基于帆水母帆形结构形态特征的产品创新设计

摘要

针对现有小型水面漂浮装备在稳定性与模块化扩展方面的不足,以帆水母帆形结构为仿生对象,通过设计形态学方法系统解析其低展弦比帆板、S型连接及手性对称等形态特征,提炼可迁移至产品设计的设计约束.基于“现象—规律—原理”的设计方法框架,将自然形态特征转化为产品创新设计要素.基于该方法设计了一种模块化小型水面漂浮运输平台的概念方案,通过物理实验初步验证其在静水条件下的稳定性与结构抗弯性能,并借助计算机仿真分析了单体与组合模块的气动力特性差异.结果表明,帆水母仿生形态特征可有效提升水面漂浮平台的直立稳定性与抗风浪性能,S型连接结构有助于分散应力并降低风载下的结构变形,左右旋模块组合后两侧帆板气动力相互平衡,有利于直线航行稳定性.本研究可为工业设计领域基于自然形态的概念设计方法提供参考.

关键词

设计形态学 / 产品设计 / 帆水母 / 仿生运输平台