“船舶設計原理”課程教學內容分析與思考

孫江龍 袁華 解德 張正藝

摘要“船舶設計原理”是“船舶與海洋工程（081901）”本科專業教學的核心課程，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、船舶推進、船體阻力、船舶操縱與搖擺、船舶強度與結構設計、船舶建造工藝等諸多專門知識的基礎上，形成的一門綜合應用知識的課程，是船舶整個技術歷程包括設計、建造、營運和拆解中貫穿實踐知識的課程。本文在分析國內已有教材內容的基礎上，提出了“船舶設計原理”課程所涉及的基本共性內容及其相應的知識點，形成“船舶設計原理”課程教學的基本知識架構。

關鍵詞 船舶設計原理 船舶與海洋工程 共性內容

中圖分類號：G424文獻標識碼：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

在建設海洋強國的偉大征程中，“船舶與海洋工程（081901）”本科專業在人才培養方面毋庸置疑地處于關鍵基礎地位。[1， 2]

設置船舶與海洋工程本科專業的高等院校，通常會把“船舶設計原理”作為一門專業核心課程。在船舶與海洋工程本科教學中，該課程具有“融會貫通”的基本特征。所謂“融會”，就是“船舶設計原理”是在匯聚船舶制圖、船舶靜力學、船舶推進、船體阻力、船舶操縱與搖擺、船舶強度與結構設計等諸多專門知識的基礎上，形成的一門綜合應用知識的課程。所謂“貫通”，就是“船舶設計原理”是在實現船舶的整個技術歷程（包括設計、建造、營運和拆解）的實踐中，處于知識先導地位的課程。

“船舶設計原理”課程教學內容的設置，應當有助于學生掌握船舶設計的技術特征、利用船舶設計的技術規律，從而減少船舶設計工作中的盲目性，使得所設計的船舶有較為可靠的技術基礎，可為將來從事實船的研發設計進行知識上的準備和能力上的儲備。

本文在分析國內已有教材內容的基礎上，提出了“船舶設計原理”課程所涉及的基本共性內容及其相應的知識點，從而形成“船舶設計原理”課程的基本知識架構。

2課程的內容分析

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

在船舶的演變和發展過程中，存在著由其使用任務所決定的基本共性問題，這就決定了船舶設計必然具有其內在的技術特征和技術規律。這些特征和規律，是人們在長期船舶設計的實踐中合理解決眾多矛盾所形成的經驗總結。因此，“船舶設計原理”課程也應當具有其內在的共性內容，參見表2。表2是在對表1進行聚類分析的基礎上得到的。

表2清晰地表明：船舶設計原理的共性內容有六個，即船舶設計概要、船舶重量重心、船舶容量、船舶主尺度確定、船舶型線設計、船舶總布置設計。其中，船舶設計概要，對船舶設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，是船舶設計必須滿足的最基本的自然規律；船舶主尺度確定和船舶型線設計，是一個先粗后細的過程，反映了船舶設計的復雜性，也符合人類循序漸進的認識過程；船舶總布置設計，將各種裝備、設備、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、計算機輔助設計、移動式平臺設計、經濟性與船型論證、新船型與新技術等特色內容在各本教材中有不同程度的體現。其中，有關性能方面的內容，在有關船舶原理的課程中均有詳細的介紹，在本課程中可以直接引用；有關法規的內容，可在船舶設計概要中做適當的介紹，使得學生對法規的框架體系由必要的認知，而不必作具體內容的詳細介紹；有關計算機輔助設計的內容，可以作為設計工具融入具體的設計參數選取中；有關移動式平臺設計和經濟性與船型論證方面的內容，應當開設專門的課程予以講授；有關新船型和新技術的內容，可以結合具體的教學內容予以講解。

3課程的架構思考

在分析得出六個共性內容的基礎上，進一步構建每個共性內容所包含的知識點，從而形成“船舶設計原理”課程的基本知識架構，見表3。

在船舶設計概要方面，設置了5個知識點，著重介紹船舶設計的基本特點和基本要求、船舶設計技術任務書、法規和規范；設計階段劃分、設計工作方法，等。

在船舶重量重心方面，設置了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整、布置地位，等。

在船舶主尺度確定方面，設置了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。

在船舶型線設計方面，設置了12個知識點，著重介紹型線設計基本要求、橫剖面面積曲線的特征、棱形系數和中橫剖面系數的選擇、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、設計水線形狀的選擇、首部型線的選擇、尾部型線的選擇、側面輪廓線的選擇、型線設繪的基本要求、母型改造法生成型線，等。

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

4結語

“船舶設計原理”課程，是人們造船和用船的經驗結晶，是通過長期的船舶設計、建造與營運實踐中總結出來的一門工程設計理論課，課程注重理論知識和實踐的有機結合。[9-10]本文分析表明，船舶設計概要、船舶重量重心、船舶容量、船舶主尺度確定、船舶型線設計、船舶總布置設計，構成了“船舶設計原理”課程的共性內容。在此基礎上，進一步明確了59個知識點。作者認為，共性內容將會長期保持穩定，而知識點特別是和具體設計手段有關的知識點，將會與時俱進。

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

參考文獻

[1]孫江龍，宋磊，張正藝，等.實驗技術創新是提升學生培養質量的一條重要途徑[J].教育教學論壇，2019（45）：277-278.

[2]解德，袁華，孫江龍，等.教學和科研是一流高校學科建設的兩項根本任務.產業與科技論壇，2021，20（6）：271-272.

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

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

[5]謝云平.船舶設計原理[M].北京：國防工業出版社，2015.

[6]林焰.船舶設計原理[M].大連：大連理工大學出版社，2016.

[7]劉寅東.船舶設計原理[M].北京：國防工業出版社，2019.

[8]陳順懷.船舶設計原理[M].武漢：武漢理工大學出版社，2020.

[9]謝云平.關于《船舶設計原理》專業課程實踐環節的幾點考慮[J].中國科技信息，2008（20）：275+277.

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