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【摘 要】针对传统船舶型线设计方法中存在的问题，如型值不够准确，型线不够光顺等，提出利用计算机数学型线设计法对母型船进行改造。本文采用的是数学线型设计法中的纵向函数法，选定用多项式表达横剖线方程后，选择适当的纵向函数，进行编程，与影响函数一起制成表格，从而得到半宽值，绘制出型线图。
【关键词】数学型线；纵向函数法；型线图
【中图分类号】U662【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0068-01
以往船舶设计人员在用手工方法设计型线及绘制型线图时，为了达到预定的主尺度和船型系数，并保证船体曲面的三向光顺性和投影的准确性，往往需要反复校核修改，工作量大，设计周期长。近年来，由于现代化造船技术的发展，要求能迅速地产生光顺而又准确的船体型线，以便后续工作的开展。因此，十分迫切地需要研究用电子计算机代替手工设计的繁琐工作。
上世纪50年代后期国际上开始应用电子计算机来进行型线光顺，即数学放样的研究工作，目前已在我国各大船厂中广泛应用。以后，又开展了利用电子计算机直接生成型线的研究工作，取得了许多研究成果。利用电子计算机直接生成型线后，能充分保证型线图上的三个部分（横剖线图、水线半宽图和侧视图或纵剖型线图）的一致性；也可以直接插值生成肋骨型值表乃至肋骨型线图，既免除了手工插值的繁琐，又提高了计算精度。通过计算机辅助船型设计可以很快得出型线图，不仅缩短了设计周期，而且便于设计人员交互设计、反复修改，便于各个专业之间的船型数据、船体图形的共享和交流。
计算机辅助型线设计的基础是传统的型线生成方法，而船体型线用数学方程表达是计算机辅助型线设计的必要条件。船体型线用数学方程表达以后，船舶的设计和建造工作将从落后的手工设计和手工生产状态进入解析和自动化的时代，使现代化、高效率的生产设备在造船工业中更加广泛有效地得到应用。船舶从设计到建造的整个过程将开辟新的途径，在船舶性能计算、结构设计、总布置设计、机电设备计算、机舱总布置设计等方面，都提出了新的要求和任务，许多经典的方法将需重新探讨和改造。
数学型线设计，就是根据设计者已选定的船舶主尺度和船型系数，用数学方法构成光顺的船体曲面。数学型线设计的研究，很早被人们所重视，远在18世纪，有些造船工作者，就试图用简单的分析函数表达船体型线，但由于当时计算技术还不够发达，没有达到预期的效果。泰勒用五阶多项式表达了前后体横剖面面积曲线和水线，用四阶多项式和双曲线分别表达销售和较丰满的横剖线。虽然用上述式子表达的船型与一些实用的船型不完全符合，但采用数学船型以后，可改变其中一个参数，保持其他的参数不变，寻求线型系列变化，从而能方便研究各参数对阻力的影响。
随着造船技术的发展，电子计算机的广泛使用，数学型线研究有了新的发展。70年代以来世界一些先进造船国家相继出现了船舶设计与建造集成系统，其中有：西班牙“福兰”（FORAN）系统，瑞典“维金”（VIKING）系统，挪威“奥托控”（AUTOKON）系统。我国的船体建造集成系统HCS也已进入使用阶段。这些造船集成系统的共同特点之一，就是不同程度地用数学方法定义了船体曲面，使造船设计与建造实现由计算机控制，如把表征船体曲面几何形状的肋骨型值储存于数据库中，建造加工时从数据库加以调用。与数控设备配合起来，使船体建造达到大型化、自动化、高速化。这些系统的出现使造船工业发生了深刻的变化，收到了良好的经济效果，被誉为造船工业的第三次革命。
目前用数学方法描述船体曲面，由于要求和角度不同，归纳起来大致有四种途径：
（1）对手工设计的小比例线型，用数学方程做原始型值点的光顺逼近，通常称为“数学放样”。
（2）按照兴波理论流体动力的要求，由数学方法定义最小阻力船型。但目前按此种方法所得船体线型与通常实用船型相差较远，在船舶设计中还难以采用。
（3）改造母型船线型，达到满足设计船性能与使用要求的新线型。常称“母型船改造法”。
（4）按已定主尺度和船型系数用数学方法构成光顺船体曲面，常称
【关键词】数学型线；纵向函数法；型线图
【中图分类号】U662【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0068-01
以往船舶设计人员在用手工方法设计型线及绘制型线图时，为了达到预定的主尺度和船型系数，并保证船体曲面的三向光顺性和投影的准确性，往往需要反复校核修改，工作量大，设计周期长。近年来，由于现代化造船技术的发展，要求能迅速地产生光顺而又准确的船体型线，以便后续工作的开展。因此，十分迫切地需要研究用电子计算机代替手工设计的繁琐工作。
上世纪50年代后期国际上开始应用电子计算机来进行型线光顺，即数学放样的研究工作，目前已在我国各大船厂中广泛应用。以后，又开展了利用电子计算机直接生成型线的研究工作，取得了许多研究成果。利用电子计算机直接生成型线后，能充分保证型线图上的三个部分（横剖线图、水线半宽图和侧视图或纵剖型线图）的一致性；也可以直接插值生成肋骨型值表乃至肋骨型线图，既免除了手工插值的繁琐，又提高了计算精度。通过计算机辅助船型设计可以很快得出型线图，不仅缩短了设计周期，而且便于设计人员交互设计、反复修改，便于各个专业之间的船型数据、船体图形的共享和交流。
计算机辅助型线设计的基础是传统的型线生成方法，而船体型线用数学方程表达是计算机辅助型线设计的必要条件。船体型线用数学方程表达以后，船舶的设计和建造工作将从落后的手工设计和手工生产状态进入解析和自动化的时代，使现代化、高效率的生产设备在造船工业中更加广泛有效地得到应用。船舶从设计到建造的整个过程将开辟新的途径，在船舶性能计算、结构设计、总布置设计、机电设备计算、机舱总布置设计等方面，都提出了新的要求和任务，许多经典的方法将需重新探讨和改造。
数学型线设计，就是根据设计者已选定的船舶主尺度和船型系数，用数学方法构成光顺的船体曲面。数学型线设计的研究，很早被人们所重视，远在18世纪，有些造船工作者，就试图用简单的分析函数表达船体型线，但由于当时计算技术还不够发达，没有达到预期的效果。泰勒用五阶多项式表达了前后体横剖面面积曲线和水线，用四阶多项式和双曲线分别表达销售和较丰满的横剖线。虽然用上述式子表达的船型与一些实用的船型不完全符合，但采用数学船型以后，可改变其中一个参数，保持其他的参数不变，寻求线型系列变化，从而能方便研究各参数对阻力的影响。
随着造船技术的发展，电子计算机的广泛使用，数学型线研究有了新的发展。70年代以来世界一些先进造船国家相继出现了船舶设计与建造集成系统，其中有：西班牙“福兰”（FORAN）系统，瑞典“维金”（VIKING）系统，挪威“奥托控”（AUTOKON）系统。我国的船体建造集成系统HCS也已进入使用阶段。这些造船集成系统的共同特点之一，就是不同程度地用数学方法定义了船体曲面，使造船设计与建造实现由计算机控制，如把表征船体曲面几何形状的肋骨型值储存于数据库中，建造加工时从数据库加以调用。与数控设备配合起来，使船体建造达到大型化、自动化、高速化。这些系统的出现使造船工业发生了深刻的变化，收到了良好的经济效果，被誉为造船工业的第三次革命。
目前用数学方法描述船体曲面，由于要求和角度不同，归纳起来大致有四种途径：
（1）对手工设计的小比例线型，用数学方程做原始型值点的光顺逼近，通常称为“数学放样”。
（2）按照兴波理论流体动力的要求，由数学方法定义最小阻力船型。但目前按此种方法所得船体线型与通常实用船型相差较远，在船舶设计中还难以采用。
（3）改造母型船线型，达到满足设计船性能与使用要求的新线型。常称“母型船改造法”。
（4）按已定主尺度和船型系数用数学方法构成光顺船体曲面，常称