船体的设计与制作毕业论文.doc

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1、摘要本文主要论述远洋拖船船体模型的制作，船体是船模制作过程中最重要的一步，它不但反映了船模整体的美观程度，而且反映了制作者的技术水平。根据实体船舶的图纸测得的数据，放样出与船体比例为1：1的型线图和肋骨图等，然后用这些图样进行号料，做出龙骨板和肋骨板，制作船台，然后将组装好的船体骨架固定在船台上。用船体骨架为基本框架铸出船体阳模，用阳模制出石膏模即阴模，利用阴模制作出玻璃钢船体，对其进行打磨和修整。将船体与做好的甲板对合粘接后，美观且高级水平的船体就展现在我们眼前。关键词：拖船（tugboat），船体（hull），放样（lofting）型线图（line chart），肋骨图（ribs figu

2、re）船台(slipway)，石膏模（casts）前言在人类文明发展的历史长河中,船舶始终伴随着人类,并且为人类的文明和进步服务.今天的科学技术已经发展到可以上天,可以入海.可是船舶仍然是人类最得力,最有效的工具.过去洲际航行,轮船是最主要的甚至是唯一的交通工具.今天,远程的交通虽然早已为飞机所替代,但是国际贸易的85%以上仍然依赖船舶. 拖船是一种服务船.它的基本用途是给其他的船提高推进的效率.大多数的拖船主要在港口或内陆水域服务.它们的型号一般都很小.下面主要介绍拖船模型的船体的设计与制作方法. 目录船体的设计与制作5一、船体的放样与号料51放样格子线的绘制82、作中纵剖线（艏艉轮廓线）9

3、3、作甲板线104、作横剖线114、型线的检验12二、船台的设计与阳模制作13三、阴模的设计与制作16铸石膏模16步骤：16四、玻璃钢船体的制作与打磨19五、甲板的制作23六、结论与展望：23相关信息：拖轮的种类按用途分有运输拖轮、港作拖轮和救助拖轮；按航区分有海洋拖轮和内河拖轮。海洋拖轮又可分为远洋拖轮和沿海拖轮。大型海洋拖轮的发动机功率可达2万马力以上，排水量超过5000吨，可用于海上救助，拖带巨型船舶及其他大型水上构筑物，如海上平台和浮船坞等。大型海洋拖轮尾部装有大功率拖缆机，在风浪中能随着拖缆张力的变化而自动收放拖缆。内河拖轮多为双机，发动机功率为数十马力至数千马力不等。拖轮吃水尽可能

4、接近航道水深，安装螺旋桨的船底凹部常是隧道形，使螺旋桨直径大于船舶吃水。螺旋桨工作时水充满凹部，使螺旋桨全浸在水中，以充分发挥主机功率，提高推进效率。航道水深如果不足0.6米,宜于采用串列螺旋桨或改用喷水推进。拖曳设备一般是拖钩。内河船舶中有拖轮和驳船，驳船用来装货物，但本身没有动力，而拖轮有动力，但本身的运载能力很小，一般是将驳船编组，由拖轮提供动力来航行的船体的设计与制作一、船体的放样与号料船体放样是船体建造的第一道工序。所谓放样，其直接的含义是将图纸上按一定缩尺比例绘制的设计图，放大成的实尺图样（或的比例图样），作为船体构件下料、加工的依据。由于船体表面是光顺的曲面，这就要求放大的图样也

5、一定是光顺的。因此，船体放样的目的不仅仅是将设计图放大，更重要的是要将设计图上因比例限制而隐匿的型值误差和曲线（面）不光顺因素予以消除，即对型线进行光顺；此外，还要补充进设计图中尚未完全表示出的内容；并依据放大、光顺的图样求取船体构件的真实形状和几何尺寸，为后续工序提供施工资料（样杆、样板和草图等）。由此可知，放样既是设计意图的体现与完善，又是产生后续工序施工依据的重要环节。常用的船体放样方法，有手工放样和数学放样之分。手工放样包括按1：1比例绘图的实尺放样和按照1：10（1：5）比例绘图的比例放样，比例放样的优点在于能减小放样台面积，降低放样工作劳动强度，它的放样方法和实尺放样一样，只是所用

6、的绘图比例、放样工具和技术要求有所不同。数学放样则是用数学方程定义船体型线或船体型面，建立数学模型，借助于电子计算机完成船体放样。船体放样的内容，主要包括理论型线放样、肋骨型线放样、船图一（船体型线图）体结构线放样、船体构件展开和提供后续工序所需资料等几部分。船体构件号料，就是依据放样提供的构件样板、草图、样杆和数据，在平直的木板或三合板上划（印）出构件的切割线及加工线等。同时，还要在材料上合理地排列各构件图样，以求省料省工，这一工作称为套料。船体表面是光顺的空间曲面。在设计的船体理论型线图上，是根据三面投影原理，用三组互相垂直的平行剖面（纵剖面、横剖面和水线面）与船体表面相交得到三组型线（纵

7、剖线、横剖线和水线)绘制成三个投影图(纵剖线图、横剖线图和半宽水线图)来表示的这里所说的船体表面，对于钢质船舶，是指船体骨架外缘所形成的曲面（不包括外板及甲板厚度）。放样中，理论型线图的绘制，是以设计的理论型线图上给出的理论型值为依据，绘制的原理和方法与设计中的制图基本上是一样的，我们这次制作的是1：25的38米拖船模型，下面是绘制得方法与常用工具：1放样格子线的绘制型线图上的格子线，实际是各组船体型线在相应投影面上的曲线板直尺圆规手工刨锯和剪刀投影线。此外，格子线还是型线放样中测量尺寸的基准。所以，保证格子线的绘制精度（直线性、垂直性和间距值），是保证船体放样精度的前提条件。要绘制与实际船舶

8、尺度相当的格子线，必须有相应的绘制方法才能满足精度要求。放样中有许多种绘制格子线的方法，我们现在常用的方法是用电脑绘图，利用AutoCAD画出理论型线、肋骨型线等所需的格子线。再将格子线打印出来以便手工绘图。2、作中纵剖线（艏艉轮廓线）图二（龙骨型线图） 格子线完成后，按船体型线图和艏、艉柱图上的要求，将各水线上的外型点与艏垂线间的距离确定后，用曲线板光顺的连接各点即得艏，艉轮廓线。但应注意，除艏、艉轮廓线中艏至艉总长两点和两柱间两点或艉部推进部位的高度不应变动外，其它3、作甲板线 甲板通常均有双向曲度，在横剖面图上有梁拱，在纵剖面上甲板包括甲板边线和甲板中心线。如果船上甲板不止一层，放样时就

9、应先将主甲板放出，等主甲板线修改光顺后，再根据各自与主甲板间的高度距离依次画出其余各层甲板。在纵剖图中画甲板线时量出甲板线的尺寸，以基线为基准（以任一水线为基准亦可），在侧面的相应站位线上量出，用样条将这些点与艏、艉弦弧点一起用曲线板画出一条光顺曲线，即为所求甲板边线在侧面上的投影线。图三（肋骨型线图）4、作横剖线 将型值表中的基线半宽值用钢盘尺以横剖面中心线为基准画在横剖面基线上，注明站号，既得各站在基线上的半宽点。将型值表中的各纵剖线与基线间的高度值用钢盘尺以横剖面基准线为基准向上量出，既得各站在横剖面上的高度点，将各站线与艉部轮廓线的交点距离基线的高度投影到横剖面的中心线上，注明站号，既

10、得各站线在横剖面中心线上的高度值。用曲线板将横剖面上各站线的甲板点、水线半宽点、纵剖高度点和中心线高光顺曲线，既得横剖面站号线。 要注意的是：光顺站号线时，甲板宽、高边线的各站号点不要再移动，应为它是空间曲线，移动一点后，平面半宽或侧面高度都得调动，修改量较大。 4、型线的检验 a、光顺性 型线的光顺性是指各型线的曲率应和缓的变化，不应有局部凹凸起伏和突变现象存在。单根型线的光顺性通过目测加以检验。检验时，用眼从型线的端部顺着型线的变化方向观察，看其是否光顺。 b、协调性 型线的协调性是指同组型线间的间距应有规律的变化，不应有时大时小的现象存在。船体型线变化的特点通常是沿船长方向，中部变化比较

11、平缓，艏艉两端变化较大，沿船身方向，设计水线附近变化比较平缓，底部型线变化较大；反映在横剖线图中，站距相等的相邻两横剖线间的间距，艏艉部分大，而中部小；反映在半宽水线图中，水线间距相等的相邻水线的间距通常底部较大。二、船台的设计与阳模制作1. 根据图纸进行1：25制作放样，获取拖船模型尺寸：船长1524mm、船高344mm、船宽424mm。放样龙骨板和肋骨板。图四（船台）2.用三合板制作龙骨板和肋骨板.注意尺寸及误差余留量。对应原图纸在龙骨板及肋骨板相应位置标注肋位线及相应编号。3.将龙骨板和肋骨板开槽并组装。槽的宽度为三合板的厚度，肋骨板上槽的长度为所在肋骨板长的一半，龙骨板上槽的长度为相应

12、肋位处肋骨板长度的一半。4.船台制作。用厚度为17mm的集成材板为材料制作船台底座、船台平面、船台甲板平面、船台围板。各部分尺寸分别为：底座 长1644402mm 宽490404mm 船台平面 16445241mm 船台甲板平面 一号甲板 490320mm 二号甲板 490772mm 围板 长16443642mm 宽4903642mm。组装船台，并在船台平面上画出中心线及肋骨线。5.垫甲板平面。将组装后的船体骨架倒放在船台平面上，分别将一号甲板平面及二号甲板平面用木板垫起并与龙骨板甲板面重合无缝隙。确认无误后将甲板平面固定到船台上。船 台6.将船体骨架牢牢固定在船台上，作为船体基本轮廓。固定时

13、应注意龙骨板和肋骨板相对垂直，保证龙骨板位于船台中心线上。7.用泡抹塑料等填充按船体做出轮廓，填充物不得松动。并保证填充充实，防止油泥渗漏过多浪费原料。8.将石蜡凡士林和滑石粉按1：1：3混合，石蜡比例多油泥硬，做出的模子硬度高光洁，凡士林比例多油泥软，便于制作。比例没有绝对的要求，可根据需要而定。一般采用内硬外软，即船模内石蜡比例大于凡士林，便于船体塑形。图五（船体阳模）9. 采取大盆套小盆隔水加温法,将配比好的原料用电磁炉加温混合融化 。加热时应注意原料添加顺序，先将石蜡与凡士林融化后再加入滑石粉。石蜡与凡士林不要滴在电炉上，并控制温度避免水沸腾飞溅到配料中，产生小凝块影响船模制作。 10

14、. 将油泥糊在已做好的船体轮廓上面，工序与雕塑差不多。油泥雕塑不可能一次完成，可以多做几次。制作时应注意尽量使糊出的船体外形接近流线型，美观且便于后期修改船体。11.船体成型以后开始粗加工。主要采取刀刮及模型刨子刨，加工出船模船体基本形状来。并注意加工出锚链孔、艉轴管、船首侧推孔，其形状要便于以后船体脱模。12.最后进行精加工。精加工是对船体模型最后定型，需要细心及耐心。用熨斗和油画刀相互配合一边熨一边用油画刀附平，加工后留下熨痕，可以利用锋利的美工刀片刮去，得到完美的流线体船型。三、阴模的设计与制作铸石膏模 石膏模广泛用于浇铸成型，具有自身的吸水性和脱模性。石膏的种类有很多，建筑中使用最多的

15、石膏品种是建筑石膏，其次是模型石膏，此外，还有高强度石膏、无水石膏水泥和地板石膏。生产石膏的原料主要是天然二水石膏，又称软石膏或生石膏，是含两个结晶水的硫酸钙。天然二水石膏可制造各种性质的石膏。模型石膏煅烧二水石膏生成的熟石膏，若其中杂质含量少，SKI较白粉磨较细的称为模型石膏。它比建筑石膏凝结快，强度高。主要用于制作模型、雕塑、装饰花饰等。步骤：（1）首先在已经做好的阳模上涂抹脱模剂，船模室通常用的是凡士林，涂抹的必须要均匀，不要过多。船台的表面上也要涂抹脱模剂。 （2）用木板把阳模围起来，木板离阳模的距离为20到30毫米，木板高于阳模的距离一般为30毫米左右，而且木板与船台的缝隙不要过大，

16、以防石膏会从缝隙中流出来，一般用胶带在缝隙处粘上几圈就可以了。最后木板的内表面上也要涂抹脱模剂。 （3）根据船体的型线图，画出船体中线面的船体形状图，然后再用铁片做出船体中线面船体形状的轮廓图，使轮廓到铁片外边缘的距离为20到30毫米。在已经做好的铁片上涂抹脱模剂，然后把它放在船体的中线面上。 （4）做加强筋。因为石膏的强度低，加加强筋能够提高耐用性。船体石膏模的加强筋一般用木条做就可以了，直径差不多为2到3毫米，根据船体模型的大小定加强筋的长度，像我们这条拖船模型，长度为300到400毫米就可以了，差不多得做10根左右。 （5）配制石膏。一般石膏粉与水的配比为1.5：1，把称好的石膏粉放入已

17、经准备好的大口桶内，然后再把称好的水倒入桶内，迅速搅匀。搅匀后倒入装有阳模的木板壳内。配制一次的石膏不要过多，因为石膏特别容易凝固，一般每一次水加1000克。往木板壳内倒石膏的过程中要适当的放加强筋。最后石膏要高出阳模一段距离，加到石膏快从木板壳内溢出时，用瓦刀快速将石膏模的上表面修理平整。图六（船体石膏模）（6）.起模的时间一般在浇注后20-30分钟，这时石膏有点微热。起模的时候将船体底朝下平放在软垫上，手拿玻璃从四周分别轻轻地向上抬，看到四周的石膏都可以脱离石蜡后，就将玻璃整个抬起，如果脱离的好，阳模、阴模应是完整的。阴模的修整及成型四、玻璃钢船体的制作与打磨 1.船体阴模完全干透后就可以

18、进行玻璃钢制作了。首先在干透的船体阴模表面打蜡3-4次，其次选择合适的天气，一般要求气候干燥，气温30度以上的夏天比较合适。 2. 我们现在选择的玻璃钢材料是中复西港船厂配制好的，使用时按100：1的比例称量后，将树脂与固化剂搅拌均匀方可使用，注意每次使用新购进的玻璃钢材料时都要进行取样试验，防止因固化不符合要求而浪费材料。选择环氧树脂和玻璃丝布玻璃细布要选择织地较密且较软的。 3.玻璃钢的涂敷。用调制好的玻璃钢一层树脂一层玻璃丝布进行黏贴，粘贴时特别注意将树脂中的气泡挤出，每一层玻璃丝布都要充分浸润，同时防止流胶。粘贴玻璃丝布的数量要求是：船底3-4层，船3层，甲板3层。浇注后的船体厚度在2

19、3MM左右。黏贴完成后在强烈的阳光下暴晒4-6小时，或在100度的烘箱里加温固化2-4小时。然后进行玻璃钢脱模，修边。注意在修边时在近固化状态时用锋利的刀片修去船舷上缘的飞边，这样可减少修边的工作量。4.安装肋骨。按图纸要求的尺寸位置将事先制作好的三合板肋骨粘结到船体内，注意肋骨应很好的与船体粘合，肋骨的上面与甲板粘合。5.在脱模后的船体内粘结船体支架木块，在后端粘结舵管木块，用玻璃丝布包裹并涂刷玻璃钢。6、当框架结构完全固化，模具就可以脱模。第一步将模具边缘切割整齐，然后用多个脱模楔均布插入阴、阳模之间，均匀用力（不要单独用力以防损坏模具），并用橡皮锤敲打各个应力集中部位（注意不要用铁器敲打

20、），最后完全脱模。石膏模可反复使用，在批量制作时，能大大降低制作成本。另外要注意，较大的船模，在船壳内还要加粘横隔墙、龙骨）等，以增加强度。为了使表面光滑平整，也要有涂刮腻子、打磨和涂漆等工序。制作玻璃钢船体的原料中，不少是易燃、易爆的化学品，要特别注意防火、防爆。7、脱模后，仔细检查模具每一个部位，任何表面的缺陷都应注意到并标记出来。在理想状态下，模具不需要打磨表面，只将模具表面抛光即可，一般制造出的模具无法达到理想状态，那只好按照传统的方法对模具进行打磨处理。8、对船体初步整体修型主要是平整度、光顺度、曲顺度的修整处理。修理工序如下: (1) 砂磨表面处理完成后 ,可用原子灰进行局部缺陷的

21、修补批嵌、砂磨处理 ,修整可反复进行 ,直至质量符合要求。工艺要求:对艇模平直面的砂磨 ,可采用平直方木块包裹砂纸或采用专用打磨工具进行打磨 ,打磨面呈平直状态。对曲面的砂磨 ,可采用软泡沫包裹砂纸进行打磨 ,软泡沫轻压易随曲面贴 图七（玻璃钢船体） 服 ,打磨面呈曲平面状态。最终加工质量应进行验收确认。 (2) 局部修整完成后 ,应进行整体饰面修形 ,以保证形体模面的一致性。整体饰面修形采用易打磨腻子或易打磨树脂材料 ,修形可反复进行 ,每次易打磨腻子喷涂成型厚度可控制在 0. 650. 75mm。 工艺要求:在修形中 ,每次易打磨腻子或树脂材料喷涂成型固化后 ,可用 400#600#800

22、#水磨砂纸按工序干砂加工 ,该工序以整体光顺修形为主 ,最终打磨成型质量 ,视曲面及平直面基本无明显光顺过渡硬点及局部凹凸点为止 每道砂磨加工质量应验收确认后 ,再进行下道工序的施工 。 (3) 整体饰面修型完成后 ,可采用喷涂高光胶衣对磨面再次进行深度精细加工 ,高光胶衣修形可反复进行 ,在修形中 ,每次喷涂成型厚度控制在0. 20. 25mm即可 ,待修形面定型后 ,高光胶衣喷涂成型厚度控制在 0. 40. 5mm。工艺要求:在修形中 ,每次高光胶衣喷涂成型固化后 ,可按 400#600#800#水磨砂纸顺序加工,但要求后标号砂纸的痕迹必须覆盖前标号砂纸的痕迹 ,待修形面定型后 ,可按 8

23、00#1000#1200#1500#水磨砂纸顺序加工至符合光照无折影 ,影象不变形状态要求为止。在水磨加工中 ,应谨慎上水 ,每隔 3060min应将模具周边及地面积水清除一次。每道砂纸水磨质量应验收确认后 ,再进行下道工序的施工。 (4) 高光胶衣整体饰面完成后 ,可采用研磨 1#砂纸 ,3#研磨膏进行循环研磨、抛光 ,直至彻底消除水磨砂纸遗留砂痕 ,呈亚光镜面状态。每循环研磨、抛光一次 ,应验收确认后 ,再进行下道工序的施工。(5) 研磨工序完成后 ,用 8#蜡对模具表面进行上光处理。工艺要求:上蜡、抛光 2次 ,上蜡、擦蜡 5次以上。模具表面呈镜面状态 ,擦蜡完成后 ,应进行验收确定。五

24、、甲板的制作1.选择面积大于甲板的玻璃一块，擦净。2.将玻璃表面涂脱模腊。3.将玻璃丝布铺在玻璃板上涂敷玻璃钢，注意将玻璃丝布津润透，排出气泡，压平。厚度2毫米。.4.待玻璃钢固化后起模，按甲板的俯视图制作甲板，要求与船体紧密结合，缝隙越小越好。5.根据甲板机械所需要的位置在甲板下粘结木块,以便固定甲板零件。6.将船体与做好的甲板对合粘接，要求施胶充分，粘结牢固六、结论与展望：中国船舶业发展展望经过“十五”时期的快速发展,中国船舶工业的，基础更加扎实,站在新的历史起点上。展望未来,中国船舶工业拥有良好的发展前景。随着世界经济持续发展,国际经济技术一体化加快,国际分工进一步深化,国际间的贸易量呈

25、现进一步增长的态势,这为世界航运市场的繁荣创造了条件,也为中国船舶工业的发展创造了条件。中国造船业是国际造船业的重要组成部分,实现中国造船业的持续健康发展,对于国际造船业的稳定发展和海事业的持续繁荣,具有重要意义。在中国船舶工业下一步发展中,要高度重视解决好以下几个方面的问题:1高中国船舶工业的核心竞争力。 2大力发展先进船舶配套业,促进中国船舶工业持续、健康发展。 3加快建立现代造船模式,进一步提高生产和管理效率。 4发展先进造船生产能力,确保发展的质量和效益。5保持冷静头脑,促进船舶工业可持续发展。中国船舶工业的发展,需要中国造船界的共努力,也需要国际业界和各方面朋友的大力支持。长期以来,

26、国内外海事界和各界朋友对中国船舶工业的发展给予了大力支持,为中国船舶工业的持续快速发展作出了积极的贡献,同时,与中国船舶工业行业协会也结下了深厚的友谊。行业协会将始终坚持服务的宗旨,积极发挥桥梁与纽带作用,与各位一道,在中国船舶工业未来发展当中,发挥更具建设性的作用。我相信,在我们大家的共同努力下,中国船舶工业一定能够实现更大的发展,一定能够为国际海事业的繁荣做出更大的贡献!参考文献1.何志标主编.船体放样实训指导.哈尔滨工程大学出版社，2007.2.陈彬主编.船舶工程技术专业课程设计指导.哈尔滨工程大学出版社，2007.3.金仲达主编.船舶概论. 哈尔滨工程大学出版社，20024.李文主编.机械制图.天津大学出版社，20075.谭雪松主编.SolidWorks机械设计.人民邮电出版社，20086.龙素丽主编.AutoCAD2007实用教程. 天津大学出版社，2008