Компьютерное моделирование в промышленном дизайне

И. Б. Аббасов

Компьютерное 
моделирование 
в промышленном дизайне

Издание второе, дополненное

Москва, 2023

УДК 681.327
ББК 32.2
         А13

Рецензенты: 
проф. Михеев С. Д., профессор кафедры дизайна Академии архитектуры и 
искусств Южного федерального университета, председатель Ростовского 
отделения Союза дизайнеров России,
Смолин Ю. А., доцент кафедры педагогики дошкольного, начального и 
дополнительного образования Таганрогского института им. А. П. Чехова 
Ростовского государственного экономического университета, член Союза 
художников России.

Аббасов И. Б.

А13 
Компьютерное моделирование в промышленном дизайне. 2-е изд. 
доп. – М.: ДМК Пресс, 2023. – 112 с.: ил.

ISBN 978-5-93700-197-9

В окружении современного человека трудно найти предметы, 
которые не прошли через заботливые руки дизайнера. При проектировании для дизайнера основными критериями являются не только 
функциональность, но и эстетичность будущего изделия. 
Данная работа посвящена применению трехмерного компьютерного моделирования для проектирования промышленных изделий 
различного назначения: начиная от предметов быта, объектов архитектурной среды, заканчивая средствами транспорта и концептуальными сценами.
Представлены этапы моделирования и сцены реалистичной визуа
лизации концептуальных поисков создаваемых объектов. Для моделирования использованы различные современные графические 
системы трехмерного моделирования. 
Работа может быть использована в методических целях для освоения компьютерных систем моделирования студентами-дизайнерами 
и машиностроителями. Книга может быть полезной для специалистов 
в области промышленного дизайна, а также всем желающим получить 
навыки по современным методам компьютерного моделирования.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в 
какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать 
абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство 
не несет ответст венности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

                                                                                   © Аббасов И. Б., 2023
ISBN 978-5-93700-197-9                                     © Оформление, издание, ДМК Пресс, 2023

Оглавление

Введение ................................................................................................. 5

Глава 1. Компьютерное моделирование летательных  
аппаратов ................................................................................................ 7

1.1. Моделирование летательного аппарата ..................................................7
1.2. Моделирование ракеты ..................................................................................9
1.3. «Черный дьявол». Моделирование обтекаемых поверхностей ........10
1.4. Концептуальное моделирование самолета  
«Chiroptera (Летучая мышь)» ......................................................................12

1.5. Моделирование самолета-амфибии Бе-200 .......................................17
1.6. Моделирование салона самолета-амфибии Бе-200 ........................20
1.7. Моделирование самолета-амфибии Бе-103........................................22
1.8. Концептуальная модель самолета-амфибии «Чибис (Lapwing)» ......25
1.9. Моделирование интерьера салона самолета-амфибии  
«Чибис (Lapwing)» ..........................................................................................30

1.10. Концептуальная модель экраноплана  
«Водомерка (Water Strider)» .................................................................................33

1.11. Разработка интерьера и пассажирского кресла  
экраноплана «Водомерка (Water Strider)» ...........................................36

1.12. Дизайн многофункционального судна на подводных  
крыльях «Афалина» .......................................................................................38

1.13. Концептуальный дизайн многоцелевого беспилотника .................41
1.14. Дизайн-концепт самолета-истребителя ................................................44
1.15. Дизайн-концепт летательного аппарата «Стриж» .............................45
1.16. Дизайн-концепт летательного аппарата «Martin» ............................47
1.17. Дизайн-концепт многоцелевого беспилотного летательного 
аппарата «Tucano» .........................................................................................49

1.18. Дизайн мини-беспилотного летательного аппарата ........................51
1.19. Дизайн многоцелевого самолета-амфибии .........................................53

Глава 2. Компьютерное моделирование промышленных  
изделий .................................................................................................. 54

2.1. Моделирование декоративного фонтана .............................................54
2.2. Моделирование кулона «Весна» ..............................................................55
2.3. Моделирование набора для бара ............................................................57

Оглавление
4

2.4. Светильник «Цифровая орхидея»............................................................58
2.5. Скульптурная композиция «Метаморфозы цилиндра» ..................61
2.6. «Лофтинговая» змея ......................................................................................65
2.7. Кубок победителя ...........................................................................................66
2.8. Бокал с вином ..................................................................................................68
2.9. Сверло искривленное ...................................................................................70

2.10. Статуэтка .............................................................................................................70
2.11. Концептуальный дизайн и технология трехмерной печати 
этнической сувенирной продукции ........................................................71

2.12. Концептуальная модель автомобиля «Lotos»......................................74
2.13. Дизайн автономного мобильного робототехнического  
комплекса «Sesarma» ....................................................................................79

2.14. Проект трехмерной анимации «Судьба» ..............................................82
2.15. Компьютерные модели различных объектов и сцен .......................85

Глава 3. Компьютерное моделирование архитектурной  
среды ...................................................................................................102

3.1. Моделирование интерьера бара ............................................................102

Заключение .........................................................................................109

Библиографический список .............................................................110

Введение

В современном мире человека окружает предметно-пространственная среда, и трудно найти предметы, которые не прошли через 
заботливые руки дизайнера, будь то мышь-манипулятор или самолет. Функциональность, удобство и красота являются основными 
критериями при разработке этих изделий: все примеряется к человеку, все создается для человека. 
Появление компьютера дало возможность дизайнеру проектировать, визуализировать объект до его создания, при этом в максимально реалистичном виде. Компьютер стал одним из основных 
инструментов дизайнера, фактически с безграничными возможностями. На компьютере можно набросать эскизы, создавать различные варианты, рассматривать объект с разных ракурсов, переделать 
его пространственную структуру. Это позволяет экономить время 
и ресурсы перед конечным этапом макетирования, а иногда дает 
возможность создавать то, что трудно поддается реализации современными технологиями, какие-нибудь гипотетические, креативные 
объекты и сцены.
Работа дизайнера на начальном этапе чаще всего заключается в 
разработке концепции будущего изделия, в создании чего-то нового. 
При этом концептуальный поиск может включать в себя как вполне 
реалистичные варианты, так и варианты с элементами фантастики. 
Отбор происходит в соответствии с потребностями и возможностями современной промышленности, а иногда то, что казалось сегодня 
фантастикой, завтра становится реальностью. 
В данной работе представлены компьютерные модели промышленных изделий различного назначения: начиная от чашки, ювелирных изделий до автомобилей и самолетов, и просто фантазийных концепций. Некоторые модели были доведены до практической 
реализации. В основном представлены модели изделий на уровне 
концепций. Для моделирования использовались различные графические системы трехмерного моделирования: AutoCAD, Mechanical 
Desktop, 3ds Max. 
Представленные в работе модели были созданы автором за время преподавания компьютерно-графических дисциплин студентам-дизайнерам и самолетостроителям Таганрогской технологической академии Южного федерального университета. На примере их 

Введение
6

по этапной разработки студенты получают навыки работы с различными графическими системами компьютерного моделирования и 
проектирования. Методический материал опубликован в виде учебных пособий для освоения компьютерных технологий моделирования, разработанные модели неоднократно были отмечены на конкурсах и выставках различного уровня.

1.1. Моделирование летательного 
аппарата

Для моделирования некоторого летательного аппарата используется графическая система трехмерного моделирования Mechanical 
Desktop (Autodesk Inventor) [Аббасов, 2018; Abbasov, 2020]. В этой 
системе можно осуществлять моделирование как технических объектов, так и элементов интерьера или ландшафта. Для создания 
трехмерных моделей применяются типовые команды _extrude_ 
(выдавливание), _revolve_ (вращение), _sweep_ (изгиб) и _loft_ (лофтинг). Самой простой и очевидной из 3D-команд является команда _extrude_. Для создания трехмерного тела эскиз профиля выдавливается по третьей оси на расстояние, равное заданной толщине 
тела. Профиль может выдавливаться в любом из направлений или в 
двух направлениях сразу (так называемое выдавли вание от средней 
плос кости). Превращение эскиза в трехмерную модель осуществляется после наложения на него некоторых ограничений. Создание 
модели состоит из нескольких этапов: 

• на первом этапе определяем последовательность создания 
конструктивных частей и соответствующие для этого методы; 
• на втором этапе проводим общую сборку и доработку аппарата в целом; 

Глава 1

Компьютерное 
моделирование 
летательных аппаратов

Глава 1. Введение
8

• на третьем этапе для создания реалистичной модели осуществляем тонирование и окончательную визуализацию модели летательного аппарата.

На первом этапе мы создадим крыло летательного аппарата в 
виде поверхности косого клина c помощью метода лофтинга командой _loft_. Сначала создаем две рабочие плоскости и на них строим 
профили крыла, затем переводим каждую фигуру в профиль, т. е. 
накладываем ограничения. После выбора команды _loft_ на запрос 
указываем последовательно профили крыла. Второе крыло создаем 
с помощью зеркального отражения построенного крыла и располагаем их вдоль будущего фюзеляжа. 
На втором этапе для создания фюзеляжа выбираем опять тот же 
метод опорных сечений. В данном случае опорные сечения могут 
играть роль направляющих шпангоутов. Результат построения опорных сечений фюзеляжа (их четыре) с крыльями представлен в виде 
каркасной модели на рис. 1.1. 

Рис. 1.1. Трехмерная каркасная модель  
летательного аппарата

С помощью команды _loft_ строим поверхность фюзеляжа, а 
для создания сопла реактивных двигателей используем команду _extrude_ методом вычитания. Затем для создания реалистичных 
сцен трехмерной модели присваиваем текстуры, источники света. 
Выбираем далее фон для сцены в виде фотографии Земли с орби

1.2. Моделирование ракеты

ты. Сцена визуализации представлена на рис. 1.2. Следует отметить, 
что данную сцену можно смоделировать и в других трехмерных системах, однако эта графическая система позволяет изготовить конструкторскую документацию объекта. 

Рис. 1.2. Сцена визуализации летательного аппарата  
с орбиты Земли

1.2. Моделирование ракеты

Создадим твердотельную модель ракеты методом лофтинга в графической системе AutoCAD [Аббасов, 2018; Аббасов, 2020]. Для применения метода лофтинга необходимо создать исходный путь лофтинга и сечения в виде плоских фигур. На виде сверху с помощью 
двухмерных примитивов необходимо построить фигуры сечения 
ракеты, на виде спереди строится ось высоты ракеты. Далее фигуры 
сечения перемещаются на необходимые высоты, как на рис. 1.3 слева.
На трехмерном виде с помощью команды Solid / Loft (Тело / 
Лофтинг) поочередно выбираются фигуры сечения по высоте, из 
диалогового окна Loft Setting (Режимы лофтинга) выбирается подходящий режим сглаживания. На рис. 1.3 справа представлена сцена визуализации тонированной модели ракеты, созданной методом 
лофтинга на фоне Земли.

Глава 1. Введение
10

 

Рис. 1.3. Плоские фигуры для лофтинга и визуализация  
тонированной твердотельной модели ракеты 

1.3. «Черный дьявол». Моделирование 
обтекаемых поверхностей

С помощью данной графической системы можно также смоделировать объекты обтекаемой формы. В качестве таких объектов чаще 
всего используются их природные аналоги, и в нашем случае будет 
смоделирован обтекаемый подводный объект в виде ската (так 
называемый «черный дьявол»). 
Для моделирования поверхности «черного дьявола» использовался метод создания поверхностей с несколькими образующими 
командой _edgesurf_. В качестве образующих объектов могут выступать отрезки, дуги, сплайны и полилинии. По команде _edgesurf_ 
создается многоугольная сеть – поверхность Кунса (Coons), т. е. 
поверхность, определяемая по четырем граням. 
Изображение ската в виде плоского сплайна было вписано в 
габаритный прямоугольник. Потом на основе прямоугольника была 
создана габаритная призма, призма в свою очередь была разделена 
на более мелкие призмы. В соответствии с изображением ската в эти 
призмы были вписаны трехмерные сплайны. Тело ската было разделено на несколько участков, а крыло в основном было построено 
по целым трехмерным сплайнам. В итоге соединением различных 
фрагментов был создан целостный объект (рис. 1.4).