1 引言
1.1题目背景及目的
出海航行，对抗风浪，闯荡天涯，几乎是每一位热血青年曾经有过的梦想，然而由于其昂贵的价格，豪华的装饰，注定与普通人无缘。当很多富豪成功之后，都会选择购买属于自己的游艇，乔布斯，保罗-艾伦，众多俄罗斯富豪以及中东地区的土豪王室成员都会掷重金购置自己的私人游艇，随着人们对于游艇认知的深入，其设计风格和代表韵味逐渐从家庭娱乐，转变为所有者身份的象征，并且在商务接待，交流，度假，等方面有着非常突出的优势。
游艇业被称为“漂浮在黄金水道上的巨大商机”,是兼具劳动密集、技术密集、知识密集、资金密集的长链产业,对经济发展具有极大的拉动作用。国际游艇设施委员会的数据表明,游艇业的产业带动系数高达1：9,目前世界游艇年消费额达 400亿美元,如果加上相关的维修、管理、娱乐等费用,全球每年游艇经济收入超过 500亿美元[1] 。
和西方游艇史相比，中国游艇发展历史很短，国内游艇的总量和人均拥有量均与发达国家有极大的差距。统计数据表明，目前发达国家每 171 人就拥有一条游艇，挪威、新西兰等地人均拥有游艇高达 8:1，美国为 14:1，内陆国家瑞士人均拥有游艇也达到 69:1。美国的游艇拥有总量 1996 年达 1721.8 万艘，比 1988 年的 1506.8 万艘增加了 2 百多万艘，平均每 14 个人就拥有一艘游艇。专业人士认为根据欧美国家的发展模式，当地区人均 GDP 达到 3000 美元时，游艇经济就开始萌芽了，而当人均 GDP 达到 6000 美元时，游艇经济进入快速发展阶段[2] 。
我国当前的游艇注册量非常低，和我国高速发展的经济情况并不匹配，中国的中等收入阶层家庭 6 年后将达 1 亿个，户均拥有资产 62 万元人民币。新增中产阶级很有可能会成为未来的潜力巨大的游艇消费人群。我国约500个富豪才拥有有一艘游艇，而美国富豪人均却拥有7艘游艇，差距巨大。虽然中国有很多富豪有着购买游艇的愿望，但是我国的游艇基础设施依旧存在很大问题，而且在政策税务上，购买游艇需要缴纳10%的奢侈品税，购买进口游艇还须缴纳40%多的进口关税，这无疑打击了购买者的积极性，对行业发展有较大的壁垒。
中国交通运输协会邮轮游艇分会与上海虹口区人民政府共同编制的《游艇行业市场调查分析报告》显示，2014年我国游艇消费市场规模约为30亿元，游艇业产出规模约为80亿元。全国共拥有149家游艇俱乐部（码头）、近1万个水上泊位和2700个干舱，但至今游艇公共码头几乎空白。在国内拥有游艇数量方面，报告统计，8米以上商务休闲游艇保有量在3700到4000艘之间，5米以上钓鱼艇、帆船、快艇12000艘左右，中国各类游艇拥有量合计约为16000艘。相比发达国家依旧有很大差距。[3]
早在2010年，我国就已经成为了世界第一造船大国。并且在全球游艇制造领域也已经具备了一定实力。目前，中国船舶工业在游艇制造标准上已和国际接轨，在制定游艇标准方面已形成一套体系，大陆地区目前已经拥有约370多家不同种类的游艇制造企业，这些企业主要集中在沿海经济发达的沿海地区，比如北京上海深圳广州等地。
但是中国的游艇制造业还停留在仿造和低端领域，真正有自主品牌，享誉世界的厂商屈指可数，目前，我国产值超过1000万的游艇企业实际只有30家，品牌影响力微乎其微，虽然各地政府举办过很多游艇展览和洽谈会，然而占据高端市场吸引眼球的还是国外品牌，自主品牌的发展依旧缓慢。
1.3 游艇业发展趋势研究
现代游艇产业始余二战后，美国、英国和意大利均为游艇制造业的先驱国。20 世纪50年代初，世界游艇年产量仅为3000艘左右，且部分为木制胶合结构。50年代末美国着手开发玻璃钢游艇。60年代初在铝合金游艇获得较大发展的同时，玻璃钢游艇产量也逐年增加，60年代中期被广泛用于制造游艇。迈入80年代后，游艇工业的发展进入了鼎盛时期，特别是80年代中期，游艇的生产达到了顶峰．此时全世界的游艇拥有量已达1800余万艘【4】。
我国的游艇业起源于古代的画舫和龙舟，但一般都是高官贵族的玩物，或者是公共休闲娱乐的场所，普通民众拥有私人游船的非常。少不得不说，这和我们民族精神中的安土重迁和大陆思想有着十分重要的联系，自历史来看，除郑和下西洋外，再无远洋航行探索世界的重要活动。无论是清朝的北洋水师的覆灭，还是建国后新中国海军力量屡遭美帝舰队欺负，都指出了我们对于海洋权益的忽视和淡漠，闭关锁国的政策更是扼杀了沿海城市的远洋船舶发展能力。
但是自从改革开放经济逐步发展之后，国家也在努力改善这种认识观念，党的十八大报告首次完整阐述了我国”海洋强国”战略,指出要”提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国”。这是我国战略理念、战略思路、战略举措上的一次重大突破。世界历史充分表明,实现国家富强和民族振兴,必须要建设海洋强国，掌握世界一流的海洋开发，控制和管理能力[5]习近平总书记在主持中共中央政治局就建设海洋强国研究进行第八次集体学习（2013年7月30日）时指出，建设海洋强国对于推动经济持续健康发展，维护国家主权、安全、发展利益等，具有重大的意义。同时，特别强调了建设海洋强国的基本内涵，即“四个转变”。其内容为：要提高资源开发能力，着力推动海洋经济向质量效益型转变；要保护海洋生态环境，着力推动海洋开发方式向循环利用型转变；要发展海洋科学技术，着力推动海洋科技向创新引领型转变；要维护国家海洋权益，着力推动海洋权益向统筹兼顾型转变。[6]
1.4 引言小结
在我国经济快速发展的大环境下，游艇行业在未来一定能呈现稳步增长的趋势，相信游艇行业也将逐渐从土豪玩物变为普通家庭就能享受的全民设施。与此同时，游艇设计行业也会有突飞猛进的增长，带动相关产业链和制造业的提升，进一步提升我国游艇行业的设计水平和产品附加值，增强国际竞争水平，若是能将我国流传几千年的优秀传统文化与西方的游艇设计结合起来，设计出中国特色的游艇，更能传承历史，将我国优秀的文化结晶传承流传下去。
2 游艇设计研究报告
2.1 游艇设计研究
2.1.1 游艇的概念
游艇是一种有其娱乐本质特征的水上娱乐用高级耐用消费品，也是一种最具 时尚感的休闲娱乐方式。它集航海、运动、娱乐和休闲等功能于一体，主要满足个人或家庭娱乐和比赛运动的需要。在发达国家，游艇像轿车一样多为私人拥有或租赁使用。而在发展中国家的起始阶段，游艇则多作为水上观光、景点旅游的船只供人们消费。游艇属于消费品中的特殊商品，有别于作为运输工具的旅游客船[7]。
2.1.2 游艇种类分析
游艇的发展呈现多样化趋势，但是我们可以根据游艇的总长和功能分为以下几类：
（1）运动型游艇
也就相当我们平常在海边常见的快艇，以价格低廉，上手容易，易于维护等特性在各大游艇业发达的国家占据最高的市场份额。为了追求机制的速度，一般都配有较大功率的发动机，配制简洁，在船首设置有舒适的座椅，合首型拥有一个仓间供船员休息，敞首型则不设置仓间。该类型游艇作为出海滑水，钓鱼，潜水等运动的海上基地再合适不过。（一般尺寸为20英尺～35英尺）
（2）休闲型游艇
一般作为家庭度假休闲使用，可以供一个小家庭集体出海，至少设置有一个仓位，并且拥有2-3个睡房，此外，有些家用游艇还配置有完善的网络设备，以及厨房，卫生间，小客厅等，更加注重家庭出行的应用，功能更加贴近生活。
海钓游艇是一种专业游艇，为了方便钓鱼的需求，将甲板面积扩的很大，而且配备有GPS导航，声纳，鱼群追踪装置等，内部还有储藏室，冷冻室，并且配置有厨房，可以随时使用新鲜食材烹制大餐。（一般尺寸35英尺～60英尺）
（3）商务型游艇
游艇自诞生起就有着高贵典雅的特征，这也注定了其具备一定的商务价值。作为主人或者公司的身份象征，商务型游艇多装潢高档庄严，用于商务会议，公关推广，企业年会聚会等多种商务活动，配有多见水房，可供10人以上的客人休憩，通讯办公会议设备完善，一般设有单独的报告厅或者会议室，厅内的休息区，会客区和用餐区相比家庭型游艇更大，多种细节设置可以促进商务交流的融洽和顺畅进行。
而超级游艇不仅仅是作为商务使用，其本身就可以和一艘豪华游轮相提并论，其拥有的超长里程和齐全的生活设施，并且配有一个专业的海员团队和服务团队进行维护和商务接待，如同旧时代身份尊贵的伯爵的城堡一样，不仅仅能提供商务洽谈交流场所，更能为所有者提供顶级的享受。
超级游艇一般配置有餐厅，健身房，酒吧，书房，电影院，甲板高尔夫球场等，甚至有的游艇还配置有1-2个直升机停机坪，多个豪华游泳池，甚至有些超级游艇配置有简易的诊所和急救设备，基本上可以达到自给自足，并且超级游艇一般拥有很大的淡水舱和燃料仓，可以独自跨越大洋或者多次补给完成环球航行。（超级游艇的一般尺寸为60~120英尺）
（4）其他
帆船：帆船我们经常可以在奥帆中心附近看到，但是比赛用帆船和游艇帆船有较大区别，比如游艇帆船一般都拥有赛艇所不具备的舱室，而且相比燃油型游艇，可以依靠风力前进，更加环保并且富有挑战性。
房艇：如同陆地上跑的房车，以生活起居为主要设计目的，不追求速度和流线感，所以观感较为笨重。设置有洗衣间，客厅，厨房，健身房等，甲板上还配置有多种水上娱乐设施，主要供家庭用户使用。
双体游艇、三体游艇：甲板空间非常宽阔，水面阻力小，但是由于下层船体狭窄，导致居住以及储存空间不足，并且在靠岸时需要占用巨大空间。
2.2仿生学设计研究
2.2.1仿生学设计分析
仿生学是1960年由美国斯蒂尔博士提出的从生物界发现原理来解决人类技术问题的一门综合性的交叉学科，是利用自然生物系统构造和生命活动过程作为技术创新设计的标准有意识地进行复制，它使人类社会逐步由向自然索取转入向自然界学习和创造世界的新纪元。仿生学的本质是通过对自然生命的模仿，来满足人类的生存和生活问题[8]。自仿生学诞生并逐渐被工业产业以及广大群众所接受之后，设计师对于仿生设计的研究热情日渐强烈，一大批新产品随着近代仿生设计开始走上历史舞台。
通过对仿生设计的研究，可以增强产品的造型和结构，正如同人们通过学习飞鸟而制造出飞机，学习鱼儿而造出潜艇，从蛇的行为结构而推导出苯的化学结构，人类的知识财富无不从自然界中索求，动植物以及微生物的结构是经过无数次历练捶打才进化出来的，正如同我们计算机的应用程序需要无数次的优化才能达到能效比最高一样。通过寻找自然界之中的优秀案例应用于产品设计之中，必能带来优秀的革新和改变。
2.2.2 仿生学与游艇设计结合可行性分析
意大利“设计怪杰”卢吉·柯拉尼对于仿生设计是这么说的：“当我设计一个高速运动的形态时，我总是首先试图搞清楚是什么样的自然物能达到如此速度，我研究自然的素材与原型，着眼于专业分析它的形态。我发现，几百万年自然界许多生物能成功演化而适应生存下来，这就是成功。”[9]设计大师尚如此向自然界虚心借鉴学习，我们有什么理由不向自然界借取灵感呢。设计既是一个创造性的过程，也是一个借鉴，分析和革新的过程。
在概念产品设计中，国外研究设计人员广泛使用仿生设计，并取得了优秀的成果：梅塞德斯一奔驰公司新推出的一款仿生概念车的雏形是种热带硬鳞鱼——箱鲍，其外表非常光滑，该款汽车车头形状模拟鱼类头骨的生理结构设计而成，因为鱼头骨的结构使鱼类克服了水中游动时遇到的大部分水流阻力，狭小的前脸和光滑的表面可以让空气顺利地通过身体，几乎不会产生影响空气动力效率的紊流。另外，箱鲍独特的外形使其身体上、下部的边缘产生很多小旋涡，使箱纯在任何位置都能保持平稳、安全地游动，并且不用摆动鱼鳍，有效减少体力的流失。奔驰公司希望将鱼类头骨的气动力和稳定性应用到这款概念车之上[10]。最终经过风动实验的测试表明，该车的风阻系数非常漂亮，仅为0.1。
法国设计师菲利浦斯塔克设计的柠檬榨汁机，宛如生物界的蜘蛛又似章鱼，榨汁机表面凸起的曲线符合柠檬的结构，可以榨出新鲜的柠檬汁，而凹陷的曲线巧妙地利用液体表面张力，把柠檬汁引流下去汇聚到杯子中，利用头部的锥状造型，让所榨的果汁能顺着锥状的形体汇流到杯体中。这种独特而新颖的外观形态是自然本质所赋予给产品的，产品走进市场便获得了巨大的成功[11]。
游艇如同畅游在汪洋大海种中的一条自由的小鱼，可以与仿生设计结合的地方非常多，甚至轮船本身的舵和螺旋桨，以及船体的龙骨和船体表面涂层，都有着仿生设计的踪影。借鉴鱼类的坚固鱼刺来提升船只的稳定性和抗风浪性，借鉴莲叶等拒水植物的表面涂层来生产防水层，可以有效的减缓船体腐蚀速度。所以仿生学设计与游艇设计相结合无异于鱼水交融，一定能发挥很大的价值。
2.2.3 小结
在当前我国游艇设计整体落后的情况下，寻求突破点和创新点显得十分重要，仿生设计就可以作为不错的切入点。汲取自然界中经过千锤百炼自然选择保留下来的优秀组织形态结构，不仅可以保证美观度，更能够最大限度的保证强度。本设计就试图将仿生设计融入到游艇设计之中，设计出一艘有亮点，源自然而又超越自然的游艇。
2.3 小结
游艇的分类有很多，不同的分类可以适合不同的消费人群，满足不同客户，以及不同使用功能的需求。小型游艇适合家用，价格便宜且功能单一，可以作为家庭休闲娱乐的场所，中型大型游艇价格昂贵，一般为所有者的身份象征，可以为所有者提供多种服务。仿生学为结构，外观设计提供了多样化的灵感，这不仅仅是一种设计方法，更是向大自然学习，致敬，并且融入自然的一种方式。游艇设计可以和仿生设计结合，诞生出更加优秀的游艇设计。
3 仿生游艇设计实践报告
3.1 仿生元素的选择及提取过程
众所周知，蜂巢的六边形结构十分坚固，并且不易变形，船只在海上需要对抗风浪，保持坚固度，顾采用蜂巢结构作为支撑。
游艇如同畅游在汪洋大海中的一条欢快小鱼，提取蓝鲸的流线型元素应用于游艇，既可以减低行驶中的风阻，又能让游艇显得更加造型丰富，美观。
3.2 设计的过程
查阅资料，了解游艇设计的基本步骤和要求，以及流体力学，风阻，动力学等多种游艇设计科学常识，以避免设计中的常识性错误。
分析确定当前游艇存在的问题，寻找创新点和突破点。
分析仿生元素，如何与游艇设计结合并且能为游艇提供突破性的改变。
进行头脑风暴，运5W3H，9字口诀等设计方法提炼元素及创新点对元素进行分析抽取，最终形成几种初步的设计方案，并对设计方案进行筛选，优化，再筛选，再优化，最终确定游艇的设计方案。
3.3 设计说明
3.3.1 最终方案说明
经过了仔细的考察和斟酌，最后选择了C方案，并且在接下来的过程中对模型进行了重新优化，以蓝鲸和蜂巢作为仿生元素，并且将其运用到游艇设计之中，蜂巢结构可以给游艇的观景区提供兼顾稳定的框架结构，可以抵挡海上风浪，并且提供优秀的视野和采光，蓝鲸下巴的褶皱可以提供不错的风阻参数和美妙的造型，如同海浪一般，包裹在轮船的前半部分。美感动感十足。
建模过程也可谓一波三折，主要建模软件为犀牛+3Dmax 前方的曲面造型直接通过nubrs建模方式，调整控制点直接得到。后方观景区的蜂巢结构由grasshopper插件辅助生成。
grasshopper参数化插件中的lunchbox模组为建模提供了极大的便利，使用六边形程序电池可以迅速的由曲面计算出覆盖表面的六边形轮廓。首先拖入一个surface电池，并且捕获后面生成的曲面，再将其与hexagon cells电池组的surface输入端相连接，导入曲面；再通过number slider输入一个合适的数值控制上下生成多边形的数量，最终提取生成的cell，bake进犀牛内，由于导入的是六边形图形，直接进行圆管会导致重复错误，需要炸开后，通过犀牛的重复曲线选择工具进行筛选，删除重复线，再进行圆管，才可以生成合适的蜂巢状六边形网格结构。
3.3.2 可行性评价
此游艇是以超级游艇的尺寸作为标准进行设计的，所以总长度达到了96米左右，高度也达到了20米的高度，所以在这个尺寸下可以尽情的添加更多完善的功能，比如船尾的摩托艇存放处和直升飞机起降平台。游艇顶部设有游泳池，沙发以及餐厅，通过旋转楼梯与下层甲板相连，船头在波浪纹中嵌入了一个平台，可以走动欣赏风景，波浪纹的两侧也有诸多开孔，是作为增加采光和欣赏风景的舷窗使用。后部的蜂巢结构是作为观景平台的大面积开窗使用，在这样的结构下可以获得非常广阔的视野和充足的采光。最后船尾平台可以钓鱼、潜水和游泳，或者推出小摩托艇在附近海域自由驰骋。
本游艇是概念设计，概念设计的主要目的是不受现有工程水平的束缚，但是，并不代表此设计方案为天马行空无法实现，随着3D打印技术的蓬勃发展和参数化的广泛应用，越来越多复杂夸张的造型被人们以三维打印的方式生产出来，随着材料和打印方式，打印机工艺以及精度的逐渐提升，相信有一天就算是如此夸张的结构也可在未来进步的制造业中变为现实。
参考文献
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【5】 刘琼，习近平：进一步关心海洋认识海洋经略海洋 推动海洋强国建设不断取得新成就[EB/OL].( 2014-05-04)[2016-06-7].http://news.xinhuanet.com/politics/2013-07/31/c_116762285.htm.
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【10】 杜杰，杜玉. 产品形态仿生设计探讨[J].中国新技术新产品, 2011(20):85-85.
【11】 刘志维. 中国游艇产业发展现状及珠三角地区游艇产业发展战略的研究[D]. 复旦大学, 2009.
【12】 吴奇岷. 苏州太湖水星游艇俱乐部经营模式分析[D]. 苏州大学, 2011.
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