劉昊+沈潔

摘 要：拋落式救生艇是最為高效的海上救援裝備之一，使用時從較高的母船甲板自由滑落至水面，入水瞬間遭受巨大的水面沖擊力，保護(hù)艇身、艇內(nèi)裝置以及內(nèi)部人員不受傷害始終是拋落式救生艇設(shè)計的關(guān)鍵所在；文章闡述逆思維的本質(zhì)，利用逆向思維分析拋落式救生艇設(shè)計的本質(zhì)及若干問題，羅列其設(shè)計思路的常規(guī)思路與求異，為拋落式救生艇尋求更為合理的設(shè)計思路，探求拋落式救生艇外觀結(jié)構(gòu)及內(nèi)部布局的改良設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計；拋落式救生艇；逆向思維；常規(guī)與求異；外觀結(jié)構(gòu)；內(nèi)部布局

中圖分類號： F276.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）06-192-3

引言

拋落式救生艇因為其使用的特殊性和重要性，方案設(shè)計時，思路往往會被禁錮，造型、結(jié)構(gòu)與布局等很難有所突破，在較長時間內(nèi)形成了較為固定的形式。逆向思維是設(shè)計思維中一種具有“叛逆性”的邏輯思維方式，追求對已知方法與內(nèi)容的反叛[1]，而非脫離問題本質(zhì)的一味求異；從與常規(guī)思維不同甚至對立的方向著手尋求創(chuàng)新的思維方式，最終找到解決問題更好的方法與效果。將逆向思維方法應(yīng)用于拋落式救生艇方案設(shè)計，能夠突破常規(guī)，在拋落實救生艇方案設(shè)計中需求創(chuàng)新之路。

1 逆向思維的本質(zhì)

1.1 設(shè)計問題的本質(zhì)

同類產(chǎn)品不斷創(chuàng)新涌現(xiàn)、以新代舊， “同類”一詞很大程度是指產(chǎn)品具有相似的功能，而功能是產(chǎn)品存在的目的和意義；比如：風(fēng)扇和空調(diào)俱在供人“取涼”方面有相似的功能，前者是通過加快人體表面空氣的流動速度帶走熱量以達(dá)降溫目的，而后者是通過壓縮機高壓釋放制冷劑吸熱放冷來實現(xiàn)降溫取涼；時至今日，雖然風(fēng)扇并沒有被完全取代，但相比之下空調(diào)在供人“取涼”方面的優(yōu)勢則是不言而喻的。這一事實不僅說明人們在對創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用的不斷探求，也說明了人們應(yīng)對問題時不同思維方式的變換，無論是風(fēng)扇還是空調(diào)，其功能的本質(zhì)并不是“煽風(fēng)”或者“釋放冷氣”，而是供人“取涼”，從三個關(guān)鍵詞出發(fā)去做設(shè)計構(gòu)思、其結(jié)果可能也是完全不同的，而之所以有了多樣化的同類產(chǎn)品，其關(guān)鍵就在于抓住設(shè)計問題本質(zhì)基礎(chǔ)上思維方式的轉(zhuǎn)變。

1.2 思維的常規(guī)與求異

在產(chǎn)品設(shè)計中的逆向思維是指打破傳統(tǒng)思維模式，從傳統(tǒng)設(shè)計方向的反方向?qū)で笤O(shè)計靈感，顛覆傳統(tǒng)設(shè)計思路和理念[2]，由此看來，產(chǎn)品設(shè)計中的逆向思維重點在于設(shè)計思路和理念的創(chuàng)新，換言之是對于設(shè)計問題采用解決方式和途徑的求異以求得設(shè)計問題更加簡單易行的處理，而并非一定在設(shè)計要素的應(yīng)用中顯示出由黑轉(zhuǎn)白、由熱轉(zhuǎn)冷的特征。那么，逆向思維的應(yīng)用問題實際上既是對與常規(guī)對立的思維方法用以解決問題的可行性驗證，如：在照明設(shè)計時，考慮暗淡的環(huán)境影響人們視覺的發(fā)揮，阻礙人們尋找開關(guān)的行為，因此常規(guī)的開關(guān)不能快速指導(dǎo)用戶實現(xiàn)照明，其一：如果按照常規(guī)思路，就事論事，則可能將問題延伸至“如何在暗淡環(huán)境中協(xié)助人們快速找到開關(guān)？”最終的解決方式可能在開關(guān)上安裝夜光部件，照此思路，解決照明問題始終未能脫離昏暗環(huán)境下視覺不良的短板；其二：從照明問題的本質(zhì)出發(fā)，揚長避短，采用反常規(guī)的思維，拋棄對視覺的依賴，改用聲控，聲音能夠取代按鍵發(fā)出照明的指令，實現(xiàn)照明，此過程的思維簡圖如圖1所示；兩個思維方向都能尋得解決照明問題的方案，但后者在解決問題方式上具有顯而易見的優(yōu)勢。

1.3 思維方法相異、目的一致

與常規(guī)思維相對立而進(jìn)行創(chuàng)新性構(gòu)想方法有方向逆向、屬性逆向、原理逆向、悖論、因果逆向以及心理逆向等[3]，但究其目的只在于尋求設(shè)計任務(wù)更加合理解決思路和方法；產(chǎn)品的存在有多重屬性，其中功能屬性對應(yīng)人們需求最為原始，是產(chǎn)品設(shè)計所求之根本，逆向思維雖有異常規(guī)，卻能“反其道而行之”達(dá)到出奇制勝的效果，更好的實現(xiàn)產(chǎn)品的功能，滿足人們的需求：或在同等功能情況下降低成本，或在滿足原始功能同時衍生更為具吸引力的價值，或在同樣成本條件更好的實現(xiàn)產(chǎn)品功能；因此，殊途同歸，逆向思維與常規(guī)思維就其在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用來說，最終目的是完全一致的。

2 拋落式救生艇設(shè)計的本質(zhì)及若干問題

拋落式救生艇，針對海難救援的而設(shè)計的一種全封閉救生船艇，廣泛裝載于大型郵輪、貨輪以及深海區(qū)工作平臺，在災(zāi)難發(fā)生之時，能夠快速載人脫離險境，但其在使用過程中面臨諸多問題，尤其在艇身入水瞬間遭受的巨大水流沖擊力對艇身以及艇內(nèi)人員的安全都有巨大負(fù)擔(dān)。

2.1 拋落式救生艇設(shè)計問題及本質(zhì)

根據(jù)拋落式救生艇工作特點，可將其入水過程歸納為軌道滑行、自由落體、入水及航行四個階段[4]；其簡略過程如圖2所示，主要問題在于其③入水，這一過程艇體局部瞬間遭受巨大水流沖擊載荷，而此為救生成敗之關(guān)鍵所在，常規(guī)較為成熟的做法是通過加強艇身局部厚度或增設(shè)加強肋結(jié)構(gòu)以增加強度抵御水流載荷，這種做法需經(jīng)過詳盡的計算，使救生艇從設(shè)定滑落高度范圍內(nèi)滑落至水面時有足夠抵御強流所致壓力的結(jié)構(gòu)強度，但這種做法無疑會使艇身重量加大，且震動與顛簸也會大大降低艙內(nèi)人員的舒適度以及艇內(nèi)裝置的安全；此外，在過程④中，救生艇需要足夠的動力在降至水面之后迅速駛出沉船形成的渦流區(qū)，因此，對救生艇動力裝置保護(hù)如若失效，逃生工作則前功盡棄。經(jīng)與業(yè)內(nèi)相關(guān)工程師交流了解，拋落式救生艇除需在外部造型結(jié)構(gòu)方面加以改進(jìn)之外，內(nèi)部布局座艙也有待于改良，如拋落過程為保護(hù)座艙內(nèi)人員得到更好的支撐，設(shè)倒置艙椅，如圖3所示，使人們背對水面滑落，倒置椅背雖能在入水時抵消慣性，支撐乘坐人員，但在水面航行階段，持續(xù)倒行會使乘客身感不適。

歸結(jié)以上，拋落式救生艇仍有很多待改進(jìn)之處，文章歸納以下列兩點：

①需要進(jìn)一步優(yōu)化的造型結(jié)構(gòu)，減小入水時的震動與顛簸以保護(hù)艇載動力裝置；

②艇內(nèi)座艙布局有待優(yōu)化，以增加乘坐人員的舒適程度。

這兩點問題的解決歸根到底，其實質(zhì)仍在于拋落式救生艇入水時產(chǎn)生的巨大載荷對艇體的傷害，造成的震動、顛簸等問題尋求更為合理的解決方式。

2.2 拋落式救生艇設(shè)計思路的常規(guī)與求異

拋落式救生艇改良的常規(guī)思路大都通過各種方法加固艇身、座椅以增加船體的整體性、密閉性和人體的穩(wěn)定或改變艇身型線以減小入水時所受水流阻力。但細(xì)分救生艇的造型及布局特征，如圖4所示，不難發(fā)現(xiàn)：

①動力系統(tǒng)和座艙布局使得艇身的重心偏于艇身的中部甚至后方，而這種構(gòu)造會造成艇身在拋落時前輕后重，受力不均，易導(dǎo)致艇身破裂，震動及顛簸感加??；

②螺旋槳以及轉(zhuǎn)向舵葉獨立于艇體之外，獨立承擔(dān)水流載荷，易受破害；

③行駛方向與正坐人員坐向相反，造型人員乘坐不適；

文章以逆向求異思維，提出如表1所示的以下幾點大膽設(shè)想：

①以退為進(jìn)：逆轉(zhuǎn)行駛方向，使行駛方向與坐方向一致，增加乘坐的舒適性；

②以分代整：將艇身封閉的完整內(nèi)艙分至多個彼此獨立的密閉空間，其中包裹動力裝置的密封內(nèi)艙獨立于艇外；

③以破代整：經(jīng)過水流阻力強壓的螺旋槳艙受壓打開，暴露出螺旋槳，為救生艇提供前進(jìn)的動力；

④前后逆轉(zhuǎn)，改變動力裝置布局，使救生艇重心置于入水方向的前方，以求得艇身的穩(wěn)定。

3 拋落式救生艇的前期方案探索

3.1 意向原理可行性分析

對應(yīng)上述拋落式救生艇改良設(shè)計的四點設(shè)想，思維發(fā)散，對新型拋落式救生艇的外形和內(nèi)部布局進(jìn)行設(shè)計，得出如圖5所示結(jié)構(gòu)與原理意向圖，其一，飛艇的氣囊大都有1個主氣囊和2個以上彼此獨立的輔助氣囊組成，其作用在緊急情況下，通過控制氣囊之間的開關(guān)實現(xiàn)高壓輔助氣囊向提供浮力的主氣囊充氣，優(yōu)點在于輔助氣囊破裂不會影響飛艇的浮力，不會造成事故，這種結(jié)構(gòu)可以用于拋落式救生密閉艙室的設(shè)置；其二，高速列車的車廂之間組合鏈接的結(jié)構(gòu)，車廂前頭半球體的開閉合結(jié)構(gòu)可用于救生艇螺旋槳艙的設(shè)置；其三，由鏈球的運動軌跡可知將物體重心置于運動方向的前方有利于保護(hù)剛性材料不易發(fā)生形變，同時也較容易保持運動的穩(wěn)定，以此原理改善拋落式救生艇自由落體和入水兩個環(huán)節(jié)。

3.2 前期意向方案草圖的形成

原有形態(tài)基礎(chǔ)上的意向改良如圖6所示，拋落式救生

艇主體艙室一分為四，前置的燃油機增加艇身前部的重量，使艇身重心與入水方向一致，獨立的螺旋槳艙對動力系統(tǒng)起到一定的保護(hù)作用，但加長的動力傳動裝置在顛簸狀態(tài)下較容易受到破壞，乘坐艙座椅方向與自由落體、入水方向一致，但保險帶不比倒置座椅靠背的支撐作用，因此救生艇布局和造型方案仍需改進(jìn)。

球鼻艏廣泛用在船舶建造中，其作用主要是減小船舶興波阻力[5]，在借鑒球鼻艏結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在思維方式上實現(xiàn)再一次逆向，改進(jìn)之后的圖紙如圖7所示：艇身后部設(shè)置球鼻型，可開閉合螺旋槳艙，更短動力傳動裝置使重心集中在艇后部，為反向拋落救生艇提供了結(jié)構(gòu)條件，同時，與拋落方向相反的座位能夠為乘坐人員提供更好的支撐，也保持座位面向行駛方向，提高了乘坐人員的舒適性。

綜上分析，拋落式救生艇設(shè)計的前期意向草圖即可完成，如圖8所示。

4 總結(jié)

拋落式救生艇前期方案基本確定，但在結(jié)構(gòu)強度、尺寸大小以及材料厚度等數(shù)據(jù)方面還有待于理論計算和實驗的進(jìn)一步證實。但文章通過逆向思維方法求得拋落式救生艇設(shè)計改良方案，證實逆向思維在開拓創(chuàng)新思維、改良產(chǎn)品實例方面的優(yōu)勢和不同之處。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 劉鑫，姜雨佳.逆向思維的設(shè)計表現(xiàn)[J].藝術(shù)教育，2012（5）：135-135.

[2] 彭娜.逆向思維在服裝設(shè)計中的運用研究[J].設(shè)計，2015（21）：54-55.

[3] 湯義勇.論圖形設(shè)計中的逆向思維與創(chuàng)意表現(xiàn)[J].裝飾，2008（12）：80-81.

[4] 李艷臣，熊偉，方佩文.拋落式玻璃鋼救生艇入水分析[J].船舶工程，2016（2）：14-17.

[5] 張盛龍，吳恭興.基于Maxsurf球鼻艏型線的船舶減阻方法[J].船舶標(biāo)準(zhǔn)化工程師，2014（6）：5-8.