某型库区综合保障船的外观设计方法与应用

窦晓亮 胡始弘

（中国船舶及海洋工程设计研究院 上海200011）

引 言

密云水库综合保障船是集执法指挥、环境监测、接待观光于一身的多功能综合性船舶。现役水库内工作船建于20世纪70年代，服务年限久远，设备陈旧，已不适用当前水库管理要求。新造船不仅在能效、环保、设施各方面都作了极大的提升，在外观造型方面也提出了向精品化、高端化、个性化船舶靠拢的要求。

然而外观造型的好坏往往建立在人们主观感性的评价之上，难以用标准化方法来衡量，克服纯感性船舶外观设计的缺陷，寻找到符合船舶特征的外观设计的基本方法是本研究的目的所在。

1 船型概述

密云水库综合保障船采用全焊接式钢质船体及铝合金上层建筑、单层连续甲板、长艏楼、全景驾驶室、前倾艏柱、方艉设计。船舶总长35.4 m、型宽7 m、设计吃水1.3 m、排水量约160 t、最大航速18 kn、全船定员56人。主甲板设有前后甲板、执法指挥室、会议室以及会议控制室等。艏楼甲板设有观光区域、驾驶室和休息室。

2 全局造型设计

2.1 外观形态构思

本船外观形态主要参考公务船和游艇的设计理念，分别对两者外观特点进行分析如下：

（1）公务船作为执法船只，必须符合国家执法部门公正、庄严的形象，外形多用直线、斜折线、折角等设计元素体现船只的厚重、刚毅、稳重感。上层建筑群多设置在中前部，视觉稳定性强。

（2）豪华游艇［1］为体现其整体的快速感和动态感，在外形设计中多采用流线、斜直线和圆弧曲线代替尖锐的折角或折线。为满足高速航行的需要，考虑风阻对空气动力学的影响，通常设计超长船首，视觉焦点设置在中后部居多。

图1 公务船外形特点

图2 游艇外形特点

从上述分析可以看到，虽然两种船型的外观设计方法不同，但从使命任务来看，相比于观光游览的功能，该船更侧重水上执法的属性。因此，以公务船外观为主体基调，把整体的视觉焦点放置在船中前部，并在细节处加入游艇造型常用的流线、斜直线、圆弧线等技法来体现韵律，是本船外观形态的基本设计思路。

2.2 外观造型设计

船舶外观不能以纯感性思维作为设计依据。借鉴建筑设计、艺术设计、工业设计的理论知识和设计方法，形成适用于本船造型的方法：

（1）黄金比例法

黄金比例［2］是最被人知的美学原理。其基本的定义是：把一条线段分割成为两部分，使较长部分与全长的比值等于较短部分与较长部分的比值。其比值的近似值为0.618。根据黄金比例原则与上述提到中前部视觉焦点的观点可以得知，沿船长方向，距船尾约21.8 m处为本船黄金分割线，是本船的视觉高点。

图3 黄金比例法和三角形原则

（2）三角形原则

三角形最基本的艺术特性是稳定和坚固，在船舶等水上建筑物的运用中更是凸显了三角形的特性［3］。从外轮廓看，经由船舶最高点、首和尾的顶点，以及各层甲板端点连接形成的正三角形造型稳定，表现出极富扩张力的体积感。

（3）空间划分法

空间划分分为横向划分和纵向划分。本船横向划分以主甲板弧线、舷墙弧线、上层建筑分层线作为参考。主甲板弧线艉部平滑，艏部微微上升，明快且活泼，与上层建筑平边线的组合，使船舶形象在感官上更为修长。纵向划分以上层建筑艏艉端壁作为参考。采用斜直线的设计，使上层建筑群艏艉端壁按一定比例倾斜，并趋向集中于黄金比例线上，使外观造型挺拔而又力度［4］。

图4 空间划分法

3 局部造型设计

为给相同功能的船舶赋予不同的性格，我们需要在船舶外观细节处进行个性化设计，

细节设计时一定要注意细节与细节之间、细节与整体之间的协调和统一［5］。密云水库综合保障船的透视图与侧视图如图5和图6所示。

图 5 密云水库综合保障船透视图

图 6 密云水库综合保障船侧视图

本船在细节处的设计有如下几点考虑［6］：

（1）上层建筑前脸

船舶的外部形象与船舶所在地理环境有着密不可分的联系。硬朗的折角型前脸显然与该船所处柔美的自然环境不相符。为使建筑物变得柔和，本船采用圆弧型前脸设计，弧形前脸与相邻的两个舱壁之间形成自然过渡，在光影效果中淡化了面与面之间的反差。一方面可以实现空间的自然过渡和转换，另一方面可强化上层建筑的视觉形象。

（2）屋顶

屋顶设计借鉴了游艇设计中流线、曲线、圆弧线的设计手法，驾驶室前部和整个罗经甲板处都留有大面积屋顶，硕大的屋顶经过曲面圆弧处理，使其变得轻巧、自然、富有生气。从正面视图看，屋顶类似于梁拱的设计能够加快雨水在屋顶面上的流速从而保护屋顶。

（3）桅杆

桅杆相对于整船所占比例很小，但因其所处位置特殊且形态样式多变，在造型设计中有着很重要的作用。本船采用轻巧、灵活的单桅形式，桅杆主体是由下至上逐渐变细的椎体。为在视觉上体现各层之间的统一和速度感，桅杆主体向后倾斜，且桅杆最高点与上层建筑各层前端边界均在一条斜线上。

（4）斜撑

本船为单层连续甲板，长艏楼设计，艏楼甲板长占全船总长的三分之二，且主甲板以上各层均设有外走道，上层建筑中后部应设有舷墙作为支撑件满足结构强度要求。支撑件采用前倾构形，与后倾的舱室前端壁呼应，彰显力量之美。

（5）栏杆

本船首部区域的栏杆并非采用传统的垂直式栏杆而设计成外飘形式，与艏柱的倾斜角保持一致。从感官上看，栏杆是艏柱的自然延伸，整体感觉更佳。

4 色彩造型设计

色彩搭配在船舶的外观造型设计中有着至关重要的作用，合理的色彩搭配能够增加船舶的协调性与美感，给人以亲切、安全的感受。为在色彩搭配的过程中，使整体画面呈现出稳定的感觉，视觉设计师们对色彩进行了角色的分类，即主角色、配角色、背景色和点缀色。［7］

另外，考虑该船本身主要特点和用途、系列船型的色彩风格、所处区域人文地理环境［8］以及船东企业文化宣传四个方面，最终形成本船的色彩造型：

（1）密云水库素以山灵水秀、湖面辽阔而著称，湖蓝色的水面与天蓝色的天空是衬托水库中船舶的天然背景色。

（2）主体色是本船整体的基调色，整个环境的视觉中心。上建与船舷是完全裸露在湖面之上的建筑物，明亮的大面积白色色块作为本船的基调色，既保延续了前置船的整体风格，又能够瞬间抓住观察者眼球。纯白色有着纯净、洁白、明亮的寓意，象征着公正与严明，是执法公务船型常用的主要颜色。

（3）船东元素是色彩设计中的重要考量依据。我们发现蓝色在船东的宣传文件、企业文化、注册商标上，均有大面积的利用。因此，我们选用正蓝色作为配角色的色彩元素。配角色常设置在主体近旁，能够衬托和突出主体。为使大面积白色色块不显单调，本船在船舷留白处加入文字和色带的设计，使外形修长、灵动且富有生气。另外，主甲板与驾驶甲板的建筑上，布置大开口整齐排列的方窗，在晴空万里的湖面上呈现淡蓝色也是配角色的重要组成部分。

（4）点缀色是小范围内强烈的颜色，能够使画面整体更加鲜明生动。通常，船舶中的防撞轮胎、救生圈、救生艇、舷灯、铭牌灯都可作为点缀色。本船配备的救生圈正是作为整体画面的点缀色来使用。橙色既是规范规定的安全设备警示色，又挂于白色外墙之上，与之鲜明对比，使船舶整体更为生动、协调。

主要色彩的联想形参见下页表1，最终形成渲染效果图如下页图7所示。

表 1 主要色彩的联想形

图 7 密云水库综合保障船渲染效果图

5 结 语

本文以密云水库综合保障船为对象，运用建筑设计、工业设计、艺术设计等多学科的理论知识和设计方法，提出了船舶外观设计的基本方法，避免了以纯感性方法进行船舶外观设计所带来的缺点。对同类型船舶的外观设计，具有一定的参考意义。