船艇外形美學(xué)在某公安指揮船外形設(shè)計中的應(yīng)用

遲 健 吳慧敏 劉 琰

（中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院 上海 200011）

引 言

隨著公務(wù)船的發(fā)展，船東對船艇外形的需求越來越高，僅能滿足船舶基本性能的設(shè)計已很難適應(yīng)市場需求。運用船艇外形美學(xué)的理論和方法，通過三維設(shè)計手段開展船艇外形美學(xué)設(shè)計，并將其直觀展示給客戶是船艇設(shè)計發(fā)展的必然趨勢。

1 船艇外形美學(xué)概述

1.1 定義和研究對象

船艇外形美學(xué)是船艇設(shè)計與工業(yè)設(shè)計、環(huán)境藝術(shù)設(shè)計等學(xué)科相結(jié)合的學(xué)科，是設(shè)計美學(xué)的分支。

船艇外形美學(xué)的研究對象包括三個部分［1］：

（1）從設(shè)計本身出發(fā)，按照一定的設(shè)計理念，選取影響船舶外形的材料、結(jié)構(gòu)、工藝、主題、色彩等組合方式。

（2）從設(shè)計過程出發(fā)，遵循美學(xué)規(guī)律和法則，包括發(fā)揮設(shè)計師的知識儲備、性格特點、審美風(fēng)格、美學(xué)理念、客戶認(rèn)知。

（3）從設(shè)計應(yīng)用出發(fā)，考慮船舶用戶的背景、使用習(xí)慣、操作流程、滿足船舶布置及性能需求等。

1.2 船艇外形美學(xué)規(guī)律及基本概念

船艇外形美學(xué)規(guī)律包括對稱性、比例與尺度的統(tǒng)一、反復(fù)與漸層原理、強調(diào)原理等［2］。

對稱是通過軸線，以同形、同量形式出現(xiàn)的一種平衡狀態(tài)。

比例即部分與部分、部分與整體的相對關(guān)系。如長短、大小、粗細(xì)、厚薄等尺度相對關(guān)系。常用的比例關(guān)系有等差數(shù)列、等比數(shù)列、黃金比例等。

反復(fù)是指相同或相似的構(gòu)成單元以規(guī)律性逐次出現(xiàn)所獲得的效果。漸層是一種漸次變化的反復(fù)形式。漸層必須以比例作為根本基礎(chǔ)，同時包含韻律。

強調(diào)原理是指有意加強某一細(xì)節(jié)部位的視覺效果，使其在整體中更具有吸引力。

1.3 船艇外形美學(xué)設(shè)計的基本內(nèi)容

船艇外形美學(xué)設(shè)計的基本內(nèi)容［3］包括：

（1）船艇外形輪廓造型；

（2）主船體造型；

（3）上層建筑造型；

（4）舾裝件造型與布置；

（5）船艇涂裝色彩，設(shè)計與布置標(biāo)識、徽標(biāo)等。

1.4 船艇外形美學(xué)設(shè)計工具

設(shè)計前期，可采用手繪、平面二維設(shè)計等表現(xiàn)手法，具有簡單快捷、容易修改的特點；設(shè)計過程中，一般使用三維設(shè)計軟件建模，體現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的整體空間感；設(shè)計后期進(jìn)行材質(zhì)賦予、渲染，并進(jìn)行出圖處理。

2 某公安指揮船船型概述

本船主要功能定位：用于長江水域水上突發(fā)事件的現(xiàn)場綜合指揮、水上重點工程和重大活動的現(xiàn)場巡邏安保指揮。

船型描述：船型設(shè)計采用單體船型、前傾穿浪型首、方尾、圓舭線型、雙槳雙舵、3層上層建筑；尾部配登艇平臺，設(shè)無人機操作甲板。船型及主尺度見圖1。

圖1 三視圖及主尺度信息

3 船艇外形美學(xué)設(shè)計在本船上的應(yīng)用

3.1 設(shè)計理念和設(shè)計靈感

本船的外形設(shè)計需體現(xiàn)公安執(zhí)法特征。要求整體外形美觀大方，而又不失莊重威嚴(yán)。

結(jié)合上述外形設(shè)計要求，開展相關(guān)船艇外形美學(xué)設(shè)計。外形設(shè)計靈感來源于警車和警用頭盔。上層建筑頂層既參考警用頭盔的形態(tài)，同時又借鑒警用車輛的色彩搭配，參見圖2。

圖2 某公安指揮船幾何關(guān)系解析圖

3.2 船艇外形輪廓造型

整船外形尺寸線①、⑧、⑨呈穩(wěn)定三角形。

本船總長與設(shè)計水線以上部分最大高度之比約4.7（不含雷達(dá)桅），突顯快速性。考慮到本船的功能需求和16 kn的設(shè)計航速，該長高比較適合其功能定位。

本船的總長與船寬之比約為4.8。經(jīng)查閱中國船級社船舶記錄，類似船舶的統(tǒng)計資料基本分布在4.7～5.2，船寬較小會導(dǎo)致布置困難和穩(wěn)性不夠，船寬較大則會影響快速性。本船可較好地滿足船舶穩(wěn)性、快速性和總布置需求，同時視覺效果和諧。

3.3 上層建筑造型

上層建筑的整體外形設(shè)計是在保證功能艙室有效布置的前提下開展的，考慮到船舶浮態(tài)控制和重量分布需要，本船體的俯視圖與正視圖均運用對稱原理：首先，運用反復(fù)原理，使各層甲板的實際可見高度相等，保證上層建筑正視圖整體平衡；其次，上層建筑各層甲板首尾邊界②、⑦均運用漸層設(shè)計原理。羅經(jīng)甲板④模擬警用頭盔設(shè)計，帶有流線造型，將上層建筑的首尾線條巧妙地融合在一起；最后，一條平行于船體外部輪廓的舷檣線⑤將各層甲板連接在一起，為上層建筑整體外形提供有效的視覺支撐。

3.4 舾裝件造型與布置

本船舾裝件主要是考慮雷達(dá)桅的造型與尺度。雷達(dá)桅作為布置航行及信號設(shè)備的結(jié)構(gòu)，一般布置于船舶的最高處，其形式和布置直接關(guān)系到船舶整體外形美觀。

本船采用流線型桅，其所在的水平位置正處于整個船長的黃金分割點處，并與上建前端壁形成漸層設(shè)計。

3.5 船艇涂裝色彩以及標(biāo)識、徽標(biāo)的設(shè)計與布置

整體配色方案：主船體水線以下部分選用深紅色，主船體水線以上部分選用警用藍(lán)，其他船體和上層建筑采用白色。

羅經(jīng)甲板正面及舷側(cè)配LED高光警燈、警笛、探照燈及光電取證等警用執(zhí)法設(shè)備，較好體現(xiàn)了船舶的任務(wù)使命。

船舶正面及側(cè)面布置國徽、警徽及中英文公安標(biāo)識，充分體現(xiàn)了公安特色［4］。

4 三維外形造型設(shè)計流程及效果

本船三維建模軟件選用Rhino， 渲染軟件選用VRay。

Rhino具備更為優(yōu)秀的NURBS建模方式，也有類似于Autodesk 3ds Max的網(wǎng)格建模插件T-Spline。其發(fā)展理念是以Rhino為系統(tǒng)，不斷開發(fā)各種行業(yè)的專業(yè)插件、多種渲染插件等，使之不斷完善并發(fā)展成通用型設(shè)計軟件。此外，Rhino的圖形精度高，能輸入和輸出幾十種文件格式，所繪制的模型能直接通過各種數(shù)控機器加工或成形制造，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造及三維設(shè)計等領(lǐng)域［5］。

VRay是由Chaosgroup和Asgvis公司出品的一款高質(zhì)量渲染軟件，是目前應(yīng)用最為廣泛的渲染器之一，針對Rhino有專用插件。

三維外形造型設(shè)計流程見圖3，最終的渲染效果圖見圖4。

圖3 三維設(shè)計流程圖

圖4 最終渲染效果圖

5 結(jié) 論

在船舶外形設(shè)計過程中，注重船艇外形美學(xué)設(shè)計是船艇設(shè)計發(fā)展的必然趨勢。我們可以將船艇外形美學(xué)設(shè)計作為產(chǎn)品的創(chuàng)新引擎及塑造品牌的工具，將樸素的生產(chǎn)工藝和科研技術(shù)轉(zhuǎn)化為易于被市場接受的可視化效果，并能及時獲得市場信息反饋。同時，我們需要轉(zhuǎn)變設(shè)計和服務(wù)理念，從以往只注重船艇傳統(tǒng)功能，轉(zhuǎn)變?yōu)榇дw設(shè)計與咨詢服務(wù)并重。這對于船艇設(shè)計人員也提出了更高要求，需要其由普通的技術(shù)工程師轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲拇гO(shè)計師，從而設(shè)計出具有獨特氣質(zhì)和鮮明個性的船艇產(chǎn)品，更好地適應(yīng)廣大用戶和市場需求。

［參考文獻(xiàn)］

［1］ 王晨，王運龍.公務(wù)艇技術(shù)經(jīng)濟性評價指標(biāo)分析及論證［J］.船舶，2013（6）：1-3.

［2］ 于建中.船艇美學(xué)與內(nèi)裝設(shè)計［M］. 1版.上海：上海交通大學(xué)出版社，2011：35.

［3］ 顧一中.游艇郵輪學(xué)［M］. 1版.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2012：86.

［4］ 范海濤.色彩在船舶上的應(yīng)用與安全［J］.船舶，2009（5）：9-13.

［5］ 付璐.汽車造型設(shè)計美學(xué)概論［M］. 1版.北京：機械設(shè)計出版社，2014：90-91.