船艇外形美学在某公安指挥船外形设计中的应用

迟 健 吴慧敏 刘 琰

（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海 200011）

引 言

随着公务船的发展，船东对船艇外形的需求越来越高，仅能满足船舶基本性能的设计已很难适应市场需求。运用船艇外形美学的理论和方法，通过三维设计手段开展船艇外形美学设计，并将其直观展示给客户是船艇设计发展的必然趋势。

1 船艇外形美学概述

1.1 定义和研究对象

船艇外形美学是船艇设计与工业设计、环境艺术设计等学科相结合的学科，是设计美学的分支。

船艇外形美学的研究对象包括三个部分［1］：

（1）从设计本身出发，按照一定的设计理念，选取影响船舶外形的材料、结构、工艺、主题、色彩等组合方式。

（2）从设计过程出发，遵循美学规律和法则，包括发挥设计师的知识储备、性格特点、审美风格、美学理念、客户认知。

（3）从设计应用出发，考虑船舶用户的背景、使用习惯、操作流程、满足船舶布置及性能需求等。

1.2 船艇外形美学规律及基本概念

船艇外形美学规律包括对称性、比例与尺度的统一、反复与渐层原理、强调原理等［2］。

对称是通过轴线，以同形、同量形式出现的一种平衡状态。

比例即部分与部分、部分与整体的相对关系。如长短、大小、粗细、厚薄等尺度相对关系。常用的比例关系有等差数列、等比数列、黄金比例等。

反复是指相同或相似的构成单元以规律性逐次出现所获得的效果。渐层是一种渐次变化的反复形式。渐层必须以比例作为根本基础，同时包含韵律。

强调原理是指有意加强某一细节部位的视觉效果，使其在整体中更具有吸引力。

1.3 船艇外形美学设计的基本内容

船艇外形美学设计的基本内容［3］包括：

（1）船艇外形轮廓造型；

（2）主船体造型；

（3）上层建筑造型；

（4）舾装件造型与布置；

（5）船艇涂装色彩，设计与布置标识、徽标等。

1.4 船艇外形美学设计工具

设计前期，可采用手绘、平面二维设计等表现手法，具有简单快捷、容易修改的特点；设计过程中，一般使用三维设计软件建模，体现产品设计的整体空间感；设计后期进行材质赋予、渲染，并进行出图处理。

2 某公安指挥船船型概述

本船主要功能定位：用于长江水域水上突发事件的现场综合指挥、水上重点工程和重大活动的现场巡逻安保指挥。

船型描述：船型设计采用单体船型、前倾穿浪型首、方尾、圆舭线型、双桨双舵、3层上层建筑；尾部配登艇平台，设无人机操作甲板。船型及主尺度见图1。

图1 三视图及主尺度信息

3 船艇外形美学设计在本船上的应用

3.1 设计理念和设计灵感

本船的外形设计需体现公安执法特征。要求整体外形美观大方，而又不失庄重威严。

结合上述外形设计要求，开展相关船艇外形美学设计。外形设计灵感来源于警车和警用头盔。上层建筑顶层既参考警用头盔的形态，同时又借鉴警用车辆的色彩搭配，参见图2。

图2 某公安指挥船几何关系解析图

3.2 船艇外形轮廓造型

整船外形尺寸线①、⑧、⑨呈稳定三角形。

本船总长与设计水线以上部分最大高度之比约4.7（不含雷达桅），突显快速性。考虑到本船的功能需求和16 kn的设计航速，该长高比较适合其功能定位。

本船的总长与船宽之比约为4.8。经查阅中国船级社船舶记录，类似船舶的统计资料基本分布在4.7～5.2，船宽较小会导致布置困难和稳性不够，船宽较大则会影响快速性。本船可较好地满足船舶稳性、快速性和总布置需求，同时视觉效果和谐。

3.3 上层建筑造型

上层建筑的整体外形设计是在保证功能舱室有效布置的前提下开展的，考虑到船舶浮态控制和重量分布需要，本船体的俯视图与正视图均运用对称原理：首先，运用反复原理，使各层甲板的实际可见高度相等，保证上层建筑正视图整体平衡；其次，上层建筑各层甲板首尾边界②、⑦均运用渐层设计原理。罗经甲板④模拟警用头盔设计，带有流线造型，将上层建筑的首尾线条巧妙地融合在一起；最后，一条平行于船体外部轮廓的舷樯线⑤将各层甲板连接在一起，为上层建筑整体外形提供有效的视觉支撑。

3.4 舾装件造型与布置

本船舾装件主要是考虑雷达桅的造型与尺度。雷达桅作为布置航行及信号设备的结构，一般布置于船舶的最高处，其形式和布置直接关系到船舶整体外形美观。

本船采用流线型桅，其所在的水平位置正处于整个船长的黄金分割点处，并与上建前端壁形成渐层设计。

3.5 船艇涂装色彩以及标识、徽标的设计与布置

整体配色方案：主船体水线以下部分选用深红色，主船体水线以上部分选用警用蓝，其他船体和上层建筑采用白色。

罗经甲板正面及舷侧配LED高光警灯、警笛、探照灯及光电取证等警用执法设备，较好体现了船舶的任务使命。

船舶正面及侧面布置国徽、警徽及中英文公安标识，充分体现了公安特色［4］。

4 三维外形造型设计流程及效果

本船三维建模软件选用Rhino， 渲染软件选用VRay。

Rhino具备更为优秀的NURBS建模方式，也有类似于Autodesk 3ds Max的网格建模插件T-Spline。其发展理念是以Rhino为系统，不断开发各种行业的专业插件、多种渲染插件等，使之不断完善并发展成通用型设计软件。此外，Rhino的图形精度高，能输入和输出几十种文件格式，所绘制的模型能直接通过各种数控机器加工或成形制造，已被广泛应用于工业制造及三维设计等领域［5］。

VRay是由Chaosgroup和Asgvis公司出品的一款高质量渲染软件，是目前应用最为广泛的渲染器之一，针对Rhino有专用插件。

三维外形造型设计流程见图3，最终的渲染效果图见图4。

图3 三维设计流程图

图4 最终渲染效果图

5 结 论

在船舶外形设计过程中，注重船艇外形美学设计是船艇设计发展的必然趋势。我们可以将船艇外形美学设计作为产品的创新引擎及塑造品牌的工具，将朴素的生产工艺和科研技术转化为易于被市场接受的可视化效果，并能及时获得市场信息反馈。同时，我们需要转变设计和服务理念，从以往只注重船艇传统功能，转变为船艇整体设计与咨询服务并重。这对于船艇设计人员也提出了更高要求，需要其由普通的技术工程师转变为真正的船艇设计师，从而设计出具有独特气质和鲜明个性的船艇产品，更好地适应广大用户和市场需求。

［参考文献］

［1］ 王晨，王运龙.公务艇技术经济性评价指标分析及论证［J］.船舶，2013（6）：1-3.

［2］ 于建中.船艇美学与内装设计［M］. 1版.上海：上海交通大学出版社，2011：35.

［3］ 顾一中.游艇邮轮学［M］. 1版.武汉：华中科技大学出版社，2012：86.

［4］ 范海涛.色彩在船舶上的应用与安全［J］.船舶，2009（5）：9-13.

［5］ 付璐.汽车造型设计美学概论［M］. 1版.北京：机械设计出版社，2014：90-91.