杜友威，田玉芹，周新院

（青島黃海學(xué)院，山東青島266427）

0 引言

船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計課程在船舶工程技術(shù)專業(yè)核心能力培養(yǎng)中占有非常重要的地位。該課程涉及知識面廣且工程實際結(jié)合度高。如果在講解的過程中以軟件功能模塊為核心授課，那么學(xué)生只能學(xué)會操作命令，缺乏主動思考的能力，在真正遇到工程實際問題時，所學(xué)的知識往往不能學(xué)以致用[1]。因此，引進(jìn)項目化教學(xué)十分必要。項目化教學(xué)即以實際工程項目為主線，以學(xué)生為中心，通過教師引導(dǎo)進(jìn)行教學(xué)的教學(xué)方法。

通過對部分船舶類高校走訪、調(diào)研，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)船舶類院校相繼引進(jìn)了SPD系統(tǒng)，開設(shè)相應(yīng)的課程，且基本依照滬東培訓(xùn)說明書的內(nèi)容，按照參數(shù)初始化、平面板架、曲面板架及肘板建模、船體圖紙報表的處理和輸出等功能性模塊進(jìn)行教學(xué)，且僅限于指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行簡單的建模和出圖的基本操作。這種教學(xué)模式直接導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的積極性和主動性。因此，需要通過項目驅(qū)動的形式，按照船體的結(jié)構(gòu)區(qū)域進(jìn)行分析和講解，并分組對結(jié)構(gòu)區(qū)域計算、出圖，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和教學(xué)效果[2]。

基于船舶設(shè)計公司的工作模式，課程完全從生產(chǎn)設(shè)計實踐的角度出發(fā)，結(jié)合學(xué)生的實際情況，將船舶設(shè)計的流程分成具體的工程項目，按每一個項目的要求分配工作任務(wù)。

以某一實船的某部分的幾個典型分段為例，每一個分段即為一個工程項目，講解的過程完全按照項目實施過程進(jìn)行。具體教學(xué)中，首先學(xué)習(xí)一些實例模型以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將分段設(shè)計應(yīng)該考慮的內(nèi)容和規(guī)定進(jìn)行講解，從規(guī)范選擇、材質(zhì)確定、型材選擇到尺寸計算，完全按照實際設(shè)計生產(chǎn)過程進(jìn)行。這種教學(xué)中“以項目為核心”的理念，能強(qiáng)化學(xué)生使用軟件處理實際問題的能力。

1 項目化教學(xué)過程實施

該項目采用65 000DWT散貨船作為研究對象，結(jié)合《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》，對該船進(jìn)行規(guī)范計算，通過規(guī)范計算結(jié)果確定各外板的最小厚度及型材的最小截面模數(shù)，從而確定各外板和結(jié)構(gòu)的尺寸和形式[3]。該項目過程劃分成五大環(huán)節(jié)共計64學(xué)時，即船體結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)（8學(xué)時）；數(shù)據(jù)的收集和準(zhǔn)備（2學(xué)時）；總段結(jié)構(gòu)劃分（2學(xué)時）；結(jié)構(gòu)規(guī)范計算（24學(xué)時）；分段結(jié)構(gòu)設(shè)計（28學(xué)時）。

1.1 船體結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)

首先，講解結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，如安全性、工藝性和經(jīng)濟(jì)性等，在滿足船舶總體設(shè)計要求的情況下，解決船體結(jié)構(gòu)的形式、構(gòu)件的尺度與連接等設(shè)計問題，保證船體具有恰當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。其次，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計方法講解，主要采用規(guī)范設(shè)計法，即根據(jù)船舶主尺度和結(jié)構(gòu)形式，及各種營運、施工要求，按船級社制定的船舶建造規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，決定構(gòu)件的布置與尺度，再進(jìn)行強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等校核。最后，介紹船體結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般規(guī)定，及確定船舶所在的航區(qū)、用途、材料、骨架類型和結(jié)構(gòu)布置的一般原則和規(guī)定等內(nèi)容。

1.2 數(shù)據(jù)的收集和準(zhǔn)備

收集所要研究的船舶的主尺度和船型參數(shù)，包括船長、型寬、型深、吃水等。另外，還需要繪制該船的型線圖，導(dǎo)出該船的型值文件，包括肋骨型線、縱骨型線和水線，這些數(shù)據(jù)是進(jìn)行船體結(jié)構(gòu)規(guī)范計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。該項目采用的65 000 DWT散貨船主尺度及主尺度系數(shù)如表1所示。

表1 散貨船主尺度及主尺度系數(shù)

1.3 總段結(jié)構(gòu)劃分

根據(jù)船體分段劃分圖設(shè)計規(guī)范，對貨艙總段進(jìn)行劃分，確定分段的數(shù)量及位置，此時要充分考慮結(jié)構(gòu)特點與強(qiáng)度、工藝和施工條件、生產(chǎn)計劃和勞動量、起重運輸能力以及各分段的長度和劃分部位要求。教師可以對學(xué)生強(qiáng)調(diào)分段劃分的原則和一般要求，總段結(jié)構(gòu)劃分的依據(jù)，該劃分對施工工藝和結(jié)構(gòu)方面有什么影響。分段劃分結(jié)束以后，還需要對每個分段進(jìn)行編碼。每個企業(yè)和每個項目的分段編碼不盡相同，可以按照一般的編碼原則給學(xué)生進(jìn)行講解，大體包括：a.工程碼；b.分段碼；c.作業(yè)階段碼；d.組立碼；e.零件種類碼；f.零件碼；g.拼板/加工碼等，具體編碼可以參考《船體分段結(jié)構(gòu)零件編碼規(guī)則》。為了簡單起見，本文將65 000 DWT散貨船貨艙總段分為4個分段，即底部分段、舷側(cè)分段、甲板分段、艙壁分段。

1.4 結(jié)構(gòu)規(guī)范計算

根據(jù)CCS《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》 （2015），該65 000DWT散貨船貨艙總段主要結(jié)構(gòu)尺寸計算結(jié)果如下:

板材厚度。船底板、舷側(cè)外板、舷側(cè)外板、旁桁材、實肋板：15 mm；內(nèi)底邊板：14 mm；中桁材：18 mm。

型材規(guī)格。肋骨：T500×10+150×12；強(qiáng)橫梁、艙口縱桁、甲板縱骨：280×11BP。

各分段骨架類型的確定也非常關(guān)鍵，通過船體結(jié)構(gòu)與制圖課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對船體骨架形式有了比較充分的認(rèn)識，基本能夠區(qū)分各典型船型的結(jié)構(gòu)特點?，F(xiàn)對65 000 DWT散貨船各分段結(jié)構(gòu)的骨架形式描述如下：

船底結(jié)構(gòu)采用縱骨架式雙層底結(jié)構(gòu)，橫向每隔3～4個肋位設(shè)置普通實肋板結(jié)構(gòu)，有水密要求的位置設(shè)置水密肋板，實肋板和水密肋板設(shè)置豎直扶強(qiáng)材支撐，船底縱骨和內(nèi)底縱骨采用普通球扁鋼結(jié)構(gòu)。

舷側(cè)結(jié)構(gòu)采用混合骨架單層舷側(cè)結(jié)構(gòu)，底邊艙和頂邊艙舷側(cè)結(jié)構(gòu)部分采用縱骨架式結(jié)構(gòu)，以增加抵抗總縱彎曲的能力，而在頂邊艙和底邊艙中間部分采用單一橫骨架式結(jié)構(gòu)，即設(shè)置強(qiáng)肋骨結(jié)構(gòu)。

甲板結(jié)構(gòu)采用混合骨架結(jié)構(gòu)，在散貨船艙口與艙口之間采用橫骨架式結(jié)構(gòu)，其他部位采用縱骨架式結(jié)構(gòu)，艙口位置設(shè)置艙口端橫梁和艙口縱桁，甲板強(qiáng)橫梁或強(qiáng)縱桁的相鄰間距控制在3～4個肋位，且盡量保持甲板強(qiáng)橫梁和船底實肋板在同一個肋位處以保證整體強(qiáng)構(gòu)件的整體性和連續(xù)性。

散貨船的貨艙部分，艙壁結(jié)構(gòu)采用槽形艙壁加水平桁結(jié)構(gòu)，采用該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是在保證同樣的強(qiáng)度條件下，可以減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省材料；取消扶強(qiáng)材及肘板結(jié)構(gòu)，可減少裝配和焊接的工作量，在散貨船上使用，便于清艙，從而增加貨物的裝卸效率，此外，還有利于防止銹蝕[4]。分段骨架形式的確定如表2所示。

表2 分段骨架形式

1.5 分段結(jié)構(gòu)設(shè)計

在分段結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，要求學(xué)生先學(xué)會SPD-H船體設(shè)計系統(tǒng)的工程初始化，平面、曲面板架和肘板建模等基礎(chǔ)操作，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)三維設(shè)計。各分組設(shè)計模型如圖1所示。

圖1 船體分段三維結(jié)構(gòu)圖

2 項目化教學(xué)成果

通過參加船舶設(shè)計類省級、國家級大賽，發(fā)現(xiàn)學(xué)生素質(zhì)提高很多，能夠獨立完成分段的設(shè)計和結(jié)構(gòu)分析。教材開發(fā)是課程實施的前提和基礎(chǔ)，目前市面上《船體結(jié)構(gòu)設(shè)計》教材不多，以SPD軟件為基礎(chǔ)的教材更是少之又少，因此，在該課程項目化教學(xué)的實踐過程中，編寫了項目化教學(xué)的配套教材和教學(xué)視頻，適應(yīng)人才培養(yǎng)的需要。同時還需要學(xué)校和企業(yè)建立更深層次的合作，把實際船型設(shè)計應(yīng)用于教學(xué)，這樣可以讓學(xué)生在實際項目中得到真正的鍛煉，而作為專業(yè)教師，亦可依托工學(xué)結(jié)合的平臺，帶領(lǐng)學(xué)生參與實踐創(chuàng)新課題，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能。另外，通過與企業(yè)深度合作，讓企業(yè)參與到考核培訓(xùn)中來，考核合格后，學(xué)生可以獲得由學(xué)校、企業(yè)聯(lián)合頒發(fā)的合格證書。學(xué)生憑該證書可以直接進(jìn)入企業(yè)參與實際項目。

3 結(jié)語

教學(xué)改革是系統(tǒng)工程，需要長期不斷地努力和探索。本文主要針對船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計和實踐，對于船舶類其他設(shè)計和制作方面的課程也同樣適用。以后在教學(xué)過程中，還應(yīng)不斷嘗試該教學(xué)方法在其他課程中的應(yīng)用，以及新的教學(xué)方法的應(yīng)用，從而提高課程的教學(xué)質(zhì)量。