船体放样的速度。但是单纯的计算机放样不利于巩固学生的理论知识，不利用学生对船体放样内涵的提升。

船体放样是高职船舶工程技术专业的核心课程，通过本课程的学习，学生能进行船体理论型线放样、船体外板和构件的展开，并能制作和使用样板样箱、进行船体零件的套料及号料等，为以后从事船体放样工、船体加工装配人员、船体生产设计技术工程师及精度控制管理人员等工作岗位打下坚实的专业知识。

船体放样理论课程衔接专业课《船舶结构与识图》与《船体加工与装配》课程，学生对船体结构不太熟悉，三维空间想象不足，并且大型船体三维软件未涉足，而船体放样课程专业性、理论性、实践性、空间概念性强，学生学习兴趣不浓，教学效果不理想。

1  AutoCAD技术

目前，船舶的设计、生产、建造可采用专用的船体三维设计软件如Napa、TRIBON、PTC CADDS5、CATIA、HD-SPD等，这些专用设计软件功能强大，使用费用高，仍有许多船舶设计部门在使用AutoCAD软件进行船舶的设计、生产、建造。同时，AutoCAD绘图是船舶工程技术专业学生所必须掌握的一项职业技能，也是船舶工程技术职业岗位培训要求的技能考证之一[1]。

AutoCAD建模技术包括线框模型、网格模型、实体模型。线框模型使用闭合的空间线来反映构件的实形，内部的线、面空间位置，相互关系均可直接或间接测得;网格模型建模使用多边形网格创建镶嵌面，近似于曲面;实体模型将使构件整体完全数据化，如实直观地反映从设计到建造成型的全过程[2]。

船体主要结构都可以用二维轮廓来表示，所以在进行船体结构实体建模时，可以使用三维建模中的拉伸、旋转，放样、扫掠等命令创建三维实体模型。

2  船体放样

船体放样是船体建造的第一道工序，会影响到后续工艺的质量，因此放样时必须确保很高的精度。

船体实尺放样按1：1的比例在放样间地板上绘出光顺的型线图，进而绘出包括结构线在内的肋骨型线图，在此基础上进行各种船体构件的展开，并钉制样板和绘制草图等;为后续工序提供放样资料，以便船体车间号料、加工、装配、焊接、检验时使用[3]。实尺放样是一种手工放样方法，也是传统的工艺方法，并且是其他放样方法的基础。

根據完成放样工作实际所需用的知识、能力、素质要求，将教学内容序化为三大项目和若干个工作任务[4]。以实船12500t货船为教学载体，根据本船的主尺度、型值表及相关的结构图，完成船体放样课程的理论型线和结构线放样、船体构件展开、造船资料等教学。

3  教学建模船舶特征概述

3.1 船型

本船为单甲板，双底双壳，艉机型，单桨，单舵，单机，采用纵横骨架式的钢质全焊接结构的带风雨密舱口盖的货船，主要装运煤炭、谷物、杂件等货物，也可装运20ft集装箱。本船总装箱数为550TEU。

3.2 船舶主尺度

4  AutoCAD三维建模技术在船体放样教学中的具体应用

以12500t散货船纵向结构线放样展开为例说明使用AutoCAD在船体放样教学中的应用优势。

结构线放样，就是根据设计部门提供的各种结构图，在肋骨型线图上绘出纵线向构件与船体型表面及各肋骨剖面相交的投影，特别是纵向构件与船体外板的交线的投影。可参考的图纸有基本结构图、分段结构图、肋骨型线图、外板展开图、首尾柱结构图等。

4.1 典型纵向构件分析

纵向构件沿船长布置，有甲板、平台、内底板、纵舱壁、中桁材（中内龙骨）、旁桁材（旁内龙骨）、舷侧纵桁、各种纵骨、舭龙骨等。

现选取12500t多用途货船#142～#152处的间断舷侧纵桁进行放样展开。

该处舷侧纵桁的位置、方向、尺寸参看#142～#152货舱结构图等结构图纸。图1为#143货舱横剖面图，该舷侧纵桁的尺寸为⊥。

4.2 舷侧纵桁放样

根据舷侧纵桁的結构布置，在纵剖线图的肋骨线上绘出舷侧纵桁与外板的交线，即外口线，将外口线投影到放样好的肋骨型线图上，从图1货舱横剖面图可知，此舷侧纵桁的肋骨剖线平行于基线，在肋骨型线图作出肋骨剖线，在肋骨剖线上以350mm截得腹板与面板的交点并光顺连接，放样过程如图2所示。

4.3 舷侧纵桁展开

根据图2舷侧纵桁放样图可知，舷侧纵桁的理论面是一个垂直于V面的柱面，肋骨剖线是柱面的素线，可采用柱面的平行线法展开。

由于舷侧纵桁在肋骨型线图中的投影形状类似一个平面四边形，一条正断线不能和所有的素线都相交，故采用分段正断线。

过纵桁外口线与各肋骨线交点作横向高度线的垂线（即正断线），求出各段正断线的实长，以正断线作为柱面展开的基准，利用垂足到各交点的距离作出舷侧纵桁的展开真形，展开过程如图3所示。

4.4 舷侧纵桁的三维放样

在AutoCAD的三维建模空间中，把#142～#152肋骨线绘制出来，根据纵剖线图上的外口线，利用高平齐，将外口线投影到相应的肋骨线上，得出肋骨型线图上的外口线，使用拉伸命令，将外口线沿着某一肋位肋骨剖线拉伸，选择真实视觉模式，得到舷侧纵桁的真实形状（不考虑板厚）。如图4所示。图5为AutoCAD中舷侧纵桁展开后的模型。

在肋骨型线投影图中，作分段正断线，将之投影到三维图形中，如图5所示，采用自由动态观察，可清晰理解舷侧纵桁放样展开图的作法。

5  结论

通过对12500t多用途货船#142～#152的舷侧纵桁放样，可以看出，二维放样要求学生拥有熟练的画法几何的空间投影知识和空间想象能力，而AutoCAD三维放样形象直观，不需要太高的空间想象能力，“所见即所得”，作为教学的辅助工具，降低学生对空间想象能力的要求，降低了课程学习难度，从而降低了学习的畏难心理，提升了对知识点的掌握程度，提高了学生对船体放样的理解力，增加了学习兴趣。

所以，利用AutoCAD二维与三维建模结合进行教学，给学生直观感受，加强船体结构认知，弥补学生对船体三维空间想象力不足的缺陷，从而有效解决学生在学习船体放样课程中的实践性、空间概念性强的难题，并熟练掌握AutoCAD软件，为以后从事船舶设计建造岗位打下坚实的专业基础。

参考文献：

[1]周启学，等.船舶工程技术“职业培训包”的开发研究[J].武汉交通职业学院学报，2019，21（1）：85-89.

[2]咸屹.“船体放样”课程教学改革与实践[J].船海工程，2011，40（4）：65-68.

[3]徐兆康.船体建造工艺学[M].北京：人民交通出版社，2000：29.

[4]张祥瑞，严家文.基于AutoCAD平台的船体三维建模研究[J].船舶，2007，8（4）：56-61.