“船舶设计原理”课程教学内容分析与思考

孙江龙 袁华 解德 张正艺

摘要“船舶设计原理”是“船舶与海洋工程（081901）”本科专业教学的核心课程，该课程具有“融会贯通”的基本特征。是在汇聚船舶制图、船舶静力学、船舶推进、船体阻力、船舶操纵与摇摆、船舶强度与结构设计、船舶建造工艺等诸多专门知识的基础上，形成的一门综合应用知识的课程，是船舶整个技术历程包括设计、建造、营运和拆解中贯穿实践知识的课程。本文在分析国内已有教材内容的基础上，提出了“船舶设计原理”课程所涉及的基本共性内容及其相应的知识点，形成“船舶设计原理”课程教学的基本知识架构。

关键词 船舶设计原理 船舶与海洋工程 共性内容

中图分类号：G424文献标识码：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

在建设海洋强国的伟大征程中，“船舶与海洋工程（081901）”本科专业在人才培养方面毋庸置疑地处于关键基础地位。[1， 2]

设置船舶与海洋工程本科专业的高等院校，通常会把“船舶设计原理”作为一门专业核心课程。在船舶与海洋工程本科教学中，该课程具有“融会贯通”的基本特征。所谓“融会”，就是“船舶设计原理”是在汇聚船舶制图、船舶静力学、船舶推进、船体阻力、船舶操纵与摇摆、船舶强度与结构设计等诸多专门知识的基础上，形成的一门综合应用知识的课程。所谓“贯通”，就是“船舶设计原理”是在实现船舶的整个技术历程（包括设计、建造、营运和拆解）的实践中，处于知识先导地位的课程。

“船舶设计原理”课程教学内容的设置，应当有助于学生掌握船舶设计的技术特征、利用船舶设计的技术规律，从而减少船舶设计工作中的盲目性，使得所设计的船舶有较为可靠的技术基础，可为将来从事实船的研发设计进行知识上的准备和能力上的储备。

本文在分析国内已有教材内容的基础上，提出了“船舶设计原理”课程所涉及的基本共性内容及其相应的知识点，从而形成“船舶设计原理”课程的基本知识架构。

2课程的内容分析

表1给出了2000年以来正式出版的有关《船舶设计原理》教材的基本信息及其内容设置。这些教材都以民用运输船舶为主线，讲述船舶设计原理。作者的单位来自上海交通大学、华中科技大学、江苏科技大学、大连理工大学、大连海事大学、武汉理工大学。这些高等院校是目前我国“船舶与海洋工程”本科生培养的重要力量。因此，所列出的教材具有代表性。

在船舶的演变和发展过程中，存在着由其使用任务所决定的基本共性问题，这就决定了船舶设计必然具有其内在的技术特征和技术规律。这些特征和规律，是人们在长期船舶设计的实践中合理解决众多矛盾所形成的经验总结。因此，“船舶设计原理”课程也应当具有其内在的共性内容，参见表2。表2是在对表1进行聚类分析的基础上得到的。

表2清晰地表明：船舶设计原理的共性内容有六个，即船舶设计概要、船舶重量重心、船舶容量、船舶主尺度确定、船舶型线设计、船舶总布置设计。其中，船舶设计概要，对船舶设计的基本要素和基本体系做出介绍，显然是必要的；船舶重量重心和船舶容量，基于重力和浮力的平衡原则，是船舶设计必须满足的最基本的自然规律；船舶主尺度确定和船舶型线设计，是一个先粗后细的过程，反映了船舶设计的复杂性，也符合人类循序渐进的认识过程；船舶总布置设计，将各种装备、设备、装置在船舶容量所提供的几何空间中做出合理地安排。

表2还表明：性能与法规、计算机辅助设计、移动式平台设计、经济性与船型论证、新船型与新技术等特色内容在各本教材中有不同程度的体现。其中，有关性能方面的内容，在有关船舶原理的课程中均有详细的介绍，在本课程中可以直接引用；有关法规的内容，可在船舶设计概要中做适当的介绍，使得学生对法规的框架体系由必要的认知，而不必作具体内容的详细介绍；有关计算机辅助设计的内容，可以作为设计工具融入具体的设计参数选取中；有关移动式平台设计和经济性与船型论证方面的内容，应当开设专门的课程予以讲授；有关新船型和新技术的内容，可以结合具体的教学内容予以讲解。

3课程的架构思考

在分析得出六个共性内容的基础上，进一步构建每个共性内容所包含的知识点，从而形成“船舶设计原理”课程的基本知识架构，见表3。

在船舶设计概要方面，设置了5个知识点，着重介绍船舶设计的基本特点和基本要求、船舶设计技术任务书、法规和规范；设计阶段划分、设计工作方法，等。

在船舶重量重心方面，设置了9个知识点，着重介绍重量分类与确定方法、重量估算、载重量、排水量初步估算与排水量裕度、重力与浮力的平衡方法、重心估算，等。

在船舶容量方面，设置了10个知识点，着重介绍容量的含义、型容积估算、主船体所能提供的型容积估算、舱室容积的校核与调整、布置地位，等。

在船舶主尺度确定方面，设置了9个知识点，着重介绍确定船舶主尺度的基本要求、一般步骤、主要尺度（长、宽、吃水、型深、方形系数等）的确定、载重型船舶和布置地位型船舶主尺度的确定，等。

在船舶型线设计方面，设置了12个知识点，着重介绍型线设计基本要求、横剖面面积曲线的特征、棱形系数和中横剖面系数的选择、浮心纵向位置的选择、横剖面面积曲线形状的选择、横剖面面积曲线的生成、设计水线形状的选择、首部型线的选择、尾部型线的选择、侧面轮廓线的选择、型线设绘的基本要求、母型改造法生成型线，等。

在船舶总布置设计方面，设置了14个知识点，着重介绍船舶总布置设计的基本要求；主船体内体积空间的纵向划分；主船体内体积空间的垂向划分；主船体内主要船舱的布置；上甲板上平面空间的规划；上甲板上主要上层建筑的布置；浮态的计算与调整；生活舱室的布置；工作舱室的布置；通道的布置；舵设备的布置；锚泊和系泊设备的布置；起货设备的布置；其他主要舾装设备的布置，等。

4结语

“船舶设计原理”课程，是人们造船和用船的经验结晶，是通过长期的船舶设计、建造与营运实践中总结出来的一门工程设计理论课，课程注重理论知识和实践的有机结合。[9-10]本文分析表明，船舶设计概要、船舶重量重心、船舶容量、船舶主尺度确定、船舶型线设计、船舶总布置设计，构成了“船舶设计原理”课程的共性内容。在此基础上，进一步明确了59个知识点。作者认为，共性内容将会长期保持稳定，而知识点特别是和具体设计手段有关的知识点，将会与时俱进。

本文的工作获得了华中科技大学教学研究項目专项项目《新时代“船舶与海洋工程”专业本科课程体系研究》（项目编号2019006）资助，特此致谢

参考文献

[1]孙江龙，宋磊，张正艺，等.实验技术创新是提升学生培养质量的一条重要途径[J].教育教学论坛，2019（45）：277-278.

[2]解德，袁华，孙江龙，等.教学和科研是一流高校学科建设的两项根本任务.产业与科技论坛，2021，20（6）：271-272.

[3]顾敏童.船舶设计原理（第二版）[M].上海：上海交通大学出版社，2001.

[4]方学智.船舶设计原理（第2版）[M].北京：清华大学出版社，2014.

[5]谢云平.船舶设计原理[M].北京：国防工业出版社，2015.

[6]林焰.船舶设计原理[M].大连：大连理工大学出版社，2016.

[7]刘寅东.船舶设计原理[M].北京：国防工业出版社，2019.

[8]陈顺怀.船舶设计原理[M].武汉：武汉理工大学出版社，2020.

[9]谢云平.关于《船舶设计原理》专业课程实践环节的几点考虑[J].中国科技信息，2008（20）：275+277.

[10]侯玲，陈志明，黄技，等.PBL教学法在专业课中的应用初探——以广东海洋大学“船舶设计原理”课程为例[J].科教导刊（上旬刊）， 2020（13）：129-130.