歐陽(yáng)清, 施冠羽, 莫登沅
(海軍工程大學(xué)動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)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(xiàn)與融合
歐陽(yáng)清, 施冠羽, 莫登沅
(海軍工程大學(xué)動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械工程系,湖北 武漢 430033)
在傳統(tǒng)工程制圖課程中融入艦船工程圖內(nèi)容,是海軍院校圖學(xué)教育發(fā)展和改革的新要求。在全面分析各種艦船工程圖樣內(nèi)容和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,依據(jù)它們與傳統(tǒng)工程制圖課程內(nèi)容的聯(lián)系和區(qū)別,提出按不同類(lèi)別的圖樣以不同方式融合到現(xiàn)有工程制圖課程內(nèi)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(xué)員在學(xué)習(xí)基本的投影理論和方法,掌握基本的圖形表達(dá)和空間思維能力的同時(shí),拓展艦船工程圖知識(shí),提高專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)能力和崗位任職能力。
院校教育轉(zhuǎn)型;工程制圖;艦船工程圖;課程體系
在院校“合訓(xùn)分流”的人才培養(yǎng)方案中,工程制圖課程作為通識(shí)教育課程平臺(tái)中科學(xué)文化模塊的主要課程之一,既是自然科學(xué)課程模塊的重要課程,對(duì)學(xué)員學(xué)好其他自然科學(xué)課程和工程專(zhuān)業(yè)課程有重要作用,也是學(xué)員思維訓(xùn)練、人文素養(yǎng)和工程素養(yǎng)訓(xùn)練的重要課程。同時(shí),為適應(yīng)軍隊(duì)院校教育轉(zhuǎn)型的需要,工程制圖課程還擔(dān)負(fù)著提高學(xué)員崗位任職能力,為今后艦船裝備工作打下良好基礎(chǔ)的重任[1]。探索建設(shè)以“海軍職業(yè)基礎(chǔ)課程”和“建設(shè)信息化軍隊(duì),培養(yǎng)多種思維方法”[2]為出發(fā)點(diǎn)的海軍院校工程制圖課程,在通識(shí)教育中貫穿工程能力養(yǎng)成和任職崗位能力提高的要求,是當(dāng)前海軍院校工程制圖課程面臨的新任務(wù)。
多年來(lái),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(dá)、機(jī)械制圖規(guī)范、機(jī)械圖樣表達(dá)和繪制為課程主要內(nèi)容,以培養(yǎng)學(xué)員讀圖能力、繪圖能力和工程素養(yǎng)為主要目標(biāo)。而在軍隊(duì)院校教育轉(zhuǎn)型要求下,工程制圖課程除了上述培養(yǎng)目標(biāo)之外,還需要增加任職能力培養(yǎng)的新內(nèi)容。對(duì)于海軍院校來(lái)說(shuō),在工程制圖課程中加入和融合艦艇裝備工程圖的有關(guān)內(nèi)容,讓學(xué)員學(xué)以致用,明確學(xué)習(xí)制圖課程的目標(biāo)和方向,是海軍院校工程制圖課程改革發(fā)展的一個(gè)重要方面。探討如何將艦艇工程圖相關(guān)內(nèi)容有機(jī)地融入傳統(tǒng)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(wù)。
為課程體系中核心課程和專(zhuān)業(yè)教育課程的相關(guān)課程學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。核心課程是指作為海軍生長(zhǎng)指揮軍官必須掌握的海軍職業(yè)基礎(chǔ)課程,核心課程平臺(tái)中海軍裝備技術(shù)基礎(chǔ)和海軍武器裝備基礎(chǔ)兩類(lèi)課程對(duì)學(xué)員的工程制圖知識(shí)有一定要求;專(zhuān)業(yè)教育課程平臺(tái)主要實(shí)施寬口徑的專(zhuān)業(yè)教育,既強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)面向和專(zhuān)業(yè)適應(yīng)性,又注重跨學(xué)科發(fā)展與聯(lián)系。它包括學(xué)科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程模塊、專(zhuān)業(yè)方向課程模塊和專(zhuān)業(yè)發(fā)展課程模塊。此平臺(tái)中的許多課程,如機(jī)械學(xué)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工程、葉輪機(jī)械、艦船動(dòng)力裝置原理、艦船輔助機(jī)械等都要求學(xué)員掌握必要的工程制圖基礎(chǔ),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(dǎo)下看懂艦艇裝備和武器裝備的結(jié)構(gòu)圖,想象出空間形狀,幫助理解和掌握裝備工作原理等。
傳統(tǒng)的工程制圖課程以機(jī)械制圖內(nèi)容為課程的主要內(nèi)容,包括制圖基本知識(shí)、投影基礎(chǔ)、立體和組合體的投影、表達(dá)方法、常用件和標(biāo)準(zhǔn)件、零件圖和裝配圖等內(nèi)容。教學(xué)體系和內(nèi)容主要針對(duì)機(jī)械類(lèi)和近機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的制造、設(shè)計(jì)和管理應(yīng)用方向,課程中講授和應(yīng)用圖樣也主要是基于機(jī)械零件和設(shè)備的零件圖和裝配圖,學(xué)員幾乎沒(méi)有機(jī)會(huì)接觸其它種類(lèi)的工程圖樣。這一方面影響了學(xué)員后續(xù)的專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí),另一方面也影響了學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性。目前,軍隊(duì)院校教育已經(jīng)開(kāi)始由過(guò)去的培養(yǎng)工程技術(shù)人才向培養(yǎng)初級(jí)指揮軍官轉(zhuǎn)型,要求學(xué)員在掌握基本的工程技術(shù)知識(shí)的基礎(chǔ)上,要更進(jìn)一步拓展部隊(duì)裝備知識(shí),提高任職能力。因此,對(duì)于海軍院校的工程制圖課程,除了傳統(tǒng)意義上的制圖知識(shí)、投影知識(shí)和表達(dá)方法能力培養(yǎng)外,還需增加艦船裝備工程圖表達(dá)和應(yīng)用的知識(shí)。
在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《技術(shù)制圖通用術(shù)語(yǔ)》(GB/T 13361-92)中規(guī)定了技術(shù)制圖領(lǐng)域中常見(jiàn)的各種圖樣種類(lèi),其中在艦船裝備工程圖樣中常見(jiàn)的有以下幾種[3]:
1) 零件圖:表示零件結(jié)構(gòu)、大小及技術(shù)要求的圖樣。在各種技術(shù)說(shuō)明文件等資料中用來(lái)說(shuō)明零件的結(jié)構(gòu)形狀等。
2) 裝配圖:表示產(chǎn)品及其組成部分的連接、裝配關(guān)系的圖樣。艦船工程圖中常用來(lái)表示各種機(jī)械設(shè)備,如泵、閥、齒輪箱、柴油機(jī)等的結(jié)構(gòu)組成、工作原理等。
3) 外形圖:表示產(chǎn)品外形輪廓的圖樣。在艙室布置等圖樣中用來(lái)表示各種設(shè)備、裝置的外形輪廓和空間位置情況等。
4) 安裝圖:表示設(shè)備、構(gòu)件等安裝要求的圖樣。艦船工程圖中常用來(lái)表示柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、軸系、電站等大型設(shè)備、重要設(shè)備的安裝要求等。
5) 管系圖:表示管道系統(tǒng)中介質(zhì)流向、流經(jīng)設(shè)備,以及管件等連接、配置狀況的圖樣。艦船工程圖中常用來(lái)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(qū)域的地形和所有建(構(gòu))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(lái)表示艦船結(jié)構(gòu)、艙室分布和全船性的設(shè)備、裝置分布、安裝位置等。
7) 原理圖:表示系統(tǒng)、設(shè)備工作原理以及組成部分的相互關(guān)系簡(jiǎn)圖。艦船工程圖中常用來(lái)表示各種機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)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(hào),按工作順序,表示電路設(shè)備裝置的組成和連結(jié)關(guān)系簡(jiǎn)圖。艦船工程圖中常用來(lái)表示各種電氣設(shè)備的工作原理和元件組成情況。
9) 接線圖:表示成套裝置、設(shè)備或裝置連接關(guān)系簡(jiǎn)圖。艦船工程圖中常用來(lái)表示各種電氣設(shè)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(lái)表示艦體表面曲面的型式和形狀。
根據(jù)崗位任職能力的要求,海軍院校培養(yǎng)的學(xué)員依專(zhuān)業(yè)的不同,要求了解或掌握與艦船裝備相關(guān)的各種工程圖。不論是在裝備管理部門(mén)工作,還是在艦艇上工作,都應(yīng)該對(duì)艦船結(jié)構(gòu)和組成有基本的了解,這方面主要是通過(guò)閱讀各種船體工程圖來(lái)實(shí)現(xiàn),如船體結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)圖、型線圖、總布置圖、中橫剖面圖、基本結(jié)構(gòu)圖、肋骨型線圖和外板展開(kāi)圖、船體分段劃分圖和分段結(jié)構(gòu)圖等各種工程圖樣。而對(duì)于武備專(zhuān)業(yè)的學(xué)員,還要重點(diǎn)了解各種武器裝備的原理圖、裝配圖、安裝圖等。對(duì)于電氣專(zhuān)業(yè)的學(xué)員,需重點(diǎn)了解電氣原理圖、電路圖等。對(duì)于機(jī)電專(zhuān)業(yè)的學(xué)員,能讀懂各種機(jī)械裝備的安裝圖、結(jié)構(gòu)示意圖、原理說(shuō)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(hù)中經(jīng)常要用到的。所以說(shuō),在艦船裝備的專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)中和崗位任職能力培養(yǎng)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(jī)械課程中,大量的圖樣是表示設(shè)備結(jié)構(gòu)組成的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖[4],如圖1所示,F(xiàn)DF型電磁閥結(jié)構(gòu)圖,采用全剖視的圖樣表達(dá)電磁閥內(nèi)部組成部分的位置分布關(guān)系和工作原理。圖2是液壓尾錨機(jī)的系統(tǒng)組成原理圖,采用符號(hào)和簡(jiǎn)圖的形式表達(dá)該錨機(jī)系統(tǒng)的各組成設(shè)備及其相互關(guān)系。圖1所示電磁閥結(jié)構(gòu)圖與工程制圖課程中的裝配圖類(lèi)似,但又不是完整意義上的裝配圖,它沒(méi)有完整表達(dá)出主要零件的形狀,也沒(méi)有裝配圖中必要的尺寸和裝配要求,僅僅表達(dá)了電磁閥的主要組成零件及其裝配、位置關(guān)系,其目的主要是表達(dá)有哪些組成零件和大致的結(jié)構(gòu)關(guān)系、工作原理等。而圖2則是一個(gè)典型的原理簡(jiǎn)圖,通過(guò)圖示該系統(tǒng)的組成和各部分的相互關(guān)系表達(dá)系統(tǒng)的工作原理和工作過(guò)程。
圖1 電磁閥結(jié)構(gòu)圖
圖2 錨機(jī)系統(tǒng)組成圖
船體型線圖是在3個(gè)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(gè)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(shè)計(jì)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(gè)典型的三視圖[5]。
圖3 型線圖的3個(gè)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(shù)和性能,表示艦船上層建筑的形式、艙室的劃分、主要機(jī)械、設(shè)備、武備、門(mén)窗、扶梯、通道等的布置情況。一般由側(cè)面圖、甲板和平臺(tái)平面圖、艙底平面圖等一組視圖構(gòu)成。
中橫剖面圖是用船體中段范圍內(nèi)數(shù)個(gè)典型橫向剖面圖表示船體結(jié)構(gòu)基本情況的全船性結(jié)構(gòu)圖樣,通常由幾個(gè)肋位剖面圖組成,主要表達(dá)船體橫向構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式、尺寸,表達(dá)船體縱向構(gòu)件的布置情況及其剖面形狀,以及表達(dá)各構(gòu)件之間的相互連接形式。
基本結(jié)構(gòu)圖是全船性的結(jié)構(gòu)圖樣,它用一個(gè)縱向和數(shù)個(gè)水平方向剖面圖或剖視面來(lái)表達(dá)船體基本情況,與中橫剖面圖組成了表示全船結(jié)構(gòu)的三向視圖?;窘Y(jié)構(gòu)圖一般包括縱剖面圖,各層甲板、平臺(tái)圖,艙底圖或雙層底圖[6]。
艦船工程圖多為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《技術(shù)制圖通用術(shù)語(yǔ)》(GB/T 13361-92)中規(guī)定的圖樣種類(lèi),傳統(tǒng)的工程制圖課程中基于機(jī)械制圖的基本要求,一般只介紹零件圖和裝配圖,對(duì)其它各類(lèi)圖樣涉及較少。由上述對(duì)艦船工程圖的介紹可知,它們還包括安裝圖、原理圖、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jī)械制圖中常用的三視圖、剖視面、斷面圖及裝配結(jié)構(gòu)畫(huà)法等有密切關(guān)聯(lián),可以將其融合到上述相關(guān)內(nèi)容中,只需增加對(duì)它們的具體運(yùn)用方法和特殊畫(huà)法規(guī)定的介紹。而對(duì)于電氣原理圖、系統(tǒng)原理圖等與機(jī)械制圖關(guān)聯(lián)不大的圖樣,則可以采用單獨(dú)介紹的形式。
3.1 與機(jī)械圖樣關(guān)聯(lián)密切的艦船工程圖樣的體現(xiàn)和融合
艦船工程圖樣中與船體結(jié)構(gòu)、布置相關(guān)的圖樣,如總布置圖、中橫剖面圖、基本結(jié)構(gòu)圖、船體結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)圖等,都是為表達(dá)艦船某些特定部分形狀、輪廓而規(guī)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(cè)面圖,以表達(dá)艦船的側(cè)面外貌、主要艙室劃分、設(shè)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(lái)表達(dá)船體內(nèi)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(lái)表達(dá)該層甲板與上一層甲板之間整個(gè)空間布置情況;用沿最下層甲板或平臺(tái)下表面剖切船體后所得的艙底平面圖來(lái)表達(dá)雙層底上面的艙室、設(shè)備布置情況以及雙層底空間內(nèi)液艙的布置情況;對(duì)設(shè)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(shè)備和船體構(gòu)件向 W面投影得到橫向剖面圖。總布置圖的各個(gè)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(duì)應(yīng)的投影關(guān)系。
這些圖樣的畫(huà)法與一般意義上的基本視圖和剖視圖基本相同,在課程內(nèi)容上可以融合在視圖和剖視圖部分,作為表達(dá)方法工程應(yīng)用的內(nèi)容介紹。例如,在三視圖的教學(xué)中,可由三視圖的工程應(yīng)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(gè)典型工程實(shí)例,外形圖的總體和各個(gè)局部結(jié)構(gòu)都是按三視圖的原理繪制的。同時(shí),教學(xué)中還要突出這類(lèi)圖樣在畫(huà)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(duì)于各種設(shè)備,不論剖切面是否剖到,都只畫(huà)出其外形輪廓投影。如圖6所示,艦艇中縱剖視圖中,艦艇內(nèi)諸多設(shè)備都沒(méi)有按剖視畫(huà),而只是畫(huà)出其外形輪廓,以完整表達(dá)內(nèi)部設(shè)備的情況,這是與一般的剖視圖畫(huà)法不同的。
圖6 艦艇中縱剖視圖(局部)
對(duì)于在艦船技術(shù)文件中大量應(yīng)用的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(如圖 1所示電磁閥結(jié)構(gòu)圖),它們基本上就是機(jī)械圖樣中裝配圖的簡(jiǎn)化,用來(lái)表示設(shè)備的大體輪廓和其中零部件的組成、位置關(guān)系等,一般只畫(huà)一個(gè)視圖,也不標(biāo)注尺寸等。這類(lèi)圖樣可以融合在機(jī)械設(shè)備裝配圖中介紹,以滿足應(yīng)用需要為出發(fā)點(diǎn),重點(diǎn)突出其反映設(shè)備組成和工作原理的特點(diǎn)。
圖2所示錨機(jī)系統(tǒng)組成圖應(yīng)用圖形符號(hào)和簡(jiǎn)化的示意畫(huà)法表示一個(gè)裝置的組成和工作原理,這類(lèi)圖樣在機(jī)械制圖中也經(jīng)常用到,可以融合在機(jī)器原理圖、裝配示意圖等有關(guān)內(nèi)容中介紹。
3.2 與機(jī)械圖樣有關(guān)聯(lián)可引伸出來(lái)的艦船工程圖樣的體現(xiàn)和融合
型線圖是一種典型的艦船工程圖樣,在機(jī)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(gòu)成,這些截交線是應(yīng)用一系列平行于3個(gè)基本投影面的平面剖截船體型表面而產(chǎn)生的,將這些交線投影到3個(gè)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(jī)械制圖中的三視圖和截交線的概念引伸出來(lái)的,如圖7所示。在講授圓錐表面的截交線時(shí),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(yīng)用于船體,將船體型表面看作一個(gè)復(fù)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(chǎn)生不同的截交線,它們就構(gòu)成了船體的型線圖(圖7(d))。
管系圖是艦船工程圖的一個(gè)重要類(lèi)別,對(duì)了解艦船的氣、油、水的分布和流程,了解全船性系統(tǒng)的組成和工作原理,提高維護(hù)保障水平有重要作用。艦船中管路繁多,錯(cuò)綜復(fù)雜,涉及的各種設(shè)備也很多,圖樣中通常采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的圖形符號(hào)來(lái)表示各種泵、閥、連接件等設(shè)備,以示意和簡(jiǎn)化的圖形方式表達(dá)出管道系統(tǒng)中介質(zhì)的流向、流經(jīng)的設(shè)備,以及管件等連接、配置狀況等。管系圖也是技術(shù)制圖中常用的一種圖樣,只是機(jī)械制圖課程中一般不專(zhuān)門(mén)介紹,由于它與表達(dá)系統(tǒng)組成的原理圖有許多類(lèi)似之處,可以安排將管系圖與原理圖一起介紹,或者以單獨(dú)的章節(jié)介紹。
圖7 由立體截交線引伸出船體型線圖
3.3 與機(jī)械圖樣關(guān)聯(lián)不大的艦船工程圖樣的體現(xiàn)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(lèi)圖樣一般在電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)中有相關(guān)課程介紹,而其它專(zhuān)業(yè)的學(xué)員少有學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。在海軍院校的教育體系中作為科學(xué)文化模塊的工程制圖課程,從提高學(xué)員綜合能力的角度出發(fā),應(yīng)該對(duì)這類(lèi)工程圖樣有初步的介紹。與其它種類(lèi)的工程圖樣一樣,這類(lèi)圖樣也有基本的制圖規(guī)范,如圖線的應(yīng)用、畫(huà)法的規(guī)定等等??梢钥紤]用單獨(dú)的章節(jié),從畫(huà)法規(guī)定等出發(fā),簡(jiǎn)單介紹這類(lèi)圖樣,一方面使學(xué)員對(duì)工程圖樣有一個(gè)更全面的了解,另一方面,為學(xué)員后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)和今后工作崗位任職能力的提高打下一定基礎(chǔ)。
海軍院校教育轉(zhuǎn)型為工程制圖課程的發(fā)展和改革提供了機(jī)遇和挑戰(zhàn),在現(xiàn)有課程體系中有機(jī)融入艦船工程圖的有關(guān)內(nèi)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(xué)教育的發(fā)展方向,也是新的人才培養(yǎng)模式對(duì)圖學(xué)課程改革提出的新要求。通過(guò)對(duì)人才培養(yǎng)要求和艦船工程圖的分析,提出將艦船工程圖按不同分類(lèi)融合到傳統(tǒng)工程制圖課程的內(nèi)容體系之中,讓學(xué)員在學(xué)習(xí)基本的投影理論和方法,掌握基本的圖形表達(dá)和空間思維能力的同時(shí),拓展艦船工程圖知識(shí),提高專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)能力和崗位任職能力。
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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(yáng)清(1965-),男,湖南隆回人,副教授,博士,主要研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)及理論。E-mail:oy_qing@163.com