海軍院校工程制圖課程中艦船工程圖的體現與融合

歐陽清， 施冠羽， 莫登沅

（海軍工程大學動力工程學院機械工程系，湖北 武漢 430033）

海軍院校工程制圖課程中艦船工程圖的體現與融合

歐陽清， 施冠羽， 莫登沅

（海軍工程大學動力工程學院機械工程系，湖北 武漢 430033）

在傳統工程制圖課程中融入艦船工程圖內容，是海軍院校圖學教育發展和改革的新要求。在全面分析各種艦船工程圖樣內容和特點的基礎上，依據它們與傳統工程制圖課程內容的聯系和區別，提出按不同類別的圖樣以不同方式融合到現有工程制圖課程內容體系之中，形成有海軍裝備特色的工程制圖課程體系，讓學員在學習基本的投影理論和方法，掌握基本的圖形表達和空間思維能力的同時，拓展艦船工程圖知識，提高專業學習能力和崗位任職能力。

院校教育轉型；工程制圖；艦船工程圖；課程體系

在院校“合訓分流”的人才培養方案中，工程制圖課程作為通識教育課程平臺中科學文化模塊的主要課程之一，既是自然科學課程模塊的重要課程，對學員學好其他自然科學課程和工程專業課程有重要作用，也是學員思維訓練、人文素養和工程素養訓練的重要課程。同時，為適應軍隊院校教育轉型的需要，工程制圖課程還擔負著提高學員崗位任職能力，為今后艦船裝備工作打下良好基礎的重任[1]。探索建設以“海軍職業基礎課程”和“建設信息化軍隊，培養多種思維方法”[2]為出發點的海軍院校工程制圖課程，在通識教育中貫穿工程能力養成和任職崗位能力提高的要求，是當前海軍院校工程制圖課程面臨的新任務。

多年來，工程制圖課程一直以投影理論、制圖基本技能、立體和組合體的視圖表達、機械制圖規范、機械圖樣表達和繪制為課程主要內容，以培養學員讀圖能力、繪圖能力和工程素養為主要目標。而在軍隊院校教育轉型要求下，工程制圖課程除了上述培養目標之外，還需要增加任職能力培養的新內容。對于海軍院校來說，在工程制圖課程中加入和融合艦艇裝備工程圖的有關內容，讓學員學以致用，明確學習制圖課程的目標和方向，是海軍院校工程制圖課程改革發展的一個重要方面。探討如何將艦艇工程圖相關內容有機地融入傳統的工程制圖課程體系，是海軍院校工程制圖課程改革的首要任務。

1 工程制圖課程的基本任務和內容

為課程體系中核心課程和專業教育課程的相關課程學習打好基礎。核心課程是指作為海軍生長指揮軍官必須掌握的海軍職業基礎課程，核心課程平臺中海軍裝備技術基礎和海軍武器裝備基礎兩類課程對學員的工程制圖知識有一定要求；專業教育課程平臺主要實施寬口徑的專業教育，既強調專業面向和專業適應性，又注重跨學科發展與聯系。它包括學科專業基礎課程模塊、專業方向課程模塊和專業發展課程模塊。此平臺中的許多課程，如機械學基礎、機械設計、機械制造工程、葉輪機械、艦船動力裝置原理、艦船輔助機械等都要求學員掌握必要的工程制圖基礎，具備基本的讀圖、繪圖能力和一定的空間思維能力，能在教員指導下看懂艦艇裝備和武器裝備的結構圖，想象出空間形狀，幫助理解和掌握裝備工作原理等。

傳統的工程制圖課程以機械制圖內容為課程的主要內容，包括制圖基本知識、投影基礎、立體和組合體的投影、表達方法、常用件和標準件、零件圖和裝配圖等內容。教學體系和內容主要針對機械類和近機械類專業的制造、設計和管理應用方向，課程中講授和應用圖樣也主要是基于機械零件和設備的零件圖和裝配圖，學員幾乎沒有機會接觸其它種類的工程圖樣。這一方面影響了學員后續的專業課學習，另一方面也影響了學員學習的積極性。目前，軍隊院校教育已經開始由過去的培養工程技術人才向培養初級指揮軍官轉型，要求學員在掌握基本的工程技術知識的基礎上，要更進一步拓展部隊裝備知識，提高任職能力。因此，對于海軍院校的工程制圖課程，除了傳統意義上的制圖知識、投影知識和表達方法能力培養外，還需增加艦船裝備工程圖表達和應用的知識。

2 艦船裝備工程圖的主要內容

在國家標準《技術制圖通用術語》（GB/T 13361－92）中規定了技術制圖領域中常見的各種圖樣種類，其中在艦船裝備工程圖樣中常見的有以下幾種[3]：

1） 零件圖：表示零件結構、大小及技術要求的圖樣。在各種技術說明文件等資料中用來說明零件的結構形狀等。

2） 裝配圖：表示產品及其組成部分的連接、裝配關系的圖樣。艦船工程圖中常用來表示各種機械設備，如泵、閥、齒輪箱、柴油機等的結構組成、工作原理等。

3） 外形圖：表示產品外形輪廓的圖樣。在艙室布置等圖樣中用來表示各種設備、裝置的外形輪廓和空間位置情況等。

4） 安裝圖：表示設備、構件等安裝要求的圖樣。艦船工程圖中常用來表示柴油機、燃氣輪機、軸系、電站等大型設備、重要設備的安裝要求等。

5） 管系圖：表示管道系統中介質流向、流經設備，以及管件等連接、配置狀況的圖樣。艦船工程圖中常用來表示各種氣、油、水的管道布置和組成等情況。

6） 總布置圖：表示特定區域的地形和所有建（構）筑物等的布局以及鄰近情況的平面圖樣。艦船工程圖中常用來表示艦船結構、艙室分布和全船性的設備、裝置分布、安裝位置等。

7） 原理圖：表示系統、設備工作原理以及組成部分的相互關系簡圖。艦船工程圖中常用來表示各種機械設備、電氣設備和武器裝備等工作原理和組成情況。

8） 電路圖：用圖形符號，按工作順序，表示電路設備裝置的組成和連結關系簡圖。艦船工程圖中常用來表示各種電氣設備的工作原理和元件組成情況。

9） 接線圖：表示成套裝置、設備或裝置連接關系簡圖。艦船工程圖中常用來表示各種電氣設備的接線情況。

10） 型線圖：用成組圖線表示物體特征曲面的圖樣。艦船工程圖中常用來表示艦體表面曲面的型式和形狀。

根據崗位任職能力的要求，海軍院校培養的學員依專業的不同，要求了解或掌握與艦船裝備相關的各種工程圖。不論是在裝備管理部門工作，還是在艦艇上工作，都應該對艦船結構和組成有基本的了解，這方面主要是通過閱讀各種船體工程圖來實現，如船體結構節點圖、型線圖、總布置圖、中橫剖面圖、基本結構圖、肋骨型線圖和外板展開圖、船體分段劃分圖和分段結構圖等各種工程圖樣。而對于武備專業的學員，還要重點了解各種武器裝備的原理圖、裝配圖、安裝圖等。對于電氣專業的學員，需重點了解電氣原理圖、電路圖等。對于機電專業的學員，能讀懂各種機械裝備的安裝圖、結構示意圖、原理說明圖、裝配圖等是基本的要求。此外各種氣、水、油的管路圖也是艦艇使用和維護中經常要用到的。所以說，在艦船裝備的專業課學習中和崗位任職能力培養中，能看懂各種艦船裝備工程圖是十分重要和必要的。

在艦船輔助機械課程中，大量的圖樣是表示設備結構組成的結構簡圖[4]，如圖1所示，FDF型電磁閥結構圖，采用全剖視的圖樣表達電磁閥內部組成部分的位置分布關系和工作原理。圖2是液壓尾錨機的系統組成原理圖，采用符號和簡圖的形式表達該錨機系統的各組成設備及其相互關系。圖1所示電磁閥結構圖與工程制圖課程中的裝配圖類似，但又不是完整意義上的裝配圖，它沒有完整表達出主要零件的形狀，也沒有裝配圖中必要的尺寸和裝配要求，僅僅表達了電磁閥的主要組成零件及其裝配、位置關系，其目的主要是表達有哪些組成零件和大致的結構關系、工作原理等。而圖2則是一個典型的原理簡圖，通過圖示該系統的組成和各部分的相互關系表達系統的工作原理和工作過程。

圖1 電磁閥結構圖

圖2 錨機系統組成圖

船體型線圖是在3個相互垂直的投影面上，以船體型表面的截交線、投影線和外形輪廓線表示船體外形的圖樣，它以3個平面作為基本剖截平面，即平行于V面的中線面，平行于H面的設計水線面，平行于W面的中站面，如圖3所示。如圖4所示是常用的船體型線圖的一種形式，它是一個典型的三視圖[5]。

圖3 型線圖的3個基本剖截平面

圖4 船體型線圖的基本形式

艦船總布置圖是表示全船總體布置的圖樣，集中反映艦船的技術和性能，表示艦船上層建筑的形式、艙室的劃分、主要機械、設備、武備、門窗、扶梯、通道等的布置情況。一般由側面圖、甲板和平臺平面圖、艙底平面圖等一組視圖構成。

中橫剖面圖是用船體中段范圍內數個典型橫向剖面圖表示船體結構基本情況的全船性結構圖樣，通常由幾個肋位剖面圖組成，主要表達船體橫向構件的結構形式、尺寸，表達船體縱向構件的布置情況及其剖面形狀，以及表達各構件之間的相互連接形式。

基本結構圖是全船性的結構圖樣，它用一個縱向和數個水平方向剖面圖或剖視面來表達船體基本情況，與中橫剖面圖組成了表示全船結構的三向視圖。基本結構圖一般包括縱剖面圖，各層甲板、平臺圖，艙底圖或雙層底圖[6]。

3 艦船工程圖在工程制圖課程中的體現和融合

艦船工程圖多為國家標準《技術制圖通用術語》（GB/T 13361－92）中規定的圖樣種類，傳統的工程制圖課程中基于機械制圖的基本要求，一般只介紹零件圖和裝配圖，對其它各類圖樣涉及較少。由上述對艦船工程圖的介紹可知，它們還包括安裝圖、原理圖、結構簡圖、總布置圖等，而且都是按基本的三視圖投影原理做出的，與機械制圖中常用的三視圖、剖視面、斷面圖及裝配結構畫法等有密切關聯，可以將其融合到上述相關內容中，只需增加對它們的具體運用方法和特殊畫法規定的介紹。而對于電氣原理圖、系統原理圖等與機械制圖關聯不大的圖樣，則可以采用單獨介紹的形式。

3.1 與機械圖樣關聯密切的艦船工程圖樣的體現和融合

艦船工程圖樣中與船體結構、布置相關的圖樣，如總布置圖、中橫剖面圖、基本結構圖、船體結構節點圖等，都是為表達艦船某些特定部分形狀、輪廓而規定的特定方向、位置的視圖或剖視圖[7]。如總布置圖，用從艦船右舷向V投影面投影而得的視圖為側面圖，以表達艦船的側面外貌、主要艙室劃分、設備布置情況等；以中線面剖切船體后向 V投影面投影得到的中縱剖視圖來表達船體內部的布置；用沿上一層甲板的下底面剖切后向 H投影面投影得到的甲板平面圖來表達該層甲板與上一層甲板之間整個空間布置情況；用沿最下層甲板或平臺下表面剖切船體后所得的艙底平面圖來表達雙層底上面的艙室、設備布置情況以及雙層底空間內液艙的布置情況；對設備繁多的主要艙室，還可用橫向平面剖切船體后把剖切平面附近的設備和船體構件向 W面投影得到橫向剖面圖。總布置圖的各個視圖從不同方向反映艦船總體布置情況，它們之間保持著對應的投影關系。

這些圖樣的畫法與一般意義上的基本視圖和剖視圖基本相同，在課程內容上可以融合在視圖和剖視圖部分，作為表達方法工程應用的內容介紹。例如，在三視圖的教學中，可由三視圖的工程應用引入艦艇外形圖。如圖5所示，艦艇外形圖就是三視圖的一個典型工程實例，外形圖的總體和各個局部結構都是按三視圖的原理繪制的。同時，教學中還要突出這類圖樣在畫法上的特殊要求，如中縱剖視圖、甲板平面圖、橫向剖面圖中，對于各種設備，不論剖切面是否剖到，都只畫出其外形輪廓投影。如圖6所示，艦艇中縱剖視圖中，艦艇內諸多設備都沒有按剖視畫，而只是畫出其外形輪廓，以完整表達內部設備的情況，這是與一般的剖視圖畫法不同的。

圖6 艦艇中縱剖視圖（局部）

對于在艦船技術文件中大量應用的設備結構簡圖（如圖 1所示電磁閥結構圖），它們基本上就是機械圖樣中裝配圖的簡化，用來表示設備的大體輪廓和其中零部件的組成、位置關系等，一般只畫一個視圖，也不標注尺寸等。這類圖樣可以融合在機械設備裝配圖中介紹，以滿足應用需要為出發點，重點突出其反映設備組成和工作原理的特點。

圖2所示錨機系統組成圖應用圖形符號和簡化的示意畫法表示一個裝置的組成和工作原理，這類圖樣在機械制圖中也經常用到，可以融合在機器原理圖、裝配示意圖等有關內容中介紹。

3.2 與機械圖樣有關聯可引伸出來的艦船工程圖樣的體現和融合

型線圖是一種典型的艦船工程圖樣，在機械制圖中一般不涉及。如圖3和圖4所示，型線圖由一系列的截交線構成，這些截交線是應用一系列平行于3個基本投影面的平面剖截船體型表面而產生的，將這些交線投影到3個基本投影面上就得到船體的型線圖。因此，型線圖是可以由機械制圖中的三視圖和截交線的概念引伸出來的，如圖7所示。在講授圓錐表面的截交線時，平面截圓錐表面得到一條平面曲線（圖 7(a)和圖7(b)），將此原理應用于船體，將船體型表面看作一個復雜曲面的立體表面，不同位置的截平面（圖7(c)中的橫向剖切平面）在船體表面產生不同的截交線，它們就構成了船體的型線圖（圖7(d)）。

管系圖是艦船工程圖的一個重要類別，對了解艦船的氣、油、水的分布和流程，了解全船性系統的組成和工作原理，提高維護保障水平有重要作用。艦船中管路繁多，錯綜復雜，涉及的各種設備也很多，圖樣中通常采用國家標準中規定的圖形符號來表示各種泵、閥、連接件等設備，以示意和簡化的圖形方式表達出管道系統中介質的流向、流經的設備，以及管件等連接、配置狀況等。管系圖也是技術制圖中常用的一種圖樣，只是機械制圖課程中一般不專門介紹，由于它與表達系統組成的原理圖有許多類似之處，可以安排將管系圖與原理圖一起介紹，或者以單獨的章節介紹。

圖7 由立體截交線引伸出船體型線圖

3.3 與機械圖樣關聯不大的艦船工程圖樣的體現和融合

艦船工程圖中還有大量的電氣原理圖、電路圖、接線圖等，這類圖樣一般在電氣類專業中有相關課程介紹，而其它專業的學員少有學習的機會。在海軍院校的教育體系中作為科學文化模塊的工程制圖課程，從提高學員綜合能力的角度出發，應該對這類工程圖樣有初步的介紹。與其它種類的工程圖樣一樣，這類圖樣也有基本的制圖規范，如圖線的應用、畫法的規定等等。可以考慮用單獨的章節，從畫法規定等出發，簡單介紹這類圖樣，一方面使學員對工程圖樣有一個更全面的了解，另一方面，為學員后續專業課程學習和今后工作崗位任職能力的提高打下一定基礎。

4 結 束 語

海軍院校教育轉型為工程制圖課程的發展和改革提供了機遇和挑戰，在現有課程體系中有機融入艦船工程圖的有關內容，形成有海軍裝備特色的工程制圖課程體系是海軍院校圖學教育的發展方向，也是新的人才培養模式對圖學課程改革提出的新要求。通過對人才培養要求和艦船工程圖的分析，提出將艦船工程圖按不同分類融合到傳統工程制圖課程的內容體系之中，讓學員在學習基本的投影理論和方法，掌握基本的圖形表達和空間思維能力的同時，拓展艦船工程圖知識，提高專業學習能力和崗位任職能力。

[1] 朱璽寶, 叢文靜, 趙 敏. 適應轉型要求, 構建新型的教學內容體系[C]//吳新躍, 韓江桂, 陳力生. 轉型中的軍隊圖學與機械課程教學研究, 北京: 國防工業出版社, 2011: 137-138.

[2] 歐陽清, 施冠羽, 向 暉. 構建適應海軍院校教育轉型的艦船工程制圖課程研究[C]//吳新躍, 韓江桂,陳力生. 轉型中的軍隊圖學與機械課程教學研究,北京: 國防工業出版社, 2011: 320-322.

[3] 國家質量技術監督局. 技術制圖[M]. 北京: 中國標準出版社, 2004: 57-62.

[4] 高 翔. 艦船輔助機械[M]. 北京: 國防工業出版社, 2005: 181, 292.

[5] 楊永祥, 管義鋒. 船體制圖[M]. 北京: 國防工業出版社, 2010: 41-182.

[6] 彭公武. 船體結構與制圖[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學出版社, 2007: 127-190.

[7] 歐陽清, 施冠羽, 陳 軍. 艦船工程制圖[M]. 北京:國防工業出版社, 2012: 365-381.

Embedding of Ship’s Engineering Drawing in Graphics Course in Navy Academy

Ouyang Qing, Shi Guanyu, Mo Dengyuan
( College of Power Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan Hubei 430033, China )

It is necessary to embed the ship’s engineering drawing into the graphics course for teaching of engineering drawing in navy academy. Based on analysis of the content and characteristics of the ship’s engineering drawing, the relations and difference between graphics and ship’s engineering drawing are discussed. A method embedding the dividing contents of ship’s engineering drawing into different contents of the graphics course is proposed. The graphics course system with navy equipment features will be set up. While the students study the theory and method of the graphics, their knowledge on ship’s engineering drawing will be developed and their capabilities on studying professional courses and fitting in with the needs of the post will be improved.

conversion of academy education; engineering drawing; ship’s engineering drawing; course system

TB 23

A

2095-302X (2013)05-0040-06

2013-05-21；定稿日期：2013-08-23

歐陽清（1965-），男，湖南隆回人，副教授，博士，主要研究方向為機械設計及理論。E-mail：oy_qing@163.com