船舶美学基本理论.doc

第二章船舶美学基本理论船舶美学是从科学的船舶美学观出发综合应用美学、造船学、建筑学等基本理论研究船舶美的规律的一门学科。它将指导船舶造型、甲板布置、舱室空间划分、舱室色彩选用等。它与“人机工程学”、“规范与公约”形成船舶造型与舱室设计的依据设计人员据此结合船舶具体情况完成船舶的造型与室内设计等工作。船舶美学作为一个新学科从纵向层次来看有自己的观念、理论和应用系统从横向专业范围看它是以造船学与建筑学的有机结合为主而派生出的边缘学科。第一节船舶与美学一、关于美的几种学说人类对美的研究即美学的发展经历了数千年的历史进程进行了种种探索至今对什么是美尚无一个共同认可的客观定义。这恐怕是人类最有趣、历史最长的学术之争了。美学这一术语是由德国理想主义者鲍姆嘉在quot年首次提出的。他在研究人类知识体系时发现研究理性认识有逻辑学意志研究有伦理学而对感性认识却没有专门的学科研究。于是他建议创立“感觉学”即美学。康德、黑格尔沿用了这一术语创建了德国古典美学对美、审美、艺术美诸问题进行研究。什么是美美的本质是什么至今没有统一的认识。人们很容易对个别事物作审美判断即什么是美的如“那条船很美”、“这个房间布置很美”等。而要在各种事物中找出美的普遍本质或在比较中找出特殊本质即说明什么是美却不容易。在美的发展史上对什么是美主要有下面几种学说。美的主观说唯心主义论从精神世界出发认为美是绝对精神和主观意识注重审美生理和心理的研究。用这种观点来解释为什么同一事物美与否因人而异。amp第二章船舶美学基本理论quot美的客观说机械唯物主义论从客观自然出发认为美是自然事物的性能或属性主要研究客观对象。quot美的主客观统一说客观唯物主义论“美是客观方面的引起事物、性质和形状适合主观方面意识形态可以交融在一起而成为一个完整形象的那种特质朱光潜语。”“它既不是主观又不是客观的而是这两方面变化无常的关系兰菲尔德语。”船舶既是实用的产品又是体现人类审美需求的精神产品。在某些场合某种程度上后者甚至超过前者。正是由于人类对船舶的实用功能和审美功能的双重需要使得船舶造型与舱室设计在船舶设计与建造中有着不可替代的作用和地位。当今船舶正在成为一种实用与审美相结合的建筑具有自然美、社会美和艺术美的共同属性。这些属性通过船舶形态、船舶材料的合理运用、船舶的比例关系、色彩装饰和与环境的协调性所表现出来。船舶是人类通过机械加工制造的产品它自身具有运动学、力学和工艺学等方面的特点是科学的产物。它的美与不美人们自觉不自觉地依据某种标准进行着评价。由于人们的兴趣和标准不一很难达到统一。因此必须考虑船舶的功能、材料、结构、工艺、经济性等多种制约条件依据科学的、量化的标准进行综合评价。二、船舶形式美的基本要素船舶形式美包括物质和精神两方面要素可通过功能、工艺结构、材质、色彩、舒适性等要素体现。quot功能美科学的发展船舶基础理论和船舶工艺研究的新成果要求不断开发新船种类和提高船舶性能。因此要求设计师及时提供美的形态、美的色彩来进一步体现船舶的功能美。如果形态、色彩与功能不协调将使游客从心理上丧失愉快感甚至安全感即丧失了美感功能。quot工艺结构美不同船舶具有不同的结构形式造型效果各不相同。力学新成就为船舶形态结构美提供了途径。结构有限元计算能将船舶的各种不受力或应力很小的构件艺术性地削弱而不影响强度和刚度。另外数学放样和自动加工工艺的采用保证了船舶加工精度和外观的光顺和平整有效地体现了工艺美。quot材质美材料工业的发展是科学技术进步的必然。新型建筑材料的品种很多各种天然材amp第四篇船舶造型与舱室设计制造规范料和人工合成材料的使用使船舶的外观造型、表面机理和内部环境有了很大的改进。民用船上层建筑部分或大部分采用玻璃钢、铝合金能使船舶重量下降稳性增强。这些材料具有优良的表面理化性能显得轻巧、悦目。另外各种高性能表面涂料、铸塑及喷涂工艺的应用使得船体外观造型丰富、新颖充分表现了材质美、机理美。quot色彩美色彩是给人印象最深的造型要素之一。色彩对人的生理和心理影响有时甚至超过船舶形态色彩造型体现了现代光学的研究成果和新型表面材料的美学效果是造型设计中最生动最有效的要素。好的环境色彩不仅能充分体现船舶的功能创造协调的人机关系满足人们对色彩的需求而且能提高船舶的商品价值和美学价值。quot舒适美舒适美即新颖的人机关系是体现船舶建筑美精神因素的重要方面。现代船舶的自动化水平在不断提高人机关系在某些场合变得更复杂也更密切。虽然船舶操纵控制和通讯变得简单、方便但人的因素即人们心理生理的美感需求、最佳工作状态的保持、劳动效率的提高和安全问题等对人机关系的要求也更高。处理好这一关系人们将生活和工作在一个有秩序、有节奏、舒适宜人的环境中。船舶造型和舱室设计与时代特征紧密相关不同时代有不同的风格。当今由于人们工作、生活节奏的加快新的宇宙观、消费观影响和改变着人们的思维方式和行为方式使得各种工业产品包括船舶的造型形态都在趋向单纯、简洁、和谐。船舶各部分的比例和尺度更应符合数理逻辑以产生赏心悦目、新颖美观的效果。简洁、流畅的线条能很好地体现船舶的功能体现速度感和运动特征是现代人将复杂事物简单化、单纯化的形象表现体现了高度发达的科学技术与艺术所产生的和谐美。第二节船舶形式美基本原理船舶建筑形式构图规律有许多。其中运用最广泛、技巧最成熟的有船舶整体与各部分及各部分之间的比例与尺度船舶整体构成所应具有的均衡与稳定船舶建筑和设备布置中运用的节奏和韵律以及贯穿造型的处理过程的统一与变化等都是人们在长期劳动实践中和美学实践所提炼出的结晶表达了人类潜意识中爱美的欲望。形式美的基本规律是建立在人类共有的生理和心理活动之上具有广泛的实用性超amp第二章船舶美学基本理论越了种族、阶级、地域、民族的差异。在具体运用中由于造型要素的变化要求而呈现不同的变化形式但它们体现美的一些基本规律是人们在设计实践中积累总结的。这些规律性的东西具有相当的稳定性。一、比例与尺度数学形式的协调quot比例比例是表示局部与局部之间、局部与整体之间大小数量关系的术语。用数比来概括人类自身和自然现象是一种文明的标志。比例是构成各种节奏和韵律的基础是建筑、艺术、技术产品设计中所采用的主要方法之一。合理地确定统一的比例能够形成协调的体系。良好的比例是体现形式美最基本也是最主要的手段。船舶比例是表示船舶整体与局部、局部与局部之间的数学关系。在实际选取时这种关系很大程度上取决于船舶性能和其它功能要求不可能有某种适用于一切船舶的通用比例。即使是同一条船各部分比例也不可能先确定相同的美的比例关系然后再进行建筑布局和结构处理。形式美要为功能服务丧失了功能形式也就失去了依托。在条件允许时船舶各部分比例应保持大致相同。例如船舶纵向的比例关系均衡中心到首和尾首、尾至桅杆以及桅杆至烟囱之间的长度比例应尽可能统一。这样整个外形显得和谐一致具有极强的整体感。国内外不少船舶都是如此处理的。取得良好的比例需要全面考虑。比例与形状关系密切同时受到船舶强度要求、布置要求的影响因此处理比例要通过反复规划、构思和比较。在工程和艺术中常用的比例形式如下。黄金比从数学角度看黄金比是一个完美的比例它满足quotquotquot或ampquotquot和quot为分割后的两部分长度的关系式具在这种关系的形态和分割方式称为黄金形态和黄金分割。黄金比之所以美是由于它体现了“变化统一”的美学规律。长短不同表现了变化长边与短边相加之比又与原来的短边和长边之比一致为统一。黄金比也表现了不对称两部分之间的平衡它符合音乐所产生的美感。quot整数比整数比的形式如。因为整数比包含了内在的正方形给人以庄重之感所以正方形的类似形也具有类似的美感。平方根比这种比例接近黄金比所以有一定的美感。除了上面提到的比例外还有等差数比、等比数比、相加级数比等也是工程中常用到的比例。quotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquot第四篇船舶造型与舱室设计制造规范quot尺度尺度是以人的身体及某些特定关系衡量物体大小的一种要素。尺度不但与比例密切相关而且与造型产品的功效也密切相关。它通过对比形成人对物体的尺度印象。人类往往通过与习惯物体特别是人体本身的尺度比较而建立某一物体的大小即尺度概念作为选择尺寸的依据。例如图纸的尺寸与人的臂膀及躯干的活动范围相关联其边长的比例关系受这一范围的约束。再如船舶内部控制和操作台面面积、各种家具、扶手、手柄等的大小尺度也是以人体作为模数来决定的。船舶许多尺度的确定是以规范的要求为准则的而规范中许多条目已包含了经人体为摸数来确定尺寸和人的活动范围的因素。例如舱室的门高、床长、桌椅尺寸、有人行走的甲板以上舷樯和栏杆的高度等都是以人体为尺度依据、从安全性的角度出发确定的。另一方面尺寸与功能不可分。例如驾驶台、集控室内的操作手柄和旋钮虽然具有不同的操作功能但它们的尺度都比较固定。因为这些部分要与人发生关系设计时必须与人的生理、心理特点相适应而不单纯以比例美来定尺度否则会影响操作的准确、及时和舒适性。以人体尺度来建立尺度体系使尺寸与人的关系明了尺度感明确易于产生亲切感并富于人情味。尺度的确定与结构的要求也有联系。例如舱口的宽度与船舶的型宽的比例关系是以结构强度允许为前提、以功能和力学要求为基础的是一种自然比例。其尺度关系由技术因素来确定。又如豪华旅游船的窗户总希望尽可能开得大些以加大室内的通光量和保持人与自然环境在视觉上的充分接触。但是考虑到稳性因素各层甲板高度有限不可能完全从形式美的角度进行设计。因为船舶舱室空间较小物体的尺度感要小于室外所以家具尺寸应以视觉空间的尺度为准主要以各种物体之间的相对尺度为选取比例和尺寸的基础。在保证人机关系的前提下尺度应取得较小才能形成视觉上的尺度平衡。总之协调的比例是为了满足人的审美心理即在满足功能要求的前提下为了好看而合理的尺度则是协调人与设计对象之间的关系即为了好用。船舶的比例与尺度选取与船舶性能和结构密切相关与人的心理习惯也有某种联系。追求美观、协调的比例与尺度应该在技术允许的范围内进行。船舶造型尺度设计必须是以技术设计为先决条件而后选择比例这样才能满足造型形式服务于功能的基本要求。造船业中国内外制定了各种设计、制造和使用的标准。如为使船舶舱室设计合理美观造船界制定了船用比例和尺度的数值原则。即船舶起居舱室的尺度协调ampquot和沿海客货船船员和乘客主要舱室面积及家具设备配置-.amp等标准。这些标准不仅使设计合理、制造简单经济保证了加工、维修具有互换性和灵/amp/第二章船舶美学基本理论活性避免了不必要浪费和损耗而且使得船舶的美学功能也相应提高。因为标准的制定考虑了船舶设计与制造中的各种影响因素所以按标准考虑船舶设计与制造中各种影响因素按标准加工的产品就可以达到最佳的使用效果和美观程度。不但能满足功能要求和技术要求而且也能满足美学要求。quot实例分析船上桅杆的形状舱面构件之间的间距应用黄金比率的实例很多。实例图所示的是“amp”号客船的外形侧面图。由图可见从船尾到烟囱从烟囱到均衡中心这两者是quot-.的关系。从均衡中心到首桅从首桅到船首这两者也是quot-.的关系。而由首桅看从最上的转折处视觉变化区到端部和底部距离正好又是.quot-的关系。事实上这决不是偶然的巧合。图“amp”号客船实例图所示的远洋客货轮“凤凰”号也十分注重比例安排使外形显得和谐统一全船的外形各区段各部分之间几乎都体现了黄金分割的关系。譬如从主桅到船首和船尾的间距之比为-./它们之间的关系近似是黄金分割的关系。从主桅到甲板室前壁与到后桅、后桅到甲板室后壁大体上也是黄金分割关系。图“凤凰”号远洋客货轮实例图“012343130353673”号也是一艘外形造型较成功的客船。从外形89:第四篇船舶造型与舱室设计制造规范图quot“amp-”号客船看上层建筑的实面近似一等边三角形虚面集中于中央是一个平行四边形其倾斜度与首柱相呼应。烟囱较偏于舯部艏端与艉端几乎相等其造型处于一种十分平衡的状态但由于全船外形各区段各部分之间几乎都体现了黄金比率的比例关系使得整个外形显得比较活泼。虽然对称平衡多却让人感到庄重而不致沉闷。当然比例的使用不只是黄金分割其它比例若使用得较好也能获得满意的效果。实例.如图quot.所示的一艘油轮其外形从侧面投影看各部分之间也保持着一定的比例关系即quot/这样处理使人感到船体非常匀称。图quot.油轮在船上比例的设计不仅取决于形态美的制约也将受到许多其它条件的制约。0.1第二章船舶美学基本理论因此考虑比例设计时还须注意比例与其它因素的关系。比例与高度的关系图quot船上的观察者在看主桅时假定quot但对观者而言它们所对应的角不相等即ampquotampamp所以看起来主桅的顶部必然比底部要小得多。图quot比例与高度quot比例与结构的关系结构形式的不同将直接影响到比例的大小。譬如对于船舶建筑中的窗户一般而言考虑到人的高矮甲板间距的尺寸变化范围不大所以窗户的高度尺寸变化不太大。但当考虑到船舶强度关系、肋骨间距、舱壁数量时舱的侧壁开窗的横向尺寸就必须要注意肋骨间距及舱壁的影响以避免切断较多肋骨而影响强度。由此可见窗户的长度比例受到结构的影响。比例与材料的关系不同造船材料的选用将会产生不同的比例。在木帆船时期建船材料大都选用木材动力靠风帆。那林立的木桅和各种风帆与主体之间的比例关系必然与现代的机械动力的钢质船舶的主体与局部之间的比例关系有很大的差别。比例与功能的关系许多比例既不决定于结构也不与材料有关而是由功能的要求来决定。譬如对于船舶主体的比例尺寸其长宽比在很大程度是决定于船的快速性能以及总体布置和船舶的使用目的。同样房间的尺寸也是随使用目的的变化而变化。在船舶建筑中货船要求航速较低因而船体的长度比较小驱逐舰要求航速高因而长宽比较大。货船因为要求容积、空间大故甲板间距大、内部空间高而客舱要求层数多故内部空间较矮。对于各种用途的房间内空高度也必须有相应变化。单人房、双人房因功能需要房间面积必然小那么其内空高度就可以适当矮些以示亲切餐厅、交谊室、娱乐场所、剧场因为容纳人多房间面积大故内空高度要适当增大以避免压抑感觉。这些都产生了房间和船体的各种不同比例效果。quotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquotquot第四篇船舶造型与舱室设计制造规范上述的种种关系要求只是船舶建筑中的一部分还有许多其它的因素也或多或少地制约着某些比例的安排。比例的设计一定要既从总体安排又从局部考虑追求一种较美好的比例使整个船舶建筑显得和谐、统一。要取得良好的比例是一桩费尽心机的事。我们认为比例起源于形状受制于材料、结构、用途要求达到的是和谐、统一的目的。从这基本特点出发要求我们在处理比例关系时既要具有在创作、设计的过程中能鉴别主次并能区别对待的能力又要通过反复不断地构思、描绘甚至是一连串的试验去得到正确的结果。因此可以借助成功设计的母型船不断地比较、调整直至获得一个令人满意的方案为止。二、均衡与稳定力学形式的协调quot均衡均衡是一种由力学平衡概念抽象出的形式构图规律。船舶的均衡包含了船舶前后和左右的相对轻重关系。这种关系既使船舶具有实际力学意义更使人的视觉心理对具体形态所能感觉到的重量平衡关系。均衡布局的主要形式有种如图amp其中第一种同形等量均衡为均衡的特殊形式即对称另外种是非对称的均衡形式。图amp均衡的类型对称均衡对称是将物体沿中轴线划分成相等和相等量两部分的对应关系。对称之美起源于人体结构和动物身体结构和形态体现了生命的正常发育。人类的心理物理构成是一个整体的均衡概念。人体本身是建立在对称基础上的。在此基础上人体各部分比例越和谐人体就显得越美。对称也是人类最早发现的美学规律是一种静态的均衡可以取得极好的视觉平衡。对称具有庄严、静止、严肃的美。但对称使得视觉停留在对称轴或中心线上也会产生心理上的静、硬之感显得呆板。对称有多种形式镜面对称或称左右对称它具有一条对称轴线轴线两边等量同形是最常见的对称形式如船体结构对称、主要设备的对称布置。quot螺旋对称某一几何原形作直线运动的同时作回转运动路径呈螺旋状。第二章船舶美学基本理论放射对称以点代替对称轴线对称中心将原形作一定角度绕中心回转所产生的放射状图形即为放射对称。螺旋桨盘面形状是典型的放射对称形。非对称均衡图quot后面三种情况都呈现某种动态的平衡关系。非对称均衡在造型上包含了多样统一的特点。视觉上的“重量”主要是通过面积大小大面积“重于”小面积、色彩深浅深色“重于”浅色、动态与静态动态“重于”静态来体现的。不对称均衡产生于杠杆的原理由于支点的作用支点两边视觉重量相等。这类均衡形式活泼、富于变化能破除等量均衡的呆板格局适应各种造型要求。均衡关