（设计艺术学专业论文）游艇外观设计与材料工艺关系研究.pdf

r e s e a r c ho nr e l a t i o n s h i pb e t w e e ny a c h t s t y l ed e s i g n a n dm a t e r i a lt e c h n o l o g y b y c h e nx i a o w e i b e ( u n i v e r s i t yo fj i n a n ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fl i t e r a t u r e m d e s i g n i n t h e g r a d u a t es c h o o l o f h u n a nu n i v e r s i t y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rx i a 0d i h u m a y , 2 0 1 1 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 日期：fj 年d , 9 如日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“4 ) 作者 导师 期：y 纠年j 月枷日 期：竹年丁舢日 游艇外脱设汁j 材料t 艺= 灭系研究 摘要 产品制造材料及其工艺特性对于产品设计影响极大，尤其是产品造型设计， 对材料工艺进行研究对于产品设计意义重大。在游艇设计中，设计师用多种不同 材料进行外观设计，不同材料适应于不同加工工艺，形成不同设计效果。关于游 艇外观设计与材料工艺关系研究对于游艇设计有着极大参考价值和指导意义。 通过对设计和材料关系研究可以得出：材料与设计的关系研究主要反映在产 品功能特性与材料固有特性的匹配和材料工艺特点对于产品造型设计的制约。对 于前者，论文选取了目前游艇制造两大主要材料一一金属材料和复合材料进行研 究，将两者特性与游艇功能要求进行比较，得出各自优势和劣势，分析了两者能 够成为游艇制造材料原因，分别适合于何种游艇制造。论文在对工艺和设计关系 研究方面主要是对复合材料手糊工艺进行研究，论文首先从特征识别和造型特征 线角度出发对游艇造型进行分析和表征然后分别从造型与分模、造型与脱模、特 征与工艺关系三个方面进行阐述。对于各个方面阐述，论文都落实到特征线层面， 分析在各个工艺阶段，如何处理特征线会实现更好的工艺效果，这个分析过程还牵 扯到许多功能方面因素。论文还将所得结论结合游艇设计程序，为游艇设计提供 指导并应用与相应项目。 游艇制造材料有很多种，主要是金属材料和复合材料，两者在不同船型有着 各自优势，恰当配合使用可以取得良好设计效果。对工艺特点进行相关研究可以 帮助设计人员了解设计的限制条件，指导设计师在适当时机同工程人员进行设计 评价，设计出满足工艺性要求的优异产品。 关键词：游艇造型；材料工艺；复合材料；手糊成型；特征识别 n 硕i ：学位论文 a b s t r a c t p r o d u c tm a n u f a c t u r i n gm a t e r i a l sa n dt e c h n o l o g y c h a r a c t e r i s t i c sh a v eg r e a t i m p a c to np r o d u c td e s i g n ，e s p e c i a l l yi np r o d u c ts t y l ed e s i g n i ti so fg r e a ts i g n i f i c a n c e t om a k er e s e a r c ho nt h ec o r r e s p o n d i n gm a t e r i a lt e c h n o l o g y i ny a c h td e s i g n ，d e s i g n e r s c a nd e s i g nw i t hav a r i e t yo fd i f f e r e n tm a t e r i a l sw h i c ha r ea p p l i c a b l et od i f f e r e n t t e c h n o l o g y , g e n e r a t i n gd i f f e r e n td e s i g ne f f e c t r e s e a r c ho nr e l a t i o n s h i pb e t w e e ny a c h t s t y l ed e s i g na n dm a t e r i a lt e c h n o l o g yh a sg r e a tr e f e r e n t i a lv a l u et oy a c h td e s i g n t h r o u g ht h er e s e a r c ho nr e l a t i o n s h i pb e t w e e nd e s i g na n dm a t e r i a l sw ec a ns e e - t h er e s e a r c ho nr e l a t i o n s h i pb e t w e e nd e s i g na n dm a t e r i a l sf o c u s e so nt h em a t c h i n go f p r o d u c tf e a t u r e sw i t ht h ei n h e r e n tc h a r a c t e r i s t i c so fm a t e r i a la n dt h ec o n s t r a i n t st h a t m a t e r i a lt e c h n o l o g yc h a r a c t e r i s t i c sl i m i ty a c h ts t y l ed e s i g n f o rt h ef o r m e r ，t h ep a p e r s e l e c t st h ec u r r e n tt w om a j o r y a c h tm a t e r i a l s - m e t a lm a t e r i a l sa n dc o m p o s i t e m a t e r i a l s ，c o m p a r i n gf e a t u r e so fm e t a lm a t e r i a l sw i t hf u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t so f y a c h tt ot a k ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fe a c hm a t e r i a l s ，a n a l y z i n gt h er e a s o n w h yt h e yc a nb eu s e dt om a n u f a c t u r ey a c h ta n d w h a tk i n do fy a c h tt h e ya r es u i t a b l et o m a n u f a c t u r e i nt e r m so fr e s e a r c ho nr e l a t i o n s h i pb e t w e e n t e c h n o l o g ya n dd e s i g n ，t h e r e s e a r c hf o c u si sh a n dl a y 。u p p r o c e s so fc o m p o s i t em a t e r i a l s f i r s t l y , t h ep a p e r a n a l y z e sa n dc h a r a c t e r i z e st h ey a c h ts t y l ef r o mt h ep e r s p e c t i v eo ff e a t u r er e c o g n i t i o n a n ds t y l ec h a r a c t e r i s t i cl i n ea n dt h e ne l a b o r a t e sf r o ms t y l i n ga n dp a r t i n g ，s t y l i n ga n d s t r i p p i n g ，s t y l i n ga n dt e c h n o l o g y f o rt h e s ea s p e c t s ，t h ep a p e rh a v eb e e ni m p l e m e n t e d t ot h ef e a t u r el i n el e v e l ，a n a l y s i s i n gh o wt od e a lw i t hf e a t u r el i n ec a na c h i e v eb e t t e r p r o c e s sr e s u l t s ，i n v o l v i n gi nm a n yf u n c t i o n sf a c t o r s t h ep a p e ra l s op r o v i d e sg u i d a n c e f o ry a c h td e s i g na n da p p l i e st ot h ec o r r e s p o n d i n gp r o j e c tc o m b i n i n gt h ec o n c l u s i o n w i t hy a c h td e s i g np r o c e s s m a n ym a t e r i a l sc a nb eu s e dt om a n u f a c t u r ey a c h t s ，p r i m a r i l ym e t a lm a t e r i a l sa n d c o m p o s i t em a t e r i a l sw h i c hh a v ed i f f e r e n ta d v a n t a g e si nd i f f e r e n ts h i pw i t ht h e a p p r o p r i a t eu s et oa c h i e v eg o o dd e s i g nr e s u l t s i tc a np r o v i d eh e l pt od e s i g n e r st o l e a r nd e s i g nc o n s t r a i n t sa n dg u i d a n c et oe v a l u a t i o nd e s i g nw i t ht h ee n g i n e e r i n gs t a f f a tt h ea p p r o p r i a t et i m et h a tr e s e a r c ho nt h ec h a r a c t e r i s t i co fm a t e r i a l t e c h n o l o g y w h i c hc a nh e l pt od e s i g nm o r ee x c e l l e n tp r o d u c t s k e yw o r d s ：y a c h t ss t y l e ：m a t e r i a l st e c h n o l o g y ；c o m p o s i t em a t e r i a l sh a n dl a y p r o c e s s ；f e a t u r er e c o g n i t i o n i i i 淅经外脱设计j 材料t 岂关系研究 目录 学位论文原创性声明i 学位论文版权使用授权书i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论1 1 1 论文研究的背景1 1 1 1 材料技术的进步对设计的极大推动1 1 1 2 游艇市场的繁荣及国内游艇设计2 1 1 3 游艇材料工艺与游艇设计4 1 2 论文研究框架5 1 2 1 相关研究成果5 1 2 2 论文研究框架6 第2 章游艇造型特征分析8 2 1 游艇造型8 2 1 1 游艇； 2 1 2 船室与船壳。1 0 2 2 游艇造型特征1 1 2 2 1 模式识别与特征1 1 2 2 2 特征分类1 2 2 2 3 游艇造型特征分析1 2 2 3 游艇造型特征线1 7 2 3 1 造型特征线1 7 2 3 2 游艇方案设计过程中线的分析1 8 2 3 3 游艇造型特征线的获取2 1 第3 章游艇造型设计与材料关系研究2 5 3 1 材料与设计关系研究2 5 3 1 1 设计系统与材料要素2 5 3 1 2 材料特性与材料规划理论2 6 3 2 功能要求与材料固有特性关系3 0 3 2 1 游艇外观设计功能要求分析3 0 3 2 2 游艇外观材料功能特性分析3 2 l v 硕f j 学位论文 3 3 材料工艺特性与造型设计关系3 6 3 3 1 游艇制造工艺过程一3 7 3 3 2 游艇造型与分模4 0 3 3 3 游艇造型与开模4 4 3 3 4 游艇造型特征工艺分析4 5 3 3 5 游艇设计信息传递5 5 3 3 6 小结5 6 第4 章游艇造型与材料工艺关系应用6 0 4 1 项目背景6 0 4 2 方案初步设计6 0 4 3 方案优化设计6 2 结论6 7 参考文献6 9 致谢7 3 附录 游艇造型认知实验一7 5 v 硕l ：学位论文 1 1 论文研究的背景 第1 章绪论 1 1 1 材料技术的进步对设计的极大推动 人造物的历史就是一部材料发展的历史，人类文明发展过程表明，材料与人 类的出现、进化和发展有着密切的联系。生产中所用材料的性质直接反映人类社 会文明发展状况：石器是人类社会第一个社会形态的分野，打制石器标志着人类进 入文明时代，并且能够实现一定程度的标准化，磨制石器的发明带人们进入了新 石器时代；青铜器是奴隶社会的主旋律，也为后世留下了诸多叹为观止的艺术品： 随后铁器登上文明舞台，人们用新农具创造了封建社会的文明；进入近代以来， 新材料新工艺的发现极大地促进着社会文明的进步，同时也促进着设计的进步。 人类文明的发展史也可以认为是人类利用材料资源和挖掘材料资源的历史【。 科学技术的发展使现代新型材料不断出现并得到广泛应用，对现代产品形态 设计有着极大的推动作用【2 j 。例如下图左侧就是设计师f a b i on o v c m b r e 在米兰展 出的a b a r t h 椅子，采用聚碳酸脂和铝作为材料，新材料赋予了传统产品新感觉。 材料的回收再利用是目前设计界一股潮流，许多设计师也从材料的再利用角度进 行设计，而将某种材料应用于一个新领域也可以给人耳目一新的感觉，比如下图 中间就是将回收来的软木酒塞应用于座椅设计的例子，而下图右是将回收来的地 毯应用于座椅设计( 见图1 1 ) 。 图1 1 不同材质赋予产品不同感觉 图片来源：比尔王工业设计论坛 近年来材料科学技术取得了巨大进步，使得传统产品在集成了更多功能同时 也具有了新的视觉和触觉体验，也为设计师施展自己的才华提供了更为广阔的空 间。尤其是复合材料对于设计的推动作用更为明显，复合材料本身就是设计对象， 游艇外观设计4 j 材料t 芝关系研究 它的多方面特性可以成为可以成为材料科学家的设计对象，材料科学家可以通过 组元的选择，界面工程的研究为复合材料量身打造功能特性，日益增多的表面处 理手法也为复合材料的感觉特性设计提供了很多途径。在飞机、车身设计中广为 应用的碳纤维具有强度高、刚性好、抗疲劳、耐振动等特异性能，成型也较为方 便，已成为众多国家发展工业的首选，用碳纤维制成的车身重量轻、刚性好，汽 车造型风格也将随着新材料的应用发生相应的改变 1 1 2 游艇市场的繁荣及国内游艇设计 游艇是海洋文化的象征，是一种水上娱乐用消费品，它集航海、运动、娱乐 休闲等功能于一体，满足个人及家庭享受生活的需要，游艇的数量可以在一定程 度上反映一个国家或地区的富有程度。在发达国家，私人游艇十分普及，平均每 1 7 1 人拥有一艘。挪威、芬兰、新西兰等地平均每6 至7 人就拥有一艘游艇，荷 兰平均每1 0 人一艘，丹麦平均每1 5 人一艘，连内陆国家瑞士也达到了平均每6 9 人一艘的水平。美国现在共有大小游艇l7 0 0 万艘，平均每1 6 人拥有一艘。而在 我国，平均每1 3 0 万人才有一艘。 奢侈品全球市场调查显示，2 0 0 9 年以后，世界奢侈品市场出现六年来的 第一次衰退，在整体低迷的情况下，中国的奢侈品市场在逆市情况下上扬成为世 界奢侈品市场新希望，世界游艇市场同样将目光落在中国市场上1 3 】。同时游艇产 业对于其上下流的产业链具有极大的带动作用，游艇产业将会直接带动大约7 0 个细分行业的发展，其中受游艇产业带动最大的行业有化工、机械、电子、家私 制造、特种钢等。作为制造业大国，理应在这个时候紧紧抓住游艇业发展的大好 时机将其做为国家经济增长新的增长点，同时带动其上下游产业共同发展，进一 步拉动国民经济。 图1 2 游艇展实况 图片来源：2 0 0 9 年深圳大梅沙游艇展 游艇行业在旅游产业带动下将迎来新的发展契机。2 0 0 9 年1 2 月1 日，国务 院下发关于加快发展旅游业的意见，首次提出把旅游业培育成国民经济战略性 2 硕j j 学位论义 支柱产业，并作为新兴产业和经济增长点加以培育扶持。2 0 0 9 年1 2 月3 1 日， 国务院关于推进海南国际旅游岛建设发展的若干意见发布，建设海南国际旅 游岛成为国家的重大战略部署，而游艇旅游则是海南国际旅游岛的重要组成部分。 国务院发展旅游业意见的正式出台和海南国际旅游岛国家战略的实施，将给处于 起步阶段的我国游艇产业带来极大的发展机遇，对促进我国游艇产业的新一轮发 展具有极其重要的意义。目前我国已有多地建起了游艇俱乐部，定期举办游艇展 ( 见图1 2 ) 。 游艇经济经过近两三年的积极推动，从悄无声息的发展，开始浮出水面，并 登堂入室，开始引起国家的关注和重视。游艇的神秘面纱正在逐步揭开，未来几 年，游艇将成为中国一项蓬勃发展的广受欢迎的水上休闲生活和运动，但是就目 前我国游艇行业发展而言还存在着比较多的问题，阻碍着游艇行业的发展。就软 件方面而言，西方游艇工业有着完善的制造、销售、维修、服务、金融、保险等 综合配套体系，而相比而言国内游艇配套设施建设还不够完善，在行业协助、政 府指导、法规完善等方面都很欠缺。就硬件方面而言，国内游艇业的研发设计水 平还有很大不足，在造型上，国内游艇的外型设计缺乏时代感，这一点与国外游 艇相比有明显的差距l4 1 。从工艺方面来讲，目前国内游艇企业多采用玻璃钢手糊 成型工艺进行游艇制造，这种制造模式属于劳动密集型生产，在生产过程里对工 人身体危害较大( 见图1 3 ) ，而目前游艇建造多采用的玻璃纤维复合材料在游艇 产品生命周期结束后对环境的破坏性也很大。游艇作为一种奢侈品，特别是豪华 游艇是消费者身份、地位一种象征，因而对设计要求很高。目前中国游艇建造大 多还处在来料加工阶段，也就是按照国外的订单和图纸生产贴牌产品，迄今为止， 中国鲜有能够批量生产的自有品牌游艇。可见，游艇行业的发展对于游艇设计提 出了更高的要求，改善现在的主流游艇制造模式、建设自有游艇品牌都需要游艇 设计有较大程度的发展。 图1 3 玻璃钢游艇生产场景 图片来源：项目生产实践调查 3 游艇外脱设汁j 材料t 岂灭系研究 1 1 3 游艇材料工艺与游艇设计 在物质文明和科学技术高度发达的今天，日益剧烈的市场竞争迫使企业的产 品必须与同类产品形成差异，从而使其在市场上占有一席之地1 5 】。游艇产业领域 同样如此，游艇工业始于第二次世界大战后，美国、英国和意大利均为游艇制造 业的先驱国。5 0 年代初世界游艇年产量仅为3 0 0 0 艘左右，且大部分为木制胶合 结构。5 0 年代末美国g r p 手糊成型工艺日趋成熟，随即着手开发g r p 游艇。 6 0 年代初在铝合金游艇获的较大发展的同时，g r p 游艇产量也逐年增加。至6 0 年代中期，由于g r p 在技术和经济上取得重大突破，就被广泛用于制造游艇。在 7 0 年代期间，世界游艇工业及市场发展很快，游艇制造业进一步走向专业化和现 代化，g r p 成为游艇艇体最有发展前途的结构材料，并大有取代其他传统船壳材 料之势。迈入8 0 年代后，游艇工业的发展进入了鼎盛时期，特别是8 0 年代中期， 游艇的生产达到了顶峰，此时全世界的拥有量已达1 8 0 0 余万艘。除了继续制造 大量g r p 游艇外，采用a c m 建造高性能游艇( 尤其是赛艇) 也获得了很大进 展。目前g r p 已成为中小型游艇的首选结构材料，而且将越来越多地采用 a c m 6 1 。如瑞士c o d e x 游艇制造公司研制与公司同名的具有超前设计风格游艇 除了采用太阳能和f 1 发动机混合动力外，还采用了碳纤维和凯芙拉纤维混合结 构设计，极大提高了游艇力学性能( 见图1 4 ) 。 图1 4c o d e - x 游艇 图片来源：中国游艇网 目前我国游艇制造材料绝大多数仍为玻璃钢材料，且生产多采用手糊成型， 这种做法在目前尚能利用我国廉价劳动力优势在游艇制造市场占得一席之地，但 是随着竞争的加剧，手糊成型非常不利于游艇行业工业化和标准化的发展。目前 4 硕1 j 学位论文 国外在新材料新工艺研究中走在前列，许多企业在游艇制造中采用碳纤维或者凯 芙拉纤维，在制造工艺方面引进了大规模阴模整体成型技术，并将c a d c a m 技 术应用在游艇制造过程，并将机器人引进了生产线大大提高了生产效率。目前我 国囿于成本问题无法将碳纤维和凯芙拉这两种先进复合材料应用在游艇设计开 发，游艇建造材料仍主要是玻璃钢，在生产工艺方面仍主要是手糊成型，但是一 些企业开始探索先进生产工艺，比如树脂传递模塑工艺和滚塑工艺。 新材料新工艺的应用为急需发展的国内游艇行业提供了契机，先进制造技术 可以改变建造过程劳动密集的现状，同时改善工人作业环境，新材料的引进对于 游艇性能改进也有着非凡的意义，同时可以为游艇设计的可持续发展提供一条道 路。新材料和新工艺发展对于游艇设计，特别是造型设计也提出了新要求。 1 2 论文研究框架 1 2 1 相关研究成果 作为产品设计一个重要研究领域，许多学者在材料与设计关系方面进行了相 关研究。武汉理工大学大学郑建启教授与多位研究生从“设计适应性系统 角度 出发论述了设计系统内外部因素对于材料选择的影响，内容涉及金属、塑料、无 机非金属材料、陶瓷材料及塑料材料工艺研究，论文有着共同理论基础，对于本 文成文也有很大借鉴意义。武汉理工大学李希加分析了生活用品设计过程中材料 与工艺关系，通过对生活用品分类结合成型工艺进行了材料与设计关系相关分析 1 。武汉理工大学鲍玉龙从实体设计和虚拟设计两个角度对家电产品设计及其与 材料关系进行了研究，并通过电饭煲实例进行了分析【8 1 。此外哈尔滨理工大学的 于宁在面向工业设计的新材料与新工艺的应用研究一文，从设计事理学角度 出发论述了工业设计新材料新工艺应用数据库的理论基础并进行了应用和开发 1 9 】。合肥工业大学的刘舒瑶从宏观角度论述了各种新材料新工艺对于产品造型设 计的影响【1 0 】。还有其他学者从材料感觉特性、选材因素、绿色设计等角度论述了 材料与设计的关系。从一个什么角度来论述材料与设计关系也是本文面临的基本 问题。 本文主要研究目标是游艇材料与设计关系，对于游艇相关材料工艺进行研究 也是非常必要。国内相关学者对于游艇研究主要集中在国内游艇市场前景分析、 游艇材料开发研究和游艇结构工艺研究。研究主体是相关企业工程师和相关高校 的教师。研究内容既包括某一条游艇开发流程的经验总结，例如广州造船厂孙在 良的9 m 高速玻璃钢游艇设计；也包括工程师们多年在某各个开发阶段的经验 总结1 1 1 l ，例如姚树镇的关于玻璃钢船艇生产工艺技术的系列论文1 1 2 】，还包括游艇 先进材料、结构、工艺的开发，诸如真空导流技术、先进复合材料的研究和应用。 5 游艇外观设计j 材料t 岂关系研究 1 2 2 论文研究框架 从材料角度解读设计可以有不同方式，既可以从横向角度论述材料对于设计 影响、设计选材影响因素和原则，也可以从纵向角度分析某一具体产品在材料选 择过程的影响因素、相关工艺对于造型设计的影响。论文主要是从纵向角度来论 述游艇外观设计与材料关系，将游艇设计作为切入点分析游艇制造材料各种特性 对于设计过程和结果影响。 论文研究可以为游艇设计特别是造型设计提供指导，让设计师更为全面认识 到在游艇设计选材方面有哪些需要考虑的因素、目前两大游艇制造材料在游艇制 造过程里各有什么优势、什么造型适合什么材料以及什么造型可以更好的成型生 产。论文研究可以为游艇造型信息提供表征工具以更好地描述游艇造型，为游艇 设计造型元素提供更好分析手段。论文研究可以为设计师在游艇设计过程选择合 适时机请工程师参与指导、选择合适时机进行细节设计提供参考。 论文主要研究对象有游艇设计和游艇材料及其关系研究。游艇设计是以系统 设计理论为支撑，结合系统内外因素分析游艇设计；游艇造型设计的研究内容主 要是指游艇造型特征的提取和表征，为造型设计提供支持；游艇材料研究内容涉 及游艇制造主流材料的功能特性、感觉特性和工艺特性；对于两者关系研究对于 材料不同特性和各个设计元素有着相应描述，重点在于造型特征和复合材料手糊 工艺关系分析。 论文涉及游艇建造材料和游艇设计及其关系研究。对于游艇材料工艺研究主 要通过理论学习和企业实践获得，通过理论学习获取游艇制造主流材料的特性、 工艺流程、先进材料工艺情况。通过企业实践过程获取具体某一流程实际生产情 况，企业在游艇研发过程遇到相关问题和处理手段。本文对于游艇设计研究重点 放在造型设计，论文关于游艇造型研究借助于造型特征和特征线理论，论文对于 游艇造型特征的获取主要采取案例设计分析和设计师实验分析，在收集大量游艇 产品图片、设计手稿以及游艇造型设计三维模型基础上，结合设计师实际调查得 出对于游艇造型识别、设计最为关键的造型特征线。对于设计系统研究多采用参 考其他学者相关理论，设计系统理论是本论文理论基础，从宏观上解释了设计与 材料的关系以及各个设计要素与材料的关系。国内外学者关于该系统研究较为成 熟，可将其作为论文支撑，清晰描述出两者关系。 由于目前国内游艇制造工艺主要是玻璃钢手糊成型且手糊成型对于其他工艺 也有极大借鉴意义，同时项目设计的工艺也是玻璃钢手糊成型，因此论文将重点 分析玻璃钢手糊成型工艺对于游艇造型的影响，对于其他材料诸如钢铁、先进复 合材料、以及先进工艺主要采用对比分析方法，以为游艇设计提供参考指导。最 后，将根据论文得出结论进行设计方案优化设计，将论文结论应用到实践。 6 硕l ：学位论义 论文框架为( 见图1 5 ) ： 第一章绪论 本章将论述论文背景，包括材料发展情况、 材料工艺发展对于游艇研发巨大推进作用。 本论文目的、意义、内容和方法。 第二章游艇造型分析 蓬勃发展的国内游艇市场、游艇制造 本章还将分析国内相关研究成果以及 本章将借鉴汽车造型信息获取手段一一造型特征线来分析游艇造型。论文采用理 论结合实验的手段，通过分析游艇造型设计过程各个阶段设计信息的传递，应用 造型特征线理论分析游艇造型，提出游艇造型特征及其在设计和识别过程的重要 性，提取造型特征线，作为游艇造型信息的载体，为下一阶段的造型与材料关系 的分析提供相关支撑。 第三章游艇造型与材料关系 本章将先通过设计系统理论为设计与材料的关系提供理论基础，再介绍现在国内 外游艇制造主要材料及其加工工艺。并结合相关理论资料和游艇制造企业获取实 践资料对游艇制造材料工艺和造型设计关系进行论述，得出与游艇设计流程相关 且对游艇设计具有实践意义的指导性结论，为设计师和工程师更好完成设计研发 任务提供参考。 第四章游艇造型与材料工艺关系应用 将上一章所得出结论在方案优化设计中进行应用，以指导设计实践。 图1 5 论文框架图 图片来源：作者绘制 7 黔嬲镑铤 葛：j 于一于 游艇外脱设计1 j 利料t 岂天系研究 第2 章游艇造型特征分析 游艇造型与众多因素相关联，比如功能因素、材料结构因素、行业规范因素 等。在变化多端、造型各异游艇造型外表下，其内在必然存在着一定相互作用的 规律，这些规律正是由以上相关因素形成，比如实现相似功能游艇有着相似造型， 采用相同材料游艇在某些造型细节处理上异曲同工。对于游艇造型研究就应挖掘 这些规律，而对于游艇造型及其与相关元素规律探究首先要以科学合理描述游艇 造型为基础。 2 1 游艇造型 2 1 1 游艇 游艇由于功能繁多，历史久远，在游艇定义方面有着各种说法。商务印书馆 出版的现代汉语词典( 第5 版) 对“游艇 的解释是“游览用的船 。中国船 级社游艇检验规范( 初稿) 中对游艇的解释是用于娱乐、休闲或旅游观光的营业 性或非营业性机动艇。欧洲在法律上对游艇的界定为长度不小于2 5 公尺任何性 质的作为或可作为水上移动装置的航水器具或设备，且用于非营利性的海上运动、 钓鱼运动或娱乐( 见图2 1 ) 1 1 3 j 。 图2 1 形形色色的游艇 图片来源：作者绘制 8 硕i ：学位论文 游艇的定义在国际上并没有一个通用的标准，这是由多方面因素造成的：首 先，游艇的用途有很多，主要有个人娱乐艇、家庭游艇、公共游览艇、多用途游艇、 公务艇、钓鱼艇和赛艇等。各种艇的用途有很大差别，在性能要求方面也有很大 不同，形式追随功能，不一样的功能诉求决定了游艇在造型方面有着很大差别， 私人娱乐游艇更多的追求海洋生活的惬意和享受，在造型方面可能会选择个性、 能体现个人价值取向的造型，而商务艇则多会注重内室的私密性，交流地方便与 快捷，在造型方面可能就会注重造型对于企业形象的象征。其次，游艇建造材料 有很多种，目前主流的游艇有玻璃钢以及先进复合材料游艇，铝合金和钢质游艇， 以及木质游艇。不同的材料决定了不同的制造工艺，而材料和工艺对于造型的影 响非常大。多数游艇建造工艺还沿袭着手1 1 1 船的模式，作为游艇的主要建造工 艺一一复合材料手糊成型有着浓重的手工艺色彩。手工生产在游艇制造中能满足 游艇的个性化需求，能根据船主的要求进行量身打造，同时也成就游艇造型变化 大，功能集合程度较高的特点。游艇的尺寸跨度比较大，这同时也是性能方面原 因造成的，追求速度与激情的游艇可能会选择小尺寸、无船壳船室的布置模式， 而私人家庭休闲用游艇和商务艇对于游艇的续航能力有着较高需求可能会选择尺 寸偏大的游艇，尺寸更大的客艇和超豪华私人游艇则要考虑更多人使用和更为个 性的生活需求，同时在材料考虑方面也会根据企业现有工艺条件下去采用更为合 适的钢铁材料。此外还有多种因素导致了游艇没有一个统一的标准，例如动力、 结构、配套设施等。关于游艇的分类可以看出( 见图2 2 ) ，分类标准有很多。由 于在大小、动力、材质、功能等方面不同的要求，游艇设计要求也就不一样，反 映在游艇造型方面的表现也就不尽相同。例如用于沿海观光的观光艇为了保证良 好的视野，不会有船室设计，乘坐和驾驶空间直接内嵌到船壳内部，而用于个人、 家庭娱乐用游艇多会有船室设计，船室与船壳舱室设计相得益彰，既能保证日间 的海上生活又能满足夜间泊于远洋的需要，但过于繁多的结构会降低游艇的航速， 尺寸较小游艇往往有着更快的航速。 游艇的分类 i 分类标准。五。 按大小分 、按动力类獬 按村顷划分 按发动机类 板速j 壁行 按功能分炎 剡。w 嘲7 一誓了7 翟7 7 7 7 7 。：甏零：蛩鬈4 一鬈+ ”j 誓缪 小澎艇( 3 6 ，i 划t 、l 以i 、) 、一l ，壁游 挺( 3 6 一6 0 共j t ) 、案o # 游艇( 6 0 8 0 共s - ( ) 、正f i 级 掣艇( 8 0 炎，之以卜) 无动力艇、帆船( 义分无辅助动力帆船和辅助动力帆船) 、动力褪 术顽艇、钢质挺、钌：矗舍蜒、玻蛸 闷c f r p ) 艇以及碳尹f 组蜒 舷分 挂移l 艇( o u t b o a r d ) 、舷内外枧艇( s t e m d r i v e ) 番l 舷内机艇( i n b o a r d ) f l c j ：壑i l ，j 韭、i ：6 j 出4 c i i ， 羔i ：彩出i ! 延 运动艇、巡航艇、崧务挺霹 赛艇 图2 2 游艇分类 图片来源：2 0 0 9 2 0 1 0 中国游艇产业报告 9 游艇外脱设计j 利料t 岂关系研究 2 1 2 船室与船壳 游艇造型蕴含着众多信息：功能信息、制造信息、品牌信息、风格信息等等， 从整体游艇造型看来，游艇造型可以分为两个主要部分一一船壳造型和船室造型。 关于游艇上下两部分名称，不同研究有着不同称谓，本文循台湾研究惯例，将上 面部分称为船室，有些研究者则称为上层建筑或船上建筑，下面部分称为船壳( 见 图2 3 ) ，特作说明。 从功能方面讲，船壳部分造型需要形成足够的空间，提供主人生活及动力装 备的必要空间。在布置设计方面往往会布置主客人卧室以及卫生间，在船壳后部 还需要有足够的空间放置动力装置。而船室造型需要形成主人日间生活、娱乐的 主要场所，飞桥艇还需要满足主人迎风驾艇的需要。因为位置不同，游艇上下两 部分需要有不同的性能，对于造型也会有不同的需求，船壳部分由于长期处于水 中，要求船壳具有良好的耐水性、耐腐蚀性和抗冲击性，船室部分较少接触海水， 却长期受到紫外线和盐雾的侵蚀。总体而言船壳部分由于外部力学要求和内部空 间要求在造型变化方面余地有限，而船室部分由于限制条件相对较少，在造型方 面就可以多做一些变化。从两部分的舷窗设计可以看出，船壳部分为了满足力学 要求以及保证良好水密性，窗户多采用尺寸较小的造型，船室部分舷窗为满足日 间采光需求会更多选择尺寸较大的舷窗设计。 从制造方面讲，船壳部分和船室部分分开制造，然后用机械和化学连接方式 连接起来。因为上下两部分对于材料性能的要求大不相同，材料造价又千差万别， 有些游艇的设计则会对两部分采取不同的材料，例如在一些较大尺寸的游艇设计 时为保证船壳的受力会选用钢铁材料，而在船室选材时考虑到复合材料的轻质高 强，能够极大提高游艇航行性能，在满足承载重量要求前提下选用复合材料，材 料的不同会造成造型的变化。即使是应用了相同材料的两部分在工艺选择方面也 会由于两部分造型的不同而不同，由于船室造型有更多变化，某一些造型设计在 整体开模时会出现问题，就会选择左右式开模方式或另行粘接。 从外观方面讲，由于船室造型变化较多，就可以用来承载更多的品牌和风格 信息，船室造型主要通过三个大面来体现造型信息，造型的对象包括三个面的造 型变化、舷窗的造型变化以及船室尾部造型的变化，另外飞桥艇在最上面飞桥部 分也可以做出很多变化，而船壳部分因为限制较多，主要通过两个大面承载造型 信息，造型对象包括两个大面的造型、压水线的变化以及舷窗的形状变化等。 1 0 硕l ：学位论文 2 2 游艇造型特征 图2 3 游艇的船室与船壳 图片资料来源：作者绘制 2 2 1 模式识别与特征 模式识别是指对表征事物或现象的各种形式的( 数值的、文字的和逻辑关系的) 信息进行处理和分析，以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程。模 式识别研究主要集中在两方面，一是研究生物体( 包括人) 是如何感知对象的，属于 认识科学的范畴，二是在给定的任务下，如何用计算机实现模式识别的理论和方法 1 4 1 o 在研究生物体对于外部对象的感知方面，特征说解释了模式识别中的一些自 下而上过程。特征说认为，视觉刺激由各种特征组成，模式识别是比较呈现刺激 的特征和储存在长时记忆中的模式特征。在特征识别理论里面，模式被认为有若 干个元素或部分及其相关关系组成，这些元素或部分被称之为特征，而元素之间 的关系也可称为特征。在模式识别过程，外部刺激被分析成为若干特征然后对这 些特征进行合并并同长时记忆里面的各种刺激特征进行比较，寻找最佳匹配，这 就是特征模式识别过程【15 1 。 从特征模式识别过程里面可以看出，外部刺激要获的有效地识别不仅仅取决 于刺激物本身，而与识别主体的记忆存储有着很大关联。一个事物要想获得有效 地识别首先刺激物要清晰明确呈现出来，其次刺激物的特征模式应与识别主体记 忆里的某一种模式有着较高程度的匹配，匹配程度越高，识别过程越顺利。然而， 视觉过程并不像一部忠实的机械摄影机那样可将一切视觉图像不偏不倚地捕捉下 来。观看，意味着去捕捉物体某些显著的特征天空的湛蓝、天鹅颈的弧度、 香烟的笔直等等。仅通过几条简单的线条和点，就可以让人看出是“一个面孔 1 1 6 】。可见，各个特征在识别过程、模式匹配过程起到的作用有着很大差异。在人 的认知过程中，人对事物的观看就是对于刺激物中的结构特征的捕捉。所以知觉 对象与记忆中的心理意象之间的匹配主要是事物结构特征之间的匹配。对事物的 游艇外观设计j 材料t 岂关系研究 知觉认知识别主要是指知觉过程中体现事物主要结构特征的知觉对象( 知觉形象) 与记忆中呈示事物主要结构特征的心理意象之间的匹配。人对事物的观看，主要 是通过捕捉事物的某几个最突出的特征，并且仅仅凭借这少数的几个突出的特征， 就能够确定对一个知觉对象的认识，并能够创造出一个完整的式样。 在工程领域中，“特征 作为产品中具有特定含义的设计信息单元，已在基 于特征的过程规划、基于特征的装配、基于特征的建模和基于特征的设计等领域 得到广泛的研究与应用【1 7 】。特征使将工程学上具有显著几何意义的组成部分和 在产品设计、产品定义、推演有着相同意义的那部分像胶囊一样综合起来。【1 8 】 2 2 2 特征分类 从上面视知觉原理可以看出，人类的视觉认知是通过对外部刺激特征的把握， 将其与内部记忆的模式进行匹配，在认知过程里面，不同特征对于认知的影响作 用也大不相同。同样人们对于形态的认知也是通过特征进行的，形态特征在形态 识别过程里面影响也不尽相同，根据不同分类标准，形态特征可以分成以下几种： 根据形态的组成部分和结构关系，形态特征可以分为整体特征和局部特征。 整体特征是指决定和主导整体形态的构成和走向的整体结构特征，整体特征决定 了形态的整体形象和主要结构特征，同时也表现出局部形态之间的结构关系。局