基于仿生学的游艇造型概念设计

王小亮

（渤海船舶职业学院，辽宁兴城125105）

基于仿生学的游艇造型概念设计

王小亮

（渤海船舶职业学院，辽宁兴城125105）

我国“十二五”发展规划中，明确指出要努力培育以游艇、游轮等为载体的高端旅游市场，大力发展旅游装备制造业。但目前我国游艇制造企业与国外的知名游艇厂商还有差距，尤其在游艇设计方面差距更大。针对游艇设计领域现况，提出在游艇造型设计中引入仿生学的理念，从形态、功能、结构、色彩等角度出发，设计出造型新颖又功能强大的概念游艇，为游艇造型设计提供指导和借鉴。

游艇造型；仿生学；概念设计

0 引言

进入21世纪，随着世界经济的飞速发展和人民生活水平显著提高，游艇不再是亿万富豪独有的玩具，正逐渐进入人民大众的生活。一些发达国家各种用途的游艇需求与日俱增，在我国也逐渐兴起了“玩游艇”的热潮。然而，一段时间之后，人们就会厌倦了规规矩矩的驾驶游艇，逐渐对其失去了新鲜感，然后大部分时间将之停靠在泊位上。因此，应研究制造一种像鱼儿一样既能畅游海面，又能潜入海底的新型游艇，满足游艇玩家的需要。

针对人们对游艇造型个性化、功能多样化的需求，将仿生学的理念引入游艇造型设计中，大胆创新，设计出具有流畅线条、简约美观、动感时尚的造型而又功能强大的概念游艇，为超级游艇家族增添一名造型独特的新成员。

1 国内外现状

全球金融危机爆发以来，全球经济和制造业陷入困境，众多商船制造企业因缺少订单而导致破产倒闭。但和全球经济疲软形成鲜明对比的，超级游艇市场在过去几年里整体势头保持良好。世界知名的游艇制造企业近年来的超级游艇定购量逐年增加，企业发展呈现稳健增长态势。

我国“十二五”发展规划中，明确指出要努力培育以游艇游轮等为载体的高端旅游市场、大力发展旅游装备制造业。国家发改委也鼓励发展豪华游艇设计制造及配套产业，在此形势下我国游艇设计制造业迅猛发展。但目前我国游艇制造企业与国外的知名游艇厂商还有差距，尤其在游艇设计方面差距更大。国内设计人员的设计经验欠缺，设计方案平庸、老气，极少有设计师能打破常规设计出新颖、精巧的造型。因此，我国的游艇制造企业大多聘请国外设计师，或者是直接购买国外设计师的设计方案，还有部分是直接剽窃国外的优秀设计，这将致使国内游艇设计水平与欧美越拉越大。

2016年3 月5日李克强总理在政府工作报告中指出：“创新是引领发展第一动力，必须摆在国家发展全局的核心位置，深入实施创新驱动发展战略”。要实现中国游艇设计制造业的健康可持续发展，就必须寻求在设计上的创新或突破。

2 游艇造型概念设计具体流程

2.1 仿生对象的选择

目前，仿生游艇造型多与海洋生物有关。由于它们生存的环境与游艇航行及停靠的背景环境相似，而且它们的身形及运动姿态，与游艇的造型及内涵要素也非常契合，所以海洋生物成为游艇设计最常仿照的对象。

本设计的仿生对象选取被人称为“水下魔鬼”的古老鱼类——蝠鲼，如图1所示。因其定位为采用仿生学的多功能游艇概念设计，所以在选择仿生对象时，应在提取形态、色彩特征的同时，对其功能、结构特征加以提炼，使其融入游艇的设计中。

图1 蝠鲼

2.2 仿生特征的提取

2.2 .1形态仿生

提取蝠鲼在海中优雅飘逸的游姿和凌空出世的整体形态要素，进行变形及抽象化处理，用简洁流畅的线条表达，演变成游艇的流线型造型，展现游艇极具韵律感的优美形态；再把突起的眼睛形象和游艇的功能相关联，演变出游艇的照明及声呐系统；然后将鱼鳃和尾鳍等的具象外形加以提炼，设计成游艇的喷水推进系统的进水口和喷水口，巧妙地将外观形态和游艇的功能部件相结合。

2.2 .2功能仿生

蝠鲼可潜行海底，又能游弋在海面，还有腾跃出海面借助风力滑翔的特性，为拓展游艇功能提供了灵感。因此功能仿生方面，可以提取蝠鲼三种不同的运动姿态，丰富游艇功能，设计出具有水下潜行、水面航行及迎风跳跃滑翔等多种功能的超现代仿生游艇。

2.2 .3结构仿生

蝠鲼的鱼骨为中空的软骨结构，强度和韧性极高，可承受其潜行海底时，数百米海水的巨大压力，及跃出海面下落后，击打水面产生的巨大冲击力。仿造蝠鲼的鱼骨结构特点，用先进复合材料制造游艇的耐压壳体及承力梁，可满足艇体在极端条件下的强度要求。

2.2 .4色彩仿生

蝠鲼的躯体背面大多为黑色或灰蓝色等较深的颜色，这可以帮助它吸收海面阳光带来的热量，维持体温，同时在它潜入海底时充当保护色。腹部表皮为白色，可降低热量的散失。游艇的配色可仿照蝠鲼，艇体水线之上设计成深色的太阳电池板，为游艇提供澎湃的动力，水线之下则涂装成白色。

2.3 游艇主尺度参数

艇名：“魔鬼鱼”号，英文名“Devil Ray”；

总长Loa=32m； 设计水线长Lwl=30m；

型深T=4.2m； 型宽B=6.9m；

设计吃水D=2.15 m；

排水量Δ=240 t；

推进系统：喷水推进系统；

最高船速≥50 Kn； 水下航速≥12 Kn；

续航距离≥300 n mile；

航区：沿海航区； 船员：4人；

乘客：8人。

2.4 游艇方案设计

2.4 .1草图绘制阶段

分析、提炼其整体或局部特征应用到游艇设计中，形成初始设计方案。此阶段要进行大量的草图绘制，从中选取理想的方案，如图2所示。确定方案后，进一步优化方案，并考虑所用制造材料特点，结合施工工艺对方案的细节进行处理。

图2 草图方案

2.4 .2建模阶段

优化方案之后，进一步处理细节，再用Auto CAD、3D Maxs、Rhino等软件完成建模，如图3所示。

图3 三维建模

2.4 .3最终效果图

运用3D Maxs里面的灯光系统和VRay材质系统对模型进行渲染。再运用Photoshop等软件完成效果图的最后处理，得到最终效果图，如图4所示。

图4 最终效果图

2.5设计说明

“魔鬼鱼”号是一艘多功能运动型游艇，整体设计彻底颠覆了传统游艇一贯的设计风格。游艇从造型、功能、色彩、材料、结构、动力及配置等各个方面，都能给人一种新奇、酷炫的感官体验。

2.5 .1造型设计

由于采用先进复合材料作为游艇艇身材料，应用真空导流技术的RTM成型工艺，可以实现优美的流线型造型。因此在艇身造型设计时，提取蝠鲼整体形态要素，进行变形及抽象化处理，用简洁流畅的线条表达，演变成游艇的流线型造型，展现游艇极具韵律感的优美形态；然后将鱼鳃和尾鳍等的具象外形加以提炼，设计成游艇的离心涡轮喷水推进系统的进水口和喷水口，巧妙地将外观形态和游艇的功能部件相结合。

2.5 .2功能设计

该艇主要航线为沿海航区，具有水面游览、迎风跳跃滑翔、水下潜行观光等多种功能。

水面游览模式：如其它豪华游艇，在水面航行，舒适平稳。游艇水线以上敷设超薄太阳能电池板，既能为动力系统提供强大电力，又能逐块折叠打开，实现舱室内部通风和增强采光，让人们可以直接享受轻柔的海风、观赏沿岸秀美风光。同时也可透过底部观景窗欣赏到水中海洋生物的千姿百态。

跳跃滑翔模式：尾部离心涡轮喷水推进系统在强大动力的驱动下，带动游艇达到最高航速，同时启动氢-氧燃料电池装置，当高功率蓄电池充满电力后，发动机瞬间输出最大功率，向上拉起操纵杆，调整喷水推进器倾斜角度，辅以艏部下方喷水推进器，可以把游艇推向空中最高达3米，并迎风短距离滑翔。艇身落向海面时，还可在承力梁超强弹性作用下，缓冲游艇底部受到的冲击力，并连续向前跳跃，让人们体验飞一般的刺激感觉。

水下潜行模式：如果腾空之后，调整入水角度，这艘游艇又能掉头向下，以快速俯冲的方式进入水下，即进入水下潜行模式。潜水模式可以让人体验到水下世界特有的宁静，还透过底部观景窗可以欣赏到瑰丽多彩的海底世界。水下停留一定时间，在获得一定速度之后，往回拉操控杆，游艇即可跃出水面。

2.5 .3色彩设计

游艇主体涂装为浅银灰色和黑色，具有极强的科技感、速度感及神秘感。其中太阳能电池板及舷窗的黑色与艇体主体结构的银灰色，形成鲜明对比，在给人强烈的视觉冲击力的同时，还能让人感到稳重和安全。此外，天蓝色的照明灯饰，对大面积的色块进行了分割，增添了一丝动感和活泼。内装主体采用乳白色，体现出简约、整洁的气质，休息室内应用暖色木纹以突出温馨舒适的氛围。

2.5 .4材料及结构设计

该艇主体100%使用先进复合材料，既减轻了游艇重量，又能提高速度，还能保证极高的结构强度。底部承力梁采用凯夫拉纤维制造，利用其高强度及弹性以缓冲滑翔跳跃时游艇底部受到的冲击力。双层壳艇体采用PVC泡沫夹芯结构，减少了实心艇体所具有的共振传声特性，还可承受跳跃滑翔时的巨大冲击力及水下压力。

2.5 .5动力系统及航行模式设计

游艇配备太阳能光伏发电和氢-氧燃料电池发电装置来为全艇提供能源，并真正做到绿色环保。当处于水面游览模式时，主要以太阳能发电来驱动离心涡轮喷水推进系统，可以达到30节巡航速度；处于水下潜行模式则靠氢-氧燃料电池产生的电力驱动，最高可以达到12节航速。当两套动力系套同时启动，可以达到50节的最大航速，向上拉起操纵杆，并调整喷水推进器倾斜角度，即可进入跳跃滑翔模式。

2.5 .6内部配置设计

游艇内部为驾驶员和乘客配备类似赛车座椅，并且加装安全带，可以在高速行驶及连续跳跃滑翔时最大限度地保护乘客。游艇内还装备有GPS设备和iPod播放器和为乘客提供导航和娱乐服务，并设有卫星WiFi接收装置，能实现游艇与陆地间的网络实时互通。此外，游艇底部还配备了水下监控摄像机，不但能让艇上乘客透过观景窗欣赏到绚丽的水下风光，还能让更多人通过网络观看到水下实时传回的画面。

3 结论

以仿生学理论为指导，以海洋生物“蝠鲼”为仿生对象，设计的造型新颖而又功能强大的概念游艇，旨在打破常规的游艇造型设计模式，提出游艇设计新思路，为以后的游艇造型设计指明方向。

[1]张伟,李长如,赵心宇.国内外游艇产业发展状况及问题分析[J].海洋经济,2013(3):16-20+50.

[2]郑刚强,王晨宇.90 ft-128 ft大型系列化游艇设计研究与实践[J].湖北美术学院学报,2015(3):80-84.

[3]郑刚强,葛璐璐,李颂.游艇概念设计方法与技术研究[J].艺术与设计(理论),2012(5):128-130.

[4]王充,刘月琴,陈超核.100 ft豪华游艇典型舱室噪声预报与控制[J].船海工程,2016(1):26-31.

［责任编辑：陆丽娜］

Concept Design of Yacht Modeling Based on Bionics

WANG Xiaoliang
(Bohai Shipbuilding Vocational College,Xingcheng 125105,China)

In the"12th Five-Year" development plan of China,it is pointed out that it is necessary to make efforts to cultivate high-end tourism market with yachts,cruise ships and other carriers,and to develop tourism equipment manufacturing industry vigorously.However,there is still a gap between China's yacht manufacturing enterprises and foreign famous yachtmanufacturers,especially in yacht design.According to the status of yacht design field,the paper proposes the introduction of Bionics concept in the design of the yacht. Starting from the point of view of form,function,structure,color and so on,concept yacht is designed with the feature of novel and powerful function to provide guidance and reference for the future modeling design of yacht.

yachtmodeling;Bionics;concept design

U 674

A

2095-5928（2017）03-49-04

10.16850/j.cnki.21-1590/g4.2017.03.015

2016-12-15

王小亮（1984-），男，辽宁葫芦岛人，讲师，学士，研究方向：船舶与海洋工程及工业设计。