专利名称：船壳放样的精密光顺方法
技术领域：
本发明涉及一种建造船壳的方法，特别涉及一种船壳放样的精密光顺方法。
背景技术：
船壳设计数据是未经放样给出的，仅仅依据这些数据造出的船壳外型会出现膨瘪现象，其结果是在水面部份其外观相当难看，水下部份则航行阻力增大，于是对每一条船壳型线如水线、纵剖线、站线等要建立函数样条进行光顺，根据光顺后的数据造出的船壳外型呈流线型，实现其外表美观，航行阻力小的目的。
目前船壳放样方法是根据设计要求建立数学模型，如函数三次样条、参数三次样条、非均匀有理B样条等，用多种方法，如最小二乘法、圆率序列法等进行光顺处理，其缺陷是光顺的效果不理想，有时需要人工进行反复调整，且光顺的效率低，一条船的船壳光顺时间为1～3个月。
发明内容
一种船壳放样的精密光顺方法，包括在船壳待光顺的型线上取n个型值点的值，及其两端处的一阶导数值，该型线的精密光顺采用如下步骤A)建立三次样条函数，该函数表达一条过n个型值点及满足所给端点一阶导数的曲线，由三次样条函数求得各型值点处的样条系数，给定n个型值点为(xi，yi)，设定1≤i≤n，xi＜xi+1，1≤i≤n-1，及两端点的一阶导数为y1′和yn′，则三次样条函数y(x)的表达式为y(x)=yi+yi+1-yixi+1-xi(x-xi)-(x-xi)(xi+1-x)xi+1-xi[ci(2xi+1-x-xi)+ci+1(xi+1-x-2xi)]]]>式中xi≤x≤xi+1，ci为样条系数，1≤i≤n，并求得各型值点处的剪力跃度ei，其表达式为ei=ci+1-cixi+1-xi-ci-ci-1xi-xi-1,]]>式中2≤i≤n-1，逐个判断相邻两型值点处剪力跃度乘积ei-1·ei、ei·ei+1、ei+1·ei+2的正负号，反复调整这些型值点的值，直到调整量不大于3mm为止；
B)根据步骤A初光顺后获得的n个型值点的值，再建立三次样条函数曲线，该曲线有多余拐点存在时，定出多余拐点所在的区间，按从左到右，对于连续三点及三点以上的样条系数符号出现+-+、-+-及+--+、-++-、+-…-+、-+…+-的，反复调整各型值点的值，直到两端点处的样条系数的符号符合设计要求及曲线总拐点数小于或等于设计拐点数为止；C)根据步骤A初光顺和B中光顺后得到的各个型值点的值，再一次建立三次样条函数曲线，按端点与正常拐点把样条曲线分成m个小段，对每个小段定出多余臌瘪所在的区间，按从左到右，对于连续不大于5个型值点的剪力跃度的符号有异号时，则反复调整所述区间型值点的值，直到剪力跃度的符号达到至少连续5个同号为止。
上述步骤A、B、C进行的光顺分别称为初光顺、中光顺、精光顺，每一步骤均由本方案的公式算出调整量，进行调整，这些计算和调整在光顺准则软件的控制下由计算机自动完成。本发明的优点是实现了船壳放样自动化，放样周期短，放样一条船的船壳只需一星期，且能达到精密光顺的效果。
图1为一首柱线的原始曲率图。
图2为同一首柱线再经初光顺和中光顺后的曲率图。
图3为同一首柱线经精光顺后的曲率图。
图4为单根型线精密光顺程序流程图。
具体实施例方式
一种船壳放样的精密光顺方法，以某船壳的首柱线的光顺为例，该首柱线的原始曲率示于图1，经步骤A初光顺和B中光顺后的首柱线曲率示于图2，再经步骤C精光顺后的首柱线曲率示于图3。经步骤A、B、C光顺后的首柱线其拐点数、剪力跃度符号、膨瘪程度皆满足工业实用性的要求。
上述步骤的船壳放样其单根型线程序流程图如图4所示，从开始P1，经输入数据P2、建立方程组，求样条函数系数P3、求单位样条系数和剪力跃度P4，进入判断是否初光顺P5，若无需初光顺则直接进入是否中光顺P7，是初光顺则通过初光顺P6，接着判断是否中光顺P7，若无需中光顺则直接进入是否精光顺P9，是中光顺则通过去多余拐点P8进入是否精光顺P9，若无需精光顺则宣告运行结束P11，是精光顺则经去多余臌瘪P10运行结束P11。
参考文献苏步青 刘鼎元著《计算几何》，上海科学技术出版社(上海)，1980年；
权利要求
1.一种船壳放样的精密光顺方法，包括在船壳待光顺的型线上取n个型值点的值，及其两端处的一阶导数值，该型线的精密光顺采用如下步骤A)建立三次样条函数，该函数表达一条过n个型值点及满足所给端点一阶导数的曲线，由三次样条函数求得各型值点处的样条系数，给定n个型值点为(xi，yi)，设定1≤i≤n，xi＜xi+1，1≤i≤n-1，及两端点的一阶导数为y1′和yn′，则三次样条函数y(x)的表达式为y(x)=yi+yi+1-yixi+1-xi(x-xi)-(x-xi)(xi+1-x)xi+1-xi[ci(2xi+1-x-xi)+ci+1(xi+1-x-2xi)]]]>式中xi≤x≤xi+1，ci为样条系数，1≤i≤n，并求得各型值点处的剪力跃度ei，其表达式为ei=ci+1-cixi+1-xi-ci-ci-1xi-xi-1,]]>式中2≤i≤n-1，逐个判断相邻两型值点处剪力跃度乘积ei-1·ei、ei·ei+1、ei+1·ei+2的正负号，反复调整这些型值点的值，直到各调整量不大于3mm为止；B)根据步骤A初光顺后获得的n个型值点的值，再建立三次样条函数曲线，该曲线有多余拐点存在时，定出多余拐点所在的区间，按从左到右，对于连续三点及三点以上的样条系数符号出现+-+、-+-及+--+、-++-、+-…-+、-+…+-的，反复调整各型值点的值，直到两端点处的样条系数的符号符合设计要求及曲线总拐点数小于或等于设计拐点数为止；C)根据步骤A初光顺和B中光顺后得到的各个型值点的值，再一次建立三次样条函数曲线，按端点与正常拐点把样条曲线分成m个小段，对每个小段定出多余臌瘪所在的区间，按从左到右，对于连续不大于5个型值点的剪力跃度的符号有异号时，则反复调整所述区间型值点的值，直到剪力跃度的符号达到至少连续5个同号为止。
全文摘要
一种船壳放样的精密光顺方法，其特征是该方法分为三个步骤，A)根据船壳型线上的几个型值点的值及两端处的一阶导数值，建立三次样条函数，求得各型值点处的样条系数和剪力跃度，逐个判断两相邻型值点处的剪力跃度的正负号，调整该相邻两点的型值点的值直到其不大于3mm为止；B)依据步骤A初光顺修正后的n个型值点的值，再建立三次样条函数，反复调整型值点的值，直到去掉所有的多余的拐点为止；C)依据步骤A初光顺和B中光顺修正的n个型值点的值，再次建立三次样条函数，反复调整型值点的值，直到去掉多余的臌瘪为止。本发明的优点是实现了船壳放样自动化，放样周期大为缩短，且达到精密光顺的效果。
文档编号B63B9/00GK1424229SQ0311486
公开日2003年6月18日 申请日期2003年1月9日 优先权日2003年1月9日
发明者董光昌 申请人:浙江大学