Rhino软件在游艇造型设计中的应用

黄技+林灿彬+李达富+吕鸿冠

一、引言

商游艇是一种水上领域的娱乐型高级消费品。它集海上航行、日常居家、外出观光和休闲娱乐等功能于一身，满足个人及家庭享受生活的需要。随着我国经济的快速发展，游艇逐步成为高收入群体新的休闲娱乐产品。

游艇的造型有别于普通船舶，由于极强的功能性及受社会意识形态的影响，游艇具有复杂的造型设计和强烈的象征意义。随着社会的发展和科技的进步，以及人们赏美水平的日益提高，游艇的造型设计越来越受到人们的重视，它关乎一个品牌的自主知识产权、能够提升企业的产品形象并增加产品的附加值。本文对游艇外观的造型进行简单阐述，介绍了 CAS（计算机辅助造型设计）的意义，并以造型设计软件 Rhino为例，讲述该软件在游艇造型中的应用。

二、CAS简介

作为 CAD/CAE/CAM后的一项革新技术，CAS是借助 3D软件对产品的三维造型进行初步设计，用于前期评审、造型精化，以及各种前期可行性分析的一种设计。

CAS技术经过上世纪 90年代至今 20多年的探索，改变了传统造型设计中的以手工绘图、塑造油泥模型的历史，使造型设计进入参数化、变量化设计阶段，为实体模型向产品模型的转化打下坚实的基础。同时随着并行工程、CIMS技术、虚拟制造等设计模式的发展，设计师从繁琐的设计流程中解脱出来 ，从而有更多的时间和精力完善构思和设计 ，大大地提高了工作效率和质量。

三、Rhino在游艇造型中的应用

Rhino是美国 RobertMcNeel&Assoc公司旗下的 3D造型软件，以其友好的界面、小体积、效果逼真，光滑的曲面等优点赢得了众多的用户，它整合了 3dsMax与 Softimage的模型功能部分，对 3DNURBS模型有极大的优化效果，它广泛应用于在工业设计、机械制作等相关领域。

如今的软件模拟技术已近完善，可以利用强大的Rhino软件进行三维仿真建模与实物模型制作。在三维建模和制作效果图时，利用了强大的基于 NURBS曲面建模软件Rhino进行建模，可以制作出符合造型设计师设计预想的圆滑曲面，并且曲面间的过渡光滑流畅，设计师甚至可以在电脑上直观地观看效果并及时进行改进，大大的提高了工作效率，同时 Rhino的模型文件可以导入到其他工程软件以及 3dsMax中，使得游艇设计工作能够多阶段同步进行，并且设计工作更加精确。对以下基于造型设计软件 Rhino在游艇造型中的应用，作简单的介绍。

1.型线导入

先用 AutoCAD绘制标准尺度的各向视图，参考工程技术规范，对游艇的层高，驾驶视线，室外沙发，楼梯设计等的设计过程中通过对人机工程学中大量的理论依据和科学数据进行分析，总结出适合游艇的人机参数，使得游艇更加人性化，保证图纸的准确性，为三维建模提供依据。再将其文件导入 Rhino软件中，进行各个视图的对准，确保比例正确。图 1、图 2是游艇尺寸参照的母型船视图。

2.绘制大型曲面

在这个步骤中，基于 Rhino软件的精简建模思路，进行曲线绘制时考虑其精简性，先在各个视图对齐曲面相应的曲线，利用 Loft、Sweep1和 Sweep2等命令，绘制出游艇的主要曲面。

一开始看到模型这么复杂可能会对我们心理造成一定的压力，因此可以将复杂的游艇模型先分为上中下 3个部分，把大的建模问题分解为几个小建模问题，逐个攻破，根据自己的时间安排各个部位的建模，这样可以有效地增强我们的信心，如图 3所示。

由于各个命令建成的曲面还未组合成实体，后面舷窗的部分需要使用实体布尔运算的命令才可以绘制出来，因此，需要对各个曲面进行组合，这个命令在犀牛建模中经常被使用到。如下图，先点击鼠标中间，打开预设好经常使用到的命令，点击组合命令，按照左上角的提示进行操作，逐个点击想要组合的面，最后鼠标右键或按 Enter键进行确定，如图 4所示。

基于游艇的造型，采取从下层船底到上层建筑的建模顺序，先将游艇的船底建出来，衔接好各个曲面，在渲染模式下观察其曲面的质量，如图 5所示。

3.驾驶层的建模

与刚刚的建模方法一样，也是结合 Rhino软件的建模工具特点，采用合适的建模命令，对上层的驾驶层进行建模，大曲面采用精简曲面，在转角的曲面，考虑其各个曲面的光滑衔接，利用网面 Patch命令绘制，继续完善游艇的大造型，如图 6所示。

4.后部船阱区建模

细节部位的建模，如扶手，跳水甲板等，参考现有的游艇产品，对其进行造型改良设计，如图 7所示。

游艇桅杆的建模比较考究画线的能力，对线条的走势比较注重，先用曲线工具依次改各个视图画好线条，再根据现有栏杆管材的直径用命令生成有厚度的实体。如图 8和 9所示。

5.飞桥甲板的建模

结合自己的设计点，围绕人机工学的尺寸，继续完善飞桥甲板的细节，加入驾驶台、组合沙发、座椅和通信设备等部件，这部分的建模比较考验耐心，可以在各个视图用画线拉伸（Pause）命令以及旋转（Revolve）得出不错的结果，先在侧视图画好剖面线，再利用旋转成形的命令生成通讯设备的实体，如到此为止模型已经很大了，占用的 CPU对电脑运行已经有点压力，可能不利于后面工作的进行，尤其是当只想对某一部件进行更改是，在各个视图都不好观察，于是可以利用下面的这个隐藏未选中模型隐藏的命令，对没选中的部件进行隐藏，提高建模的效率。如图 13～ 15所示。

6.其他部件造型的生成

进一步增加游艇的细节，如舷窗，天窗，楼梯，家具等，Rhino提供了支持包括 igs、step、dwg、dxf和 3ds等在内的多种输入格式，当然，如果必须全部都要在 Rhino中建模，只要时间允许，Rhino的强大建模功能也完全可以满足使用者的要求。如图 16所示。

游艇上的不同部位，不同的部件拥有不同的材质，有木材，玻璃，塑料钢材等，在犀牛中将游艇的模型建好后还需对相同材质的部件进行图层的分类，以及更改图层的颜色和名称，以便在导入渲染软件中进行渲染时清楚分辨各个部位的材质。如图 17、18所示。

四、结语

随着人们对游艇的造型设计要求越来越高，游艇的外观、质量、工艺水平的好坏显得越来越重要，这决定了计算机辅助技术在游艇造型设计中将成为主流。同时，游艇的设计普遍采用在原有船型或者图形的基础上进行修改与创新的母型船改造法，而 Rhino软件的应用正好能满足游艇造型设计的这些需要。

运用 Rhino软件，采用合理的建模思路，可以得到精度高、表面连续性高，同时符合造型设计师预期要求的游艇模型。Rhino软件作为工业设计师尤其在游艇造型设计中必备的造型软件，其强大的建模功能深受设计人员的喜爱，在前期的设计中，其建模的思路和功能符合设计师的三维逻辑思维。在后期的效果图展示中，可以无缝衔接 Keyshot渲染软件，进行更加真实直观的表达，用于最终的方案展示，而且，Rhino建模软件还可以组装非常多的插件，进行游艇船体结构的有限元分析，其收集的数据有相当大的科研作用。因此，在实际的设计中，可以根据自己的实际需要，根据最终定型的游艇设计方案，进行船舶工程及工艺设计，需要船体、轮机、电器及舾装等多个领域的工程师协同设计，绘制整套工程图，然后送至船舶主管部门审核。在生产制造过程中，设计师，工程师密切合作，根据实际情况对方案进行修改，提升游艇的品质。同其它庞大而昂贵的 3D造型软件相比，Rhino价廉物美的特点比较适合目前中国游艇制造企业的现状。IM