基于HD－SHM 船体放样一体化教学的研究与实践

张远双

（武汉船舶职业技术学院，湖北武汉 430050）

“船体放样”是我院国家示范性重点专业——船舶工程技术专业的一门专业核心课程，该课程具备一定的理论性和较强的实践性，直接关系到本专业后续课程的教学和人才培养目标的实现，关系到我院高职教育的办学特色，影响着船舶工程专业学生的可持续发展。以教高【2006】16 号文件精神为指导，基于沪东中华造船有限公司开发的HD－SHM 软件平台，深入开展船体放样一体化教学的研究与实践意义重大。

1 教学整体目标

通过船体放样的典型工作项目，采用手工放样和数学放样相结合，基于HD－SHM 实施数学放样教学做一体化，强化学生能力的培养，使学生进一步掌握船体放样相关的专业知识和实际操作技能、具备操作专业软件进行实船数学放样的能力。

2 实船数学放样一体化教学的研究与实践

2.1 典型工作项目的选取

结合教学目标选取5000吨江海直达货船的数学放样作为典型工作项目。该船线型典型，有较强的代表性，垂线间长102米、型宽17.5米、设计吃水4.5米、梁拱0.25米、双机双桨、方尾、球鼻首、有平行中体。针对一体化教学的实际情况，本文重点介绍基于HD－SHM 线型系统本船艏半艘数学放样的研究与实践。

2.2 型线的生成

HD－SHM 型线系统的一般操作流程如图1所示。

2.2.1 绘制格子线

打开线型系统，进入【交互型线三向光顺】，取艏半艘船名为“101”，由于本船有平行中体，开始站号取为10站（当船没有平行中体时，为了前后半艘的对接，要叠加一个站距）。在【设置型线】界面内，设置本船艏半艘的10～20号站格子线及相关船型信息，运行软件得艏半艘格子线。

2.2.2 绘制船体型线

在【交互型线三向光顺】中，选取【编辑型值表】，填写【站线水线交点表】、【站线纵剖线交点表】和【纵剖线水线交点表】等表格的各型值数据，对型线设置控制点和边界条件等，即可在三视图上生成船体型线图，如图2所示。

2.2.3 型线的修整及其处理方法

直接根据型值表等已知条件所得到的船体型线并不光顺或弯曲程度不符合要求，甚至可能出现凌乱，在三向光顺之前要对生成的型线进行修整。型线的修整和处理较为繁琐，根据不同的情况可采用不同的方法，但总的原则是通过增加和修改控制点、插值网格线、光顺前处理等手段来达到修改型线曲度与光顺的目的。

（1）增加和修改控制点

图1 操作流程

图2 船体型线图

增加和修改控制点可改变曲线的弯曲形状及其长短延伸范围等，使型线符合实际情况，从而达到光顺的目的。

如图3（a）所示，舷墙顶线增加两个控制点A（54256.30，1736.85，11318.11）和B（54856.07，818.614，11327.92）改变其弯曲形状，使曲线端部在半宽水线图的投影修改成R2400的首圆弧。

图3（a） 增加控制点

如图3（b）所示，舷墙顶线增加两个控制点C（46900，5278.29，10139.71）和D（49300，4635，11165），且将D 控制点类型修改为“折角”，可将舷墙顶线在纵剖线图的投影从E点延伸至C点。

图3（b） 增加控制点

值得注意：控制点可通过“对象捕捉”的方式获得，但一般只能得到点的二维坐标，应在控制点表中补齐第三维坐标；另外，控制点的数目结合实际需要而定，一般来说点数越少越好，特别是中纵剖线与水线、甲板线的交点不能设置为控制点，最好定义为“纵剖线与水线交点”和“纵剖线与甲板线交点”，否则将影响型线的光顺效果。

（2）插值网格线

插值网格线可达到“水线到中”、“纵剖线到顶”、增加纵剖线与水线的交点等作用。根据型值数据2000纵剖线、4000纵剖线和6000纵剖线在插值前如图4（a）所示，通过纵剖线插值后运行结果如图4（b）所示。

另外，通过插值网格线，还可得斜剖线，任意水线、纵剖线和站线等。

（3）光顺前处理

船体型线不仅与通过的型值点有关，端点条件的确定也至关重要。这些端点都在船体的边界线上，在型线三向光顺之前必须进行光顺，称之为光顺前处理。光顺前处理可进行边界线（包括边平线、轮廓线和底平线）光顺、站线和水线的二向光顺，以及水线圆头切点线的光顺等，是型线三向光顺前的预处理工作。

图4（a） 纵剖线插值

图4（b） 纵剖线插值

水线圆头的处理，必须在【水线控制信息表】中合理设置C1R、C1L 和C1B 等的数值，根据本船的已知条件，经过光顺前处理，可得到如图5所示的水线圆头。

图5 水线圆头

本船有平行中体，特别要注意边平线和底平线的光顺前处理工作，才能保证站线与型宽线和基线的切点位置的准确性，为线型的三向光顺打下基础。

2.3 型线的光顺

2.3.1 理论型线的三向光顺

船体放样时，最主要的是理论型线的三向光顺。在HD－SHM 线型系统中，三向光顺分为“交互三向光顺”和“自动三向光顺”，其中单根型线的光顺方法是圆率序列法。

圆率序列的符号反映型线的弯曲方向，其绝对值（圆率棒的长短）则表示型线的弯曲程度。三向光顺的方法有“增加一个控制点”、“修改一个控制点”、“修改控制点类型”、“自动粗光顺整根型线”、“自动精光顺整根型线”等等。

型线的三向光顺是一项专业性很强、任务繁重、过程复杂的专业工作。如图6 所示，本船17号站线经过光顺处理，已较好地达到型线的粗、精光顺性要求，同时满足了型线的三项光顺性。

图6 型线的光顺

2.3.2 肋骨型线的生成与光顺

本船4～137号肋骨线肋距为0.7米，其它肋距为0.6米，艏半艘起始肋骨线为75号，且距离10号站线600 毫米。根据HD－SHM 的规定，肋骨线定义为：“75600.00”、“137700.00”、“155600.00”。通过【生成肋骨型值表】等操作，得到艏半艘船体的肋骨型线图，如图7所示。

图7 肋骨型线图

3 数学放样一体化教学的几点思考

HD－SHM 船体建造系统应用广泛，是国产化船体放样等方面的旗舰性软件平台，基于HD－SHM 船体放样一体化教学的研究与实践大有可为。尽管我院对本课程的教学研究比较成熟和深入，但针对软件学习和使用的实际需要，进一步通过广泛的调查研究，根据企业需求、职业分析和行业意见，结合学生的实际情况，必须确立船体放样一体化教学的个性化针对性内容，进行课程标准的进一步完善及其优化论证、课程整体设计和单元设计、评价体系的研究和改革、教学方法改革与尝试等。

3.1 根据HD－SHM 船体建造系统的需要进一步修订和完善课程标准

课程标准是规范一门课程的课程性质、课程目标、内容目标、实施建议的教学指导性文件。通过课程标准的重新修订，重点突出了实际工作岗位中有关船体数学放样方面的知识、能力和专业素质方面的要求。

在船体放样一体教学过程中，不少学生对放样得到的船体型线由若干段圆弧组成、圆率的概念及圆率棒的方向和大小等相关知识不理解，从而较大程度地影响一体化的教学效果，难以做到理论和实践相结合。笔者认为，在现有内容目标的基础上，增设计算机辅助船体建造方面的理论知识。例如：船体型线的数值表示、船体型线光顺的数学描述等等。

结合HD－SHM 的使用要求，学生掌握双圆弧样条函数和船体型线光顺的圆率序列法等意义重大，不仅有利于学生掌握HD－SHM2005等专业软件的实际操作方法和技巧，更有利于学生了解数学放样的本质、增强对专业软件的理解和掌握程度，更好地分析和解决数学放样中所遇到的专业问题。

同时，在内容目标中体现和重视数学放样领域的新理论、新方法和发展趋势，为学生提供职业生涯发展的空间，努力培养学生的创新精神和职业能力，对船舶工程专业学生的可持续发展大有裨益。

3.2 以典型项目任务为导向，进行教学做一体化教学改革

以岗位职业能力培养为核心，通过教学做一体化的“项目训练法”培养学生的“专业能力、方法能力和社会能力”。

在教学设计中，选用实船数学放样的典型实例为载体，结合实际工作任务或工作项目相关的实船图纸，教师讲授和学生能力训练互动，建立以培养学生职业能力为核心的教学体系，突出工作过程与学习过程结合，以学生为教学主体，学生提问与教师解答、学生训练和教师指导有机结合，强调分析和解决问题的方法，让学生在教学做的过程中，培养和提高学生的分析和解决问题的能力，提高学生学习兴趣，激发学生的成就动机。

在典型实船项目任务的选取过程中，必须重点考虑所选船舶船型的典型性、尺度大小的正常性等因素。笔者认为：目前普遍采用的150吨冷藏船无论从船型、尺度、图纸资料等方面稍显不足。相比较而言，5000 吨江海直达货船线型典型、双机双桨、方尾、球鼻首、有平行中体，是目前具有普遍代表意义的船舶，而且图纸资料齐备，更有利于一体化教学的组织和实施，从而有效保证教学效果。

3.3 进一步改革一体化教学评价体系

职业能力作为高职教育目标，不仅是本课程教学的核心，也是检验教学效果的基础。传统的期末卷面考试方式使学生处于被动学习状况和陷入考前突击的误区，而且无法对学习过程和职业能力作出检查与评定。因此，我们对传统的教学评价体系进行改革，采用阶段评价、目标评价、项目评价、理论和实践一体化评价模式。注重学生动手能力和分析、解决问题能力的考核，对在学习和应用上有创新的学生应予特别鼓励，综合评价学生能力。

4 结 语

积极推进“与船同行，融学于做”的船舶类专业人才培养模式改革，基于HD－SHM 船体放样一体化教学的研究与实践大有可为。同时，也是一个艰巨而长期的任务，只有与时俱进，不断改革与创新，才能切切实实提高人才培养质量，达到课程建设的后示范性建设要求，为我院人才培养工作做出积极的努力和贡献。

1 张海泉.以项目导向建设船体放样省级精品课程的实践［J］.武汉船舶职业技术学院学报，2001（6）.

2 杭小平.HD－SHM 船体线型系统使用说明书［M］.上海：沪东造船厂计算机所，2000.

3 刘桂香.基于HD－SHM 8000t货船数学放样中型线光顺的研究［J］.船舶工程，2011（1）.