AutoCAD三維技術在船體放樣課程教學中應用

趙潔 葉姍

摘要：針對船體放樣理論課程中的理論性、空間概念性強的難題，通過采用AutoCAD平臺的二維與三維建模相結合的方式進行教學，降低課程的學習難度，提高教學質量。并以縱向結構線的放樣和展開為例，說明在教學中引入AutoCAD三維實體建模的好處。

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.

關鍵詞：三維建模;船體放樣;教學應用

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

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）12-0232-03

0? 引言

目前，計算機放樣系統和軟件不斷更新升級，船舶放樣軟件的功能也越來越豐富，操作也越來越人性化，利用計算機放樣大大縮短了放樣時間，提升船體放樣的速度。但是單純的計算機放樣不利于鞏固學生的理論知識，不利用學生對船體放樣內涵的提升。

船體放樣是高職船舶工程技術專業的核心課程，通過本課程的學習，學生能進行船體理論型線放樣、船體外板和構件的展開，并能制作和使用樣板樣箱、進行船體零件的套料及號料等，為以后從事船體放樣工、船體加工裝配人員、船體生產設計技術工程師及精度控制管理人員等工作崗位打下堅實的專業知識。

船體放樣理論課程銜接專業課《船舶結構與識圖》與《船體加工與裝配》課程，學生對船體結構不太熟悉，三維空間想象不足，并且大型船體三維軟件未涉足，而船體放樣課程專業性、理論性、實踐性、空間概念性強，學生學習興趣不濃，教學效果不理想。

1? AutoCAD技術

目前，船舶的設計、生產、建造可采用專用的船體三維設計軟件如Napa、TRIBON、PTC CADDS5、CATIA、HD-SPD等，這些專用設計軟件功能強大，使用費用高，仍有許多船舶設計部門在使用AutoCAD軟件進行船舶的設計、生產、建造。同時，AutoCAD繪圖是船舶工程技術專業學生所必須掌握的一項職業技能，也是船舶工程技術職業崗位培訓要求的技能考證之一[1]。

AutoCAD建模技術包括線框模型、網格模型、實體模型。線框模型使用閉合的空間線來反映構件的實形，內部的線、面空間位置，相互關系均可直接或間接測得;網格模型建模使用多邊形網格創建鑲嵌面，近似于曲面;實體模型將使構件整體完全數據化，如實直觀地反映從設計到建造成型的全過程[2]。

船體主要結構都可以用二維輪廓來表示，所以在進行船體結構實體建模時，可以使用三維建模中的拉伸、旋轉，放樣、掃掠等命令創建三維實體模型。

2? 船體放樣

船體放樣是船體建造的第一道工序，會影響到后續工藝的質量，因此放樣時必須確保很高的精度。

船體實尺放樣按1：1的比例在放樣間地板上繪出光順的型線圖，進而繪出包括結構線在內的肋骨型線圖，在此基礎上進行各種船體構件的展開，并釘制樣板和繪制草圖等;為后續工序提供放樣資料，以便船體車間號料、加工、裝配、焊接、檢驗時使用[3]。實尺放樣是一種手工放樣方法，也是傳統的工藝方法，并且是其他放樣方法的基礎。

根據完成放樣工作實際所需用的知識、能力、素質要求，將教學內容序化為三大項目和若干個工作任務[4]。以實船12500t貨船為教學載體，根據本船的主尺度、型值表及相關的結構圖，完成船體放樣課程的理論型線和結構線放樣、船體構件展開、造船資料等教學。

3? 教學建模船舶特征概述

3.1 船型

本船為單甲板，雙底雙殼，艉機型，單槳，單舵，單機，采用縱橫骨架式的鋼質全焊接結構的帶風雨密艙口蓋的貨船，主要裝運煤炭、谷物、雜件等貨物，也可裝運20ft集裝箱。本船總裝箱數為550TEU。

3.2 船舶主尺度

4? AutoCAD三維建模技術在船體放樣教學中的具體應用

以12500t散貨船縱向結構線放樣展開為例說明使用AutoCAD在船體放樣教學中的應用優勢。

結構線放樣，就是根據設計部門提供的各種結構圖，在肋骨型線圖上繪出縱線向構件與船體型表面及各肋骨剖面相交的投影，特別是縱向構件與船體外板的交線的投影?？蓞⒖嫉膱D紙有基本結構圖、分段結構圖、肋骨型線圖、外板展開圖、首尾柱結構圖等。

4.1 典型縱向構件分析

縱向構件沿船長布置，有甲板、平臺、內底板、縱艙壁、中桁材（中內龍骨）、旁桁材（旁內龍骨）、舷側縱桁、各種縱骨、舭龍骨等。

現選取12500t多用途貨船#142～#152處的間斷舷側縱桁進行放樣展開。

該處舷側縱桁的位置、方向、尺寸參看#142～#152貨艙結構圖等結構圖紙。圖1為#143貨艙橫剖面圖，該舷側縱桁的尺寸為⊥■。

4.2 舷側縱桁放樣

根據舷側縱桁的結構布置，在縱剖線圖的肋骨線上繪出舷側縱桁與外板的交線，即外口線，將外口線投影到放樣好的肋骨型線圖上，從圖1貨艙橫剖面圖可知，此舷側縱桁的肋骨剖線平行于基線，在肋骨型線圖作出肋骨剖線，在肋骨剖線上以350mm截得腹板與面板的交點并光順連接，放樣過程如圖2所示。

4.3 舷側縱桁展開

根據圖2舷側縱桁放樣圖可知，舷側縱桁的理論面是一個垂直于V面的柱面，肋骨剖線是柱面的素線，可采用柱面的平行線法展開。

由于舷側縱桁在肋骨型線圖中的投影形狀類似一個平面四邊形，一條正斷線不能和所有的素線都相交，故采用分段正斷線。

過縱桁外口線與各肋骨線交點作橫向高度線的垂線（即正斷線），求出各段正斷線的實長，以正斷線作為柱面展開的基準，利用垂足到各交點的距離作出舷側縱桁的展開真形，展開過程如圖3所示。

4.4 舷側縱桁的三維放樣

在AutoCAD的三維建?？臻g中，把#142～#152肋骨線繪制出來，根據縱剖線圖上的外口線，利用高平齊，將外口線投影到相應的肋骨線上，得出肋骨型線圖上的外口線，使用拉伸命令，將外口線沿著某一肋位肋骨剖線拉伸，選擇真實視覺模式，得到舷側縱桁的真實形狀（不考慮板厚）。如圖4所示。圖5為AutoCAD中舷側縱桁展開后的模型。

在肋骨型線投影圖中，作分段正斷線，將之投影到三維圖形中，如圖5所示，采用自由動態觀察，可清晰理解舷側縱桁放樣展開圖的作法。

5? 結論

通過對12500t多用途貨船#142～#152的舷側縱桁放樣，可以看出，二維放樣要求學生擁有熟練的畫法幾何的空間投影知識和空間想象能力，而AutoCAD三維放樣形象直觀，不需要太高的空間想象能力，“所見即所得”，作為教學的輔助工具，降低學生對空間想象能力的要求，降低了課程學習難度，從而降低了學習的畏難心理，提升了對知識點的掌握程度，提高了學生對船體放樣的理解力，增加了學習興趣。

所以，利用AutoCAD二維與三維建模結合進行教學，給學生直觀感受，加強船體結構認知，彌補學生對船體三維空間想象力不足的缺陷，從而有效解決學生在學習船體放樣課程中的實踐性、空間概念性強的難題，并熟練掌握AutoCAD軟件，為以后從事船舶設計建造崗位打下堅實的專業基礎。

參考文獻：

[1]周啟學，等.船舶工程技術“職業培訓包”的開發研究[J].武漢交通職業學院學報，2019，21（1）：85-89.

[2]咸屹.“船體放樣”課程教學改革與實踐[J].船海工程，2011，40（4）：65-68.

[3]徐兆康.船體建造工藝學[M].北京：人民交通出版社，2000：29.

[4]張祥瑞，嚴家文.基于AutoCAD平臺的船體三維建模研究[J].船舶，2007，8（4）：56-61.