基于逆向思维的抛落式救生艇改良设计

刘昊+沈洁

摘 要：抛落式救生艇是最为高效的海上救援装备之一，使用时从较高的母船甲板自由滑落至水面，入水瞬间遭受巨大的水面冲击力，保护艇身、艇内装置以及内部人员不受伤害始终是抛落式救生艇设计的关键所在；文章阐述逆思维的本质，利用逆向思维分析抛落式救生艇设计的本质及若干问题，罗列其设计思路的常规思路与求异，为抛落式救生艇寻求更为合理的设计思路，探求抛落式救生艇外观结构及内部布局的改良设计方案。

关键词：工业设计；抛落式救生艇；逆向思维；常规与求异；外观结构；内部布局

中图分类号： F276.3 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）06-192-3

引言

抛落式救生艇因为其使用的特殊性和重要性，方案设计时，思路往往会被禁锢，造型、结构与布局等很难有所突破，在较长时间内形成了较为固定的形式。逆向思维是设计思维中一种具有“叛逆性”的逻辑思维方式，追求对已知方法与内容的反叛[1]，而非脱离问题本质的一味求异；从与常规思维不同甚至对立的方向着手寻求创新的思维方式，最终找到解决问题更好的方法与效果。将逆向思维方法应用于抛落式救生艇方案设计，能够突破常规，在抛落实救生艇方案设计中需求创新之路。

1 逆向思维的本质

1.1 设计问题的本质

同类产品不断创新涌现、以新代旧， “同类”一词很大程度是指产品具有相似的功能，而功能是产品存在的目的和意义；比如：风扇和空调俱在供人“取凉”方面有相似的功能，前者是通过加快人体表面空气的流动速度带走热量以达降温目的，而后者是通过压缩机高压释放制冷剂吸热放冷来实现降温取凉；时至今日，虽然风扇并没有被完全取代，但相比之下空调在供人“取凉”方面的优势则是不言而喻的。这一事实不仅说明人们在对创新技术应用的不断探求，也说明了人们应对问题时不同思维方式的变换，无论是风扇还是空调，其功能的本质并不是“煽风”或者“释放冷气”，而是供人“取凉”，从三个关键词出发去做设计构思、其结果可能也是完全不同的，而之所以有了多样化的同类产品，其关键就在于抓住设计问题本质基础上思维方式的转变。

1.2 思维的常规与求异

在产品设计中的逆向思维是指打破传统思维模式，从传统设计方向的反方向寻求设计灵感，颠覆传统设计思路和理念[2]，由此看来，产品设计中的逆向思维重点在于设计思路和理念的创新，换言之是对于设计问题采用解决方式和途径的求异以求得设计问题更加简单易行的处理，而并非一定在设计要素的应用中显示出由黑转白、由热转冷的特征。那么，逆向思维的应用问题实际上既是对与常规对立的思维方法用以解决问题的可行性验证，如：在照明设计时，考虑暗淡的环境影响人们视觉的发挥，阻碍人们寻找开关的行为，因此常规的开关不能快速指导用户实现照明，其一：如果按照常规思路，就事论事，则可能将问题延伸至“如何在暗淡环境中协助人们快速找到开关？”最终的解决方式可能在开关上安装夜光部件，照此思路，解决照明问题始终未能脱离昏暗环境下视觉不良的短板；其二：从照明问题的本质出发，扬长避短，采用反常规的思维，抛弃对视觉的依赖，改用声控，声音能够取代按键发出照明的指令，实现照明，此过程的思维简图如图1所示；两个思维方向都能寻得解决照明问题的方案，但后者在解决问题方式上具有显而易见的优势。

1.3 思维方法相异、目的一致

与常规思维相对立而进行创新性构想方法有方向逆向、属性逆向、原理逆向、悖论、因果逆向以及心理逆向等[3]，但究其目的只在于寻求设计任务更加合理解决思路和方法；产品的存在有多重属性，其中功能属性对应人们需求最为原始，是产品设计所求之根本，逆向思维虽有异常规，却能“反其道而行之”达到出奇制胜的效果，更好的实现产品的功能，滿足人们的需求：或在同等功能情况下降低成本，或在满足原始功能同时衍生更为具吸引力的价值，或在同样成本条件更好的实现产品功能；因此，殊途同归，逆向思维与常规思维就其在产品设计中的应用来说，最终目的是完全一致的。

2 抛落式救生艇设计的本质及若干问题

抛落式救生艇，针对海难救援的而设计的一种全封闭救生船艇，广泛装载于大型邮轮、货轮以及深海区工作平台，在灾难发生之时，能够快速载人脱离险境，但其在使用过程中面临诸多问题，尤其在艇身入水瞬间遭受的巨大水流冲击力对艇身以及艇内人员的安全都有巨大负担。

2.1 抛落式救生艇设计问题及本质

根据抛落式救生艇工作特点，可将其入水过程归纳为轨道滑行、自由落体、入水及航行四个阶段[4]；其简略过程如图2所示，主要问题在于其③入水，这一过程艇体局部瞬间遭受巨大水流冲击载荷，而此为救生成败之关键所在，常规较为成熟的做法是通过加强艇身局部厚度或增设加强肋结构以增加强度抵御水流载荷，这种做法需经过详尽的计算，使救生艇从设定滑落高度范围内滑落至水面时有足够抵御强流所致压力的结构强度，但这种做法无疑会使艇身重量加大，且震动与颠簸也会大大降低舱内人员的舒适度以及艇内装置的安全；此外，在过程④中，救生艇需要足够的动力在降至水面之后迅速驶出沉船形成的涡流区，因此，对救生艇动力装置保护如若失效，逃生工作则前功尽弃。经与业内相关工程师交流了解，抛落式救生艇除需在外部造型结构方面加以改进之外，内部布局座舱也有待于改良，如抛落过程为保护座舱内人员得到更好的支撑，设倒置舱椅，如图3所示，使人们背对水面滑落，倒置椅背虽能在入水时抵消惯性，支撑乘坐人员，但在水面航行阶段，持续倒行会使乘客身感不适。

归结以上，抛落式救生艇仍有很多待改进之处，文章归纳以下列两点：

①需要进一步优化的造型结构，减小入水时的震动与颠簸以保护艇载动力装置；

②艇内座舱布局有待优化，以增加乘坐人员的舒适程度。

这两点问题的解决归根到底，其实质仍在于抛落式救生艇入水时产生的巨大载荷对艇体的伤害，造成的震动、颠簸等问题寻求更为合理的解决方式。

2.2 抛落式救生艇设计思路的常规与求异

抛落式救生艇改良的常规思路大都通过各种方法加固艇身、座椅以增加船体的整体性、密闭性和人体的稳定或改变艇身型线以减小入水时所受水流阻力。但细分救生艇的造型及布局特征，如图4所示，不难发现：

①动力系统和座舱布局使得艇身的重心偏于艇身的中部甚至后方，而这种构造会造成艇身在抛落时前轻后重，受力不均，易导致艇身破裂，震动及颠簸感加剧；

②螺旋桨以及转向舵叶独立于艇体之外，独立承担水流载荷，易受破害；

③行驶方向与正坐人员坐向相反，造型人员乘坐不适；

文章以逆向求异思维，提出如表1所示的以下几点大胆设想：

①以退为进：逆转行驶方向，使行驶方向与坐方向一致，增加乘坐的舒适性；

②以分代整：将艇身封闭的完整内舱分至多个彼此独立的密闭空间，其中包裹动力装置的密封内舱独立于艇外；

③以破代整：经过水流阻力强压的螺旋桨舱受压打开，暴露出螺旋桨，为救生艇提供前进的动力；

④前后逆转，改变动力装置布局，使救生艇重心置于入水方向的前方，以求得艇身的稳定。

3 抛落式救生艇的前期方案探索

3.1 意向原理可行性分析

对应上述抛落式救生艇改良设计的四点设想，思维发散，对新型抛落式救生艇的外形和内部布局进行设计，得出如图5所示结构与原理意向图，其一，飞艇的气囊大都有1个主气囊和2个以上彼此独立的辅助气囊组成，其作用在紧急情况下，通过控制气囊之间的开关实现高压辅助气囊向提供浮力的主气囊充气，优点在于辅助气囊破裂不会影响飞艇的浮力，不会造成事故，这种结构可以用于抛落式救生密闭舱室的设置；其二，高速列车的车厢之间组合链接的结构，车厢前头半球体的开闭合结构可用于救生艇螺旋桨舱的设置；其三，由链球的运动轨迹可知将物体重心置于运动方向的前方有利于保护刚性材料不易发生形变，同时也较容易保持运动的稳定，以此原理改善抛落式救生艇自由落体和入水两个环节。

3.2 前期意向方案草图的形成

原有形态基础上的意向改良如图6所示，抛落式救生

艇主体舱室一分为四，前置的燃油机增加艇身前部的重量，使艇身重心与入水方向一致，独立的螺旋桨舱对动力系统起到一定的保护作用，但加长的动力传动装置在颠簸状态下较容易受到破坏，乘坐舱座椅方向与自由落体、入水方向一致，但保险带不比倒置座椅靠背的支撑作用，因此救生艇布局和造型方案仍需改进。

球鼻艏广泛用在船舶建造中，其作用主要是减小船舶兴波阻力[5]，在借鉴球鼻艏结构的基础上，在思维方式上实现再一次逆向，改进之后的图纸如图7所示：艇身后部设置球鼻型，可开闭合螺旋桨舱，更短动力传动装置使重心集中在艇后部，为反向抛落救生艇提供了结构条件，同时，与抛落方向相反的座位能够为乘坐人员提供更好的支撑，也保持座位面向行驶方向，提高了乘坐人员的舒适性。

综上分析，抛落式救生艇设计的前期意向草图即可完成，如图8所示。

4 总结

抛落式救生艇前期方案基本确定，但在结构强度、尺寸大小以及材料厚度等数据方面还有待于理论计算和实验的进一步证实。但文章通過逆向思维方法求得抛落式救生艇设计改良方案，证实逆向思维在开拓创新思维、改良产品实例方面的优势和不同之处。

参 考 文 献

[1] 刘鑫，姜雨佳.逆向思维的设计表现[J].艺术教育，2012（5）：135-135.

[2] 彭娜.逆向思维在服装设计中的运用研究[J].设计，2015（21）：54-55.

[3] 汤义勇.论图形设计中的逆向思维与创意表现[J].装饰，2008（12）：80-81.

[4] 李艳臣，熊伟，方佩文.抛落式玻璃钢救生艇入水分析[J].船舶工程，2016（2）：14-17.

[5] 张盛龙，吴恭兴.基于Maxsurf球鼻艏型线的船舶减阻方法[J].船舶标准化工程师，2014（6）：5-8.