波兰船厂Nauta推出的Streamline 105创新地在帆船上使用玻璃天花板
如今玻璃材料已在游艇上得到广泛应用,但人们仍只把玻璃用作能在室内欣赏海上风景的媒介,而不视其为结构的一部分。玻璃带着一点大胆和有趣的意味,没有其他阻隔材料能像玻璃一样同时起到连接和分隔的作用。就其本质而言,玻璃既不属于固体也不属于液体,而被界定为一种非晶状固体,它是独一无二的。
如迪拜哈利法塔、台北环球金融中心、伦敦碎片大厦等等,玻璃幕墙的摩天大楼已十分普遍,我们不难体会拓宽玻璃应用的趋势之汹涌。
James O’Callaghan是Eckersley O’Callaghan结构设计公司首席设计师,他所设计的Apple零售店中显眼的玻璃楼梯可能是世界上见证人数最多的实用玻璃结构作品。他在纽约苹果商店中使用的玻璃踏板长1.8米,厚度不足5厘米,由四块杜邦层压产品SentryGlas Plus组合而成。
这种玻璃板由离聚物夹板制成,可以抵挡飓风且防弹。淬火玻璃SentryGlas符合劳氏船级社认可,Fincantieri船厂的Ruby Princess和Azura的外部栏杆及挡风玻璃均采用此种玻璃。2005年ISO与劳氏船级社修改规定,普通淬火玻璃被淘汰。原先的标准层压玻璃PVB每平米重10公斤,SentryGlas则更为轻便,这种材料的使用让Ruby Princess得以减重足足50吨!
Azure造船工程团队所建造的连通超艇外壳的玻璃结构
“人们对更宽敞的海滨俱乐部、更充足的自然光、更亲近海洋的体验的追求愈盛,因此我们从去年起着手研究如何在游艇上更多运用玻璃,”荷兰Azure游艇设计及造船工程团队的Hugo van Wieringen表示,“从甲板到天花板的全玻璃窗设计十分吸引人,但这也对游艇的承压能力造成了一定的挑战。
“我们的终极目标是在游艇上层建筑和船体上使用更多的玻璃,以模糊内外部空间的界限”,他接着说道,“但研究发现,因为海上环境起伏波动,承重玻璃并不适合应用在游艇上。所以我们改变策略,决定将玻璃与一种其他建筑材料混合使用。”
玻璃为数不多的缺点之一是不能够分散压力,玻璃结构中须有一条清晰负载路径,让压力得以均衡地传递到船体结构。采用淬火玻璃材料,减少连接处的集中负重是很重要的,设计师必须用硅或氯丁橡胶之类的材料将玻璃和金属分隔开。这项研究还带来了一些意料之外的惊喜。
Luiz de Basto为荷兰船厂Oceanco设计的90米超艇拥有全反光玻璃制艇上建筑,宾客可从游艇内欣赏全景风光
Azure的玻璃结构研究让上次建筑甲板实现全玻璃幕墙成为可能。并且,配合玻璃舷墙,我们在享受全角度美景的同时也不需担心会破坏游艇的结构完整性。
除了艇上建筑,Azure玻璃结构研究项目还关注船尾区域的玻璃应用。例如运用玻璃结构,艇库将能够变身为带游泳平台的海滨俱乐部。
Azure是一家独立的荷兰设计工作室,员工人数超过20人。他们计划整合既得研究成果并运用到自己的设计中,同时也允许伙伴游艇设计公司及建造公司使用其关于玻璃结构的专利知识。
玻璃能让游艇结构部件的设计更富趣味,但为防止它弯曲变形,必须将玻璃结构层压成束——粘合成棒状结构、由两根紧密的细环氧树脂材料层压管合成一个结实的空心圆筒结构、或用树脂绑定多条状结构。
以上三种工序皆经过压力测试检验,一根直径10厘米的2.9n柱子可承受超过3,500公斤负荷。同时,新的玻璃片科技已经成熟,玻璃结构取代竖框应用于陆上的玻璃幕墙建筑中。遥想不远的将来,此项技术也将被搬上游艇。
Azure的混合玻璃结构超艇外壳如剖面图所示
还将碰撞出怎样的新火花?
玻璃结构赋予超艇建筑师们无尽的创作可能。灵活恰当地运用玻璃结构,游艇的外观将发生“翻天覆地”的变化。
Blohm+Voss船厂的建筑师和设计师在这方面拥有丰富的经验,经手过多艘游艇,包括由Martin Fancis负责科技设备与造船技术,并由Philippe Starck进行概念设计的A;以及由Michael Leach担纲设计的Palladium。Francis是巴黎工程公司RFR的创始人之一,RFR发明的索拉玻璃幕墙结构被应用于贝聿铭设计的卢浮宫玻璃金字塔。
“如何应用玻璃结构组件而又不失舒适、私密和安全,这是船厂的每个工程专家都面临的挑战,”Blohm+Voss公司造船工程师Matthias Witzel表示。“了解安装位置与方式的相互依存关系、掌握可能对玻璃结构造成影响的内外部因素,这两项是最基本的。”
“运用现代玻璃成型技术,建筑师能够使玻璃的曲率和游艇结构完美匹配。建筑师可以更自由地对使用玻璃结构的游艇轮廓进行设计,这些设计夺目而耐看,彩色玻璃元素与游艇外部造型搭配相得益彰。”
EspenØino在丹麦游艇Shooting Star中曲线玻璃运用设计备受称赞
经Francis设计,由Blohm+Voss在20年前发布的Eco,是第一艘真正把玻璃作为装饰和结构元素的游艇,EspenØino也参与了当年的Eco项目。
“我们花了3年的时间研究玻璃结构,我们确信像鸡蛋一样的几何状玻璃结构会给我们的游艇带来许多优点,”Øino回忆道,“众多所谓的专家曾以为,为了安装这些玻璃窗户,船东需要耗费钱财,准备大量的备件。这些拥有独一无二的颜色和形状的淬火玻璃,必须一次烧制成型。船厂储存了备用玻璃,但在我的记忆里,过去这么多年没有一块玻璃是破裂了的。”
“有趣的是,Eco的凸窗的制造商名字叫做‘Flachglas’——在德语中是‘平板玻璃’的意思。”Øino补充道。
“玻璃是一种很好的材料,我喜欢通透的感觉,但玻璃也是很重的,你必需找到一个平衡。我们正在土耳其为Sunrise公司建造一艘63米游艇,艇上建筑大部分选用玻璃材料。我们不必涂饰玻璃,省下不少功夫,”Øino说道,“但玻璃不能被用作支撑结构,而且船级社对玻璃栏杆和舷墙的标准也越来越严苛。”
Hot Lab设计公司为73米Milano游艇设计的船尾阳光甲板采用钢与玻璃混合结构,可用作温室、健身房或休息室
“在可实现的条件下,厚玻璃质量足够优越,设计师们得以去攻克一个他们不曾考虑过的问题。现在的游艇仍大多采用传统的舷窗,还未有过全玻璃的船体设计的尝试。40厘米的舷窗是现行的标准尺寸,我们是时候该考虑将窗户设计纳入船体设计中。”
“船员和宾客的居住区通常在船体部分,需要有更多的自然光及乐趣,而这是装饰玻璃可以提供的。”Witzel提到。
反射热量
热量的集聚、眩光和紫外线辐射都是玻璃结构亟待解决的问题。美国环境保护机构(简称EPA)称,加热器、冷气机以及楼房的照明占美国能源消耗的36%。尽管美国正处于经济衰退期,美国政府仍拨款补助制造“动态窗户”的企业,动态窗户能够自动调节透光率以减少热量集聚和眩光照射。
动态窗户在欧洲常被称作“智能玻璃”,其制作方法有两种:热致变色和电致变色。热致变色是一种被动的方法,受太阳的热量触发而发生变化;电致变色则需用电流来控制玻璃从透明到有色的变化。动态窗户可以作为大楼或游艇管理系统的一部分,或由居住者自行控制。它可以有效的阻挡紫外线的辐射。
SPD SmartGlass应用在ITV的Daybreak演播室中,一键即可改变玻璃的外观、热量和眩光情况
Pleotint是在热致变色产品领域中最大的一家美国公司,其通过将一块热敏片安装在两到三块玻璃中间,最外层玻璃可自动变化成有色或透明。
这块热敏片的颜色受热变深,最多能阻挡50%的可视光,第二层的图层则能够削弱透过玻璃进入室内的热传递。这种玻璃能够全天候保持透彻。因为它是一种被动反应,只有朝阳一面的玻璃会变暗。目前最大的热致变色窗户面积可达15.2 x 30.5米。
在电致变色领域,播音公司的787 Dreamliner选用了来自明尼苏达州的Sage公司的电致变色玻璃。2010年11月,世界最大建筑材料制造及第二大玻璃制造公司的Saint-Gobain向Sage战略投资8,000万美元,扩大明尼苏达州工厂规模,并授权Sage生产其所有动态玻璃产品,最后贴上电子标签在欧洲出售。
Flachglas是欧洲运用于运输领域的最大玻璃制造厂之一,其致力于研究和生产一种名为Infraselect的热致变色玻璃,这种玻璃可以变化成蓝色以减少可视光的辐射。
动态窗户的价格当然比普通窗户昂贵得多。尽管动态窗户的生产技术逐渐成熟,应用范围也不断扩大,但热致变色和电致变色的动态窗户均价仍分别需要每平方英尺15美元和50美元。
Nuvolari Lenard的这个大胆设计包括了室外玻璃升降机、一个可伸缩的玻璃直升机机库以及一个无边泳池
据研究前沿消息,最近纽约一家公司发明了一种智能玻璃控制技术,这种技术可以对玻璃或聚碳酸酯的透光量进行最大程度的控制。其SPD夹片中含有不定向微观粒子。无电压时,这些粒子吸收光线并阻挡光线穿透;电压接入后,这些粒子对齐排列则光线可穿透。通过调节电压,使用者能够及时方便地调整玻璃的透光量和传热量。
世界首个车载动态窗户控制系统Magic Sky Control便是据技术而生产的。此系统已应用在奔驰SLK系列跑车上,只需轻触一个按钮,车顶玻璃便会从深色变成透明。
部分设计师仍使用在建筑顶棚的玻璃嵌入光伏电池的手段进行,而New Energy科技公司已研发出一种能够发电的太阳能窗户技术。这家公司最新发明了一种主要有氢和碳构成的有机可生电涂料,并将这种涂料涂在了一个工作实验室规模的模型的透明表面上进行试验。这种纳米涂层能够对窗户中的电子、电致变色反应及光学性质产生影响,窗户颜色柔和透亮而富美感,并通过发电保持其颜色。
玻璃材料让船东能够随心设计游艇,尽享视觉自由。在未来,玻璃应用必有广阔的发展空间,成为游艇内外设计的重要元素。