孫江龍 袁華 解德 張正藝

摘要“船舶設(shè)計原理”是“船舶與海洋工程（081901）”本科專業(yè)教學(xué)的核心課程，該課程具有“融會貫通”的基本特征。是在匯聚船舶制圖、船舶靜力學(xué)、船舶推進(jìn)、船體阻力、船舶操縱與搖擺、船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計、船舶建造工藝等諸多專門知識的基礎(chǔ)上，形成的一門綜合應(yīng)用知識的課程，是船舶整個技術(shù)歷程包括設(shè)計、建造、營運(yùn)和拆解中貫穿實踐知識的課程。本文在分析國內(nèi)已有教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提出了“船舶設(shè)計原理”課程所涉及的基本共性內(nèi)容及其相應(yīng)的知識點，形成“船舶設(shè)計原理”課程教學(xué)的基本知識架構(gòu)。

關(guān)鍵詞 船舶設(shè)計原理 船舶與海洋工程 共性內(nèi)容

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.14.045

Analysis and Thinking on the Teaching Content for the Principles of Ship Design

SUN Jianglong[1][2][3]， YUAN Hua[1][2][3]， XIE De[1][2][3]， ZHANG Zhengyi[1][2][3]

（[1]School of Naval Architecture and Ocean Engineering， Huazhong University of Science and Technology， Wuhan， Hubei 430074；

[2]Hubei Provincial Engineering Research Center of Data Techniques and Supporting Software for Ships（DTSSS）， Wuhan， Hubei 430074；

[3]CollaborationInnovationCenterforAdvancedShipandDeep-SeaExploration（CISSE），Shanghai200240）

Abstract"The Principles of Ship Design" is the core course of "Naval Architecture and Ocean Engineering（081901）". Thiscoursehasanintegrativereconciliationcharacteristic.Itisahighlycomprehensiveengineeringdesigncourse.Itscontent involves ship drawing， ship principles， ship strength and structure design， ship construction technology， etc. It is a course of practical knowledge throughout the whole process of ship technology including design， construction， operation and disassembling.Thebasiccommoncontentsandcorrespondingknowledgepointsinvolvedinthecourseareputforwardbased on the analysis of theexisting teaching materials in China. Finally， the basic knowledge framework of this course is built.

KeywordsThe Principles of Ship Design； Naval Architecture and Ocean Engineering； common content

1課程的基本特征

在建設(shè)海洋強(qiáng)國的偉大征程中，“船舶與海洋工程（081901）”本科專業(yè)在人才培養(yǎng)方面毋庸置疑地處于關(guān)鍵基礎(chǔ)地位。[1， 2]

設(shè)置船舶與海洋工程本科專業(yè)的高等院校，通常會把“船舶設(shè)計原理”作為一門專業(yè)核心課程。在船舶與海洋工程本科教學(xué)中，該課程具有“融會貫通”的基本特征。所謂“融會”，就是“船舶設(shè)計原理”是在匯聚船舶制圖、船舶靜力學(xué)、船舶推進(jìn)、船體阻力、船舶操縱與搖擺、船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計等諸多專門知識的基礎(chǔ)上，形成的一門綜合應(yīng)用知識的課程。所謂“貫通”，就是“船舶設(shè)計原理”是在實現(xiàn)船舶的整個技術(shù)歷程（包括設(shè)計、建造、營運(yùn)和拆解）的實踐中，處于知識先導(dǎo)地位的課程。

“船舶設(shè)計原理”課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置，應(yīng)當(dāng)有助于學(xué)生掌握船舶設(shè)計的技術(shù)特征、利用船舶設(shè)計的技術(shù)規(guī)律，從而減少船舶設(shè)計工作中的盲目性，使得所設(shè)計的船舶有較為可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，可為將來從事實船的研發(fā)設(shè)計進(jìn)行知識上的準(zhǔn)備和能力上的儲備。

本文在分析國內(nèi)已有教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提出了“船舶設(shè)計原理”課程所涉及的基本共性內(nèi)容及其相應(yīng)的知識點，從而形成“船舶設(shè)計原理”課程的基本知識架構(gòu)。

2課程的內(nèi)容分析

表1給出了2000年以來正式出版的有關(guān)《船舶設(shè)計原理》教材的基本信息及其內(nèi)容設(shè)置。這些教材都以民用運(yùn)輸船舶為主線，講述船舶設(shè)計原理。作者的單位來自上海交通大學(xué)、華中科技大學(xué)、江蘇科技大學(xué)、大連理工大學(xué)、大連海事大學(xué)、武漢理工大學(xué)。這些高等院校是目前我國“船舶與海洋工程”本科生培養(yǎng)的重要力量。因此，所列出的教材具有代表性。

在船舶的演變和發(fā)展過程中，存在著由其使用任務(wù)所決定的基本共性問題，這就決定了船舶設(shè)計必然具有其內(nèi)在的技術(shù)特征和技術(shù)規(guī)律。這些特征和規(guī)律，是人們在長期船舶設(shè)計的實踐中合理解決眾多矛盾所形成的經(jīng)驗總結(jié)。因此，“船舶設(shè)計原理”課程也應(yīng)當(dāng)具有其內(nèi)在的共性內(nèi)容，參見表2。表2是在對表1進(jìn)行聚類分析的基礎(chǔ)上得到的。

表2清晰地表明：船舶設(shè)計原理的共性內(nèi)容有六個，即船舶設(shè)計概要、船舶重量重心、船舶容量、船舶主尺度確定、船舶型線設(shè)計、船舶總布置設(shè)計。其中，船舶設(shè)計概要，對船舶設(shè)計的基本要素和基本體系做出介紹，顯然是必要的；船舶重量重心和船舶容量，基于重力和浮力的平衡原則，是船舶設(shè)計必須滿足的最基本的自然規(guī)律；船舶主尺度確定和船舶型線設(shè)計，是一個先粗后細(xì)的過程，反映了船舶設(shè)計的復(fù)雜性，也符合人類循序漸進(jìn)的認(rèn)識過程；船舶總布置設(shè)計，將各種裝備、設(shè)備、裝置在船舶容量所提供的幾何空間中做出合理地安排。

表2還表明：性能與法規(guī)、計算機(jī)輔助設(shè)計、移動式平臺設(shè)計、經(jīng)濟(jì)性與船型論證、新船型與新技術(shù)等特色內(nèi)容在各本教材中有不同程度的體現(xiàn)。其中，有關(guān)性能方面的內(nèi)容，在有關(guān)船舶原理的課程中均有詳細(xì)的介紹，在本課程中可以直接引用；有關(guān)法規(guī)的內(nèi)容，可在船舶設(shè)計概要中做適當(dāng)?shù)慕榻B，使得學(xué)生對法規(guī)的框架體系由必要的認(rèn)知，而不必作具體內(nèi)容的詳細(xì)介紹；有關(guān)計算機(jī)輔助設(shè)計的內(nèi)容，可以作為設(shè)計工具融入具體的設(shè)計參數(shù)選取中；有關(guān)移動式平臺設(shè)計和經(jīng)濟(jì)性與船型論證方面的內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)開設(shè)專門的課程予以講授；有關(guān)新船型和新技術(shù)的內(nèi)容，可以結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容予以講解。

3課程的架構(gòu)思考

在分析得出六個共性內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步構(gòu)建每個共性內(nèi)容所包含的知識點，從而形成“船舶設(shè)計原理”課程的基本知識架構(gòu)，見表3。

在船舶設(shè)計概要方面，設(shè)置了5個知識點，著重介紹船舶設(shè)計的基本特點和基本要求、船舶設(shè)計技術(shù)任務(wù)書、法規(guī)和規(guī)范；設(shè)計階段劃分、設(shè)計工作方法，等。

在船舶重量重心方面，設(shè)置了9個知識點，著重介紹重量分類與確定方法、重量估算、載重量、排水量初步估算與排水量裕度、重力與浮力的平衡方法、重心估算，等。

在船舶容量方面，設(shè)置了10個知識點，著重介紹容量的含義、型容積估算、主船體所能提供的型容積估算、艙室容積的校核與調(diào)整、布置地位，等。

在船舶主尺度確定方面，設(shè)置了9個知識點，著重介紹確定船舶主尺度的基本要求、一般步驟、主要尺度（長、寬、吃水、型深、方形系數(shù)等）的確定、載重型船舶和布置地位型船舶主尺度的確定，等。

在船舶型線設(shè)計方面，設(shè)置了12個知識點，著重介紹型線設(shè)計基本要求、橫剖面面積曲線的特征、棱形系數(shù)和中橫剖面系數(shù)的選擇、浮心縱向位置的選擇、橫剖面面積曲線形狀的選擇、橫剖面面積曲線的生成、設(shè)計水線形狀的選擇、首部型線的選擇、尾部型線的選擇、側(cè)面輪廓線的選擇、型線設(shè)繪的基本要求、母型改造法生成型線，等。

在船舶總布置設(shè)計方面，設(shè)置了14個知識點，著重介紹船舶總布置設(shè)計的基本要求；主船體內(nèi)體積空間的縱向劃分；主船體內(nèi)體積空間的垂向劃分；主船體內(nèi)主要船艙的布置；上甲板上平面空間的規(guī)劃；上甲板上主要上層建筑的布置；浮態(tài)的計算與調(diào)整；生活艙室的布置；工作艙室的布置；通道的布置；舵設(shè)備的布置；錨泊和系泊設(shè)備的布置；起貨設(shè)備的布置；其他主要舾裝設(shè)備的布置，等。

4結(jié)語

“船舶設(shè)計原理”課程，是人們造船和用船的經(jīng)驗結(jié)晶，是通過長期的船舶設(shè)計、建造與營運(yùn)實踐中總結(jié)出來的一門工程設(shè)計理論課，課程注重理論知識和實踐的有機(jī)結(jié)合。[9-10]本文分析表明，船舶設(shè)計概要、船舶重量重心、船舶容量、船舶主尺度確定、船舶型線設(shè)計、船舶總布置設(shè)計，構(gòu)成了“船舶設(shè)計原理”課程的共性內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確了59個知識點。作者認(rèn)為，共性內(nèi)容將會長期保持穩(wěn)定，而知識點特別是和具體設(shè)計手段有關(guān)的知識點，將會與時俱進(jìn)。

本文的工作獲得了華中科技大學(xué)教學(xué)研究項目專項項目《新時代“船舶與海洋工程”專業(yè)本科課程體系研究》（項目編號2019006）資助，特此致謝

參考文獻(xiàn)

[1]孫江龍，宋磊，張正藝，等.實驗技術(shù)創(chuàng)新是提升學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的一條重要途徑[J].教育教學(xué)論壇，2019（45）：277-278.

[2]解德，袁華，孫江龍，等.教學(xué)和科研是一流高校學(xué)科建設(shè)的兩項根本任務(wù).產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2021，20（6）：271-272.

[3]顧敏童.船舶設(shè)計原理（第二版）[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2001.

[4]方學(xué)智.船舶設(shè)計原理（第2版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014.

[5]謝云平.船舶設(shè)計原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2015.

[6]林焰.船舶設(shè)計原理[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2016.

[7]劉寅東.船舶設(shè)計原理[M].北京：國防工業(yè)出版社，2019.

[8]陳順懷.船舶設(shè)計原理[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2020.

[9]謝云平.關(guān)于《船舶設(shè)計原理》專業(yè)課程實踐環(huán)節(jié)的幾點考慮[J].中國科技信息，2008（20）：275+277.

[10]侯玲，陳志明，黃技，等.PBL教學(xué)法在專業(yè)課中的應(yīng)用初探——以廣東海洋大學(xué)“船舶設(shè)計原理”課程為例[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊）， 2020（13）：129-130.