豪華郵輪總體設(shè)計(jì)分析

(中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第七〇八研究所 民船部，上海 200011)

1 概述

豪華郵輪與一般的交通型客船在設(shè)計(jì)理念上有本質(zhì)區(qū)別[1-3]，用普通客船或運(yùn)輸船的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行郵輪設(shè)計(jì)，存在方向性的錯(cuò)誤。而一味套用西方現(xiàn)成郵輪設(shè)計(jì)，也很容易存在本土郵輪水土不服的問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，本文整理并綜合國(guó)內(nèi)十幾年的郵輪設(shè)計(jì)研究經(jīng)驗(yàn)，論述豪華郵輪總體前期概念設(shè)計(jì)的基本流程方法，提煉設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

2 豪華郵輪總體設(shè)計(jì)流程

豪華郵船設(shè)計(jì)較普通客船、運(yùn)輸船更為復(fù)雜，這主要因?yàn)猷]船不僅是搭載游客的交通工具，除了滿足游客的衣、食、住、行和安全等最低生活保障之外，還要提供游客娛樂(lè)、休閑、購(gòu)物等活動(dòng)的服務(wù)，給游客以美好而舒服的旅行體驗(yàn)。為滿足這些需求，郵輪設(shè)計(jì)無(wú)論是在主題概念、性能、材料使用或是工藝方面都提出了極高的要求。

豪華郵輪總體概念設(shè)計(jì)是一個(gè)循環(huán)迭代的過(guò)程，基本任務(wù)如下。

2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)描述

豪華郵輪總體設(shè)計(jì)任務(wù)的首要工作就是了解船東的需求，即重要的設(shè)計(jì)任務(wù)輸入要素。郵輪的主要設(shè)計(jì)輸入要素包括：

1)航線與營(yíng)運(yùn)周期。確定郵輪主要航線是最為關(guān)鍵設(shè)計(jì)輸入要素之一。航線涵蓋豐富的設(shè)計(jì)信息，包括目標(biāo)郵輪所途徑海域、河道以及停泊的港口。此外，郵輪在其航線單航次營(yíng)運(yùn)的周期也是郵輪設(shè)計(jì)的主要影響因素。通過(guò)這些信息可以初步確定以下設(shè)計(jì)條件：

①目標(biāo)船的設(shè)計(jì)環(huán)境。包括海況和溫濕度等。有些航線如北冰洋、阿拉斯加航線等氣溫較低，對(duì)船上空調(diào)負(fù)荷、保溫措施等方面需要特殊考慮，尤其對(duì)于露天泳池是否需要保留或增加可移動(dòng)頂棚值得斟酌。

②尺度限制。包括碼頭回轉(zhuǎn)直徑的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)船長(zhǎng)的限制、碼頭水深和登乘設(shè)施對(duì)郵輪吃水以及登乘甲板高度的影響、特殊航道如巴拿馬運(yùn)河對(duì)船寬的影響、航線如途徑大橋則還需考慮郵輪的空高限制等。

③續(xù)航力。主要航線一經(jīng)確定，目標(biāo)船的續(xù)航里程要求也可以大致確定。

④航速。單航次里程與營(yíng)運(yùn)周期確定后，再考慮主要營(yíng)運(yùn)海況的風(fēng)浪情況，可以推算目標(biāo)郵輪的服務(wù)航速要求。

目前國(guó)際上典型的郵輪航線包括：加勒比海航線、地中海航線、大西洋歐洲沿岸、夏威夷北太平洋、巴拿馬運(yùn)河、北冰洋、印尼+新馬、泰越新、中日韓航線等。

2)郵輪容量與品質(zhì)。郵輪容量最主要的輸入就是旅客數(shù)量，確定了旅客數(shù)量及郵輪品質(zhì)定位后，根據(jù)表 2可推算對(duì)應(yīng)的乘客船員比和客容比范圍，進(jìn)而得到目標(biāo)郵輪的船員、服務(wù)以及文娛人員數(shù)量范圍，以及下鋪或總噸位范圍。

3)初投資預(yù)算。事先了解船東的投入傾向，設(shè)計(jì)方可協(xié)助船東選擇更為合理的配置方案，包括郵輪量化方面的郵輪大小(總噸位)、旅客數(shù)量，郵輪品質(zhì)方面的客容比、乘客船員比、主要設(shè)備選型方案及內(nèi)飾裝潢檔次等。以設(shè)計(jì)郵輪主推進(jìn)系統(tǒng)為例，如果船東初投資較高可以考慮軸槳電推甚至吊艙推進(jìn)，這樣全船的振動(dòng)噪聲更容易控制，旅客舒適度更佳；但如果船東初投資不高，郵輪定位本身是經(jīng)濟(jì)性的，則主推方案可以考慮柴油機(jī)直接推進(jìn)，并需要更多考慮優(yōu)化艙室布局，保證旅客舒適性。

某些情況下，船東根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研和經(jīng)濟(jì)性測(cè)算對(duì)這些設(shè)計(jì)輸入已經(jīng)有了一定的想法，但有些時(shí)候，尤其是對(duì)于國(guó)內(nèi)剛剛起步的郵輪船東，他們?cè)谠O(shè)計(jì)初期無(wú)法給出十分明確的設(shè)計(jì)需求，可能需要總體設(shè)計(jì)單位引導(dǎo)幫助船東一起進(jìn)行多方案對(duì)比論證后確定設(shè)計(jì)方向。

2.2 功能需求分析

2.2.1 基本需求

1)船上人員對(duì)生活的基本需求。

2)對(duì)安全的保障需求，即滿足規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)等一系列硬性要求，如防火、穩(wěn)性、救生、安全返港[3]以及環(huán)境保護(hù)[4]等。

3)基本船用功能需求，包括推進(jìn)、操控、通信導(dǎo)航、能源供應(yīng)等。

2.2.2 主題娛樂(lè)休閑需求

1)郵輪目標(biāo)服務(wù)人群的定位。不同的目標(biāo)人群定位，娛樂(lè)休閑項(xiàng)目的類(lèi)別側(cè)重也會(huì)有所差異。如以兒童為主的家庭群體對(duì)兒童娛樂(lè)設(shè)施、親子餐廳與活動(dòng)的需求更大；而面向中老年退休人群的郵輪，其側(cè)重點(diǎn)可能更多的是健康飲食、養(yǎng)生休閑、文娛演出等。

2)文化融入。作為郵輪主題的一大源泉，文化元素如何滲入郵輪主題設(shè)計(jì)是重要的研究工作之一。文化融入不一定對(duì)郵輪大框架的設(shè)計(jì)有大影響，但對(duì)于細(xì)節(jié)處理、整體內(nèi)飾風(fēng)格等方面起著主導(dǎo)作用。在郵輪概念設(shè)計(jì)初期就要有計(jì)劃的設(shè)想文化元素具象化的體現(xiàn)手段與形式。

3)亮點(diǎn)項(xiàng)目。每艘豪華郵輪基本都有其獨(dú)特的賣(mài)點(diǎn)、標(biāo)志性特征。比如量子號(hào)的全景海上觀光球、喜悅號(hào)的跨層卡丁車(chē)、盛世公主號(hào)的玻璃廊橋等。一艘成功的豪華郵輪少不了與眾不同讓人記憶深刻的亮點(diǎn)項(xiàng)目。這些亮點(diǎn)往往在概念設(shè)計(jì)初期需要予以考慮，最好可以圍繞主題文化的定位進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思。

4)舒適度需求。舒適度表征的是游客個(gè)體綜合體驗(yàn)水平，是一艘旅游型郵輪的優(yōu)劣考核的基礎(chǔ)條件；而主題、文化或是娛樂(lè)亮點(diǎn)項(xiàng)目都只能算是錦上添花的之作。郵輪振動(dòng)、噪聲和耐波性在方案設(shè)計(jì)階段就要予以評(píng)估考慮，一旦到了詳設(shè)后期再發(fā)現(xiàn)有重要薄弱點(diǎn)是很難調(diào)整解決的。

2.3 主要系統(tǒng)設(shè)備量化估算

郵輪上主要系統(tǒng)可以分為兩類(lèi)：賓館系統(tǒng)和船用系統(tǒng)。對(duì)應(yīng)關(guān)系和量化估算工作內(nèi)容見(jiàn)表1、2。

表1 郵輪賓館系統(tǒng)對(duì)應(yīng)功能需求關(guān)系

表2 郵輪常規(guī)船用系統(tǒng)對(duì)應(yīng)功能需求關(guān)系

郵輪功能需求對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)中還有許多沒(méi)有反應(yīng)在上面兩個(gè)表格中，主要是考慮這些需求對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)對(duì)于后續(xù)的主尺度與總布置設(shè)計(jì)中影響不是很大，所以暫且忽略，比如，通信導(dǎo)航系統(tǒng)、消防與艙底水系統(tǒng)以及監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)等。

2.4 主尺度與重量估算

根據(jù)對(duì)郵輪容量、總噸位的估計(jì)，參考相關(guān)母型初步得到主尺度方案，然后根據(jù)對(duì)于航線碼頭情況得到尺度限制，對(duì)目標(biāo)船主尺度進(jìn)行調(diào)整。

郵輪空船質(zhì)量的估算是一大難點(diǎn)，主要源于母型船參考數(shù)據(jù)太少，而郵輪空船質(zhì)量涉及的雜項(xiàng)很多，統(tǒng)計(jì)誤差會(huì)受諸多因素影響。建議：如果有參考船型空船質(zhì)量數(shù)據(jù)，可將母型船根據(jù)專(zhuān)業(yè)拆分，然后結(jié)合空船質(zhì)量母型估算方法[5]及系統(tǒng)設(shè)備量化估算結(jié)果估算目標(biāo)郵輪空船質(zhì)量；如果缺少母型船資料，則參考文獻(xiàn)[6]進(jìn)行粗估。

郵輪的載重量涉及分項(xiàng)繁多，見(jiàn)表3[7]。

表3 豪華郵輪載質(zhì)量分項(xiàng)

2.5 型線設(shè)計(jì)

除常規(guī)水線以下的型線設(shè)計(jì)以外，水線以上的郵輪外形設(shè)計(jì)也是重要設(shè)計(jì)工作。

郵輪Fr在0.20～0.25范圍，為減小興波阻力，船艏多采用長(zhǎng)球鼻形式。

豪華郵輪船身較瘦，平行中體很短，但不是沒(méi)有，不少郵輪都有加長(zhǎng)改造的需求，從平行中體入手相對(duì)簡(jiǎn)單，因此，從郵輪可改造性角度看平行中體還是建議保留。

郵輪艉部根據(jù)推進(jìn)器的不同形式略有不同，多采用鴨艉形式，為緩解振動(dòng)問(wèn)題，螺旋槳上部線型留有氣穴。

郵輪水線上外形設(shè)計(jì)是最先為游客所關(guān)注的，重要性毋庸置疑。不同郵輪品牌一般擁有其家族性獨(dú)特的外觀特征[8]。根據(jù)對(duì)船體與美學(xué)的融合理解，郵輪外觀設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素主要包括：①主要設(shè)備設(shè)施的布置位置約束，如救生艇位置、雷達(dá)桅以及煙囪的位置限制等;②外形與空間、總噸的關(guān)系;③造型整體協(xié)調(diào)、美觀;④空氣阻力性能優(yōu)化;⑤排煙煙跡優(yōu)化問(wèn)題等。

2.6 總布置設(shè)計(jì)

郵輪總布置設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的因素如下。

1)規(guī)范要求。郵輪總布置設(shè)計(jì)首先要滿足相關(guān)規(guī)則規(guī)范硬性約束要求，尤其是和安全相關(guān)的穩(wěn)性、防火、逃生、救生、以及安全返港等方面要求。

2)人流導(dǎo)向。船上大部分艙室或區(qū)域(包括居住艙室、公共場(chǎng)所、走道、電梯等)的使用主體是乘客，在進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮人流走向，避免擁堵，合理化布局。

3)艙室相關(guān)性。郵輪系統(tǒng)種類(lèi)繁雜，有些系統(tǒng)間關(guān)系緊密，而有些系統(tǒng)間耦合性又不那么強(qiáng)。在布置時(shí)應(yīng)盡可能考慮將關(guān)系緊密的系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的艙室就近布置或考慮便利的連通方式。以餐廳、廚房和冷庫(kù)三類(lèi)艙室為例，這三者關(guān)系極為緊密，有較強(qiáng)的前后邏輯關(guān)系，在布置時(shí)應(yīng)盡量考慮餐廳和廚房相鄰布置，冷庫(kù)與廚房相鄰布置，如果冷庫(kù)無(wú)法與廚房相鄰布置可考慮設(shè)置便利的傳輸通道，如廚房專(zhuān)用電梯等。

4)主題空間需求。某些艙室由于其自身特點(diǎn)的原因，對(duì)于布置位置或空間有一定的要求，在總布置時(shí)須作為剛性設(shè)計(jì)約束優(yōu)先考慮。比如大劇院由于觀眾視野要求對(duì)艙室高度有一定要求，一般會(huì)跨3～4層甲板高度；水滑梯等泳池娛樂(lè)項(xiàng)目對(duì)于空間高度、開(kāi)闊性都有要求，一般會(huì)放在郵輪頂部露天甲板；對(duì)于登乘大廳，一方面要考慮大量人員聚集對(duì)面積的需求，同時(shí)又要體現(xiàn)登乘大廳的開(kāi)敞大氣感覺(jué)而作頂部多層挑空。此外，對(duì)于登乘大廳的位置還要兼顧碼頭情況和人員集散便利性。

5)性能優(yōu)化需求。合理布局可以優(yōu)化船舶性能，包括重心控制、材料工藝精簡(jiǎn)、艙室舒適度提升等。比如對(duì)于物資倉(cāng)儲(chǔ)類(lèi)艙室由于載貨較多，盡量放在郵輪下層甲板；旅客住艙則盡可能遠(yuǎn)離噪聲源(如機(jī)艙)布置在上層甲板；此外，根據(jù)SOLAS對(duì)于防火等級(jí)劃分要求，合理化調(diào)整不同類(lèi)別艙室毗鄰關(guān)系可以精簡(jiǎn)艙壁或甲板的防火等級(jí)，節(jié)約材料成本，減輕重量。

郵輪總布置設(shè)計(jì)猶如雕刻雕塑，需要由粗到細(xì)、由整體到局部逐步細(xì)化確定。這里給出一個(gè)郵輪總布置的基本繪制流程。

1)依據(jù)典型單元房間寬度，選定肋骨間距與強(qiáng)框間距。

2)考慮船長(zhǎng)與大型公共區(qū)域要求及機(jī)艙煙囪位置，確定主防火隔堵與水密橫艙壁。

3)結(jié)合功能需求確定甲板層數(shù)與層高。

4)確定上下主梯道位置。

5)確定典型住艙布局。

6)根據(jù)各系統(tǒng)量化空間要求，初步安排不同系統(tǒng)的空間分配與區(qū)域劃分。

7)根據(jù)總布置要求進(jìn)行艙室詳細(xì)劃分。

2.7 安全性評(píng)估與性能計(jì)算

總布置有初步結(jié)果后，根據(jù)規(guī)范要求需要進(jìn)行一系列安全性初步評(píng)估。對(duì)于總體前期設(shè)計(jì)影響比較大的方面包括[9]。

1)穩(wěn)性評(píng)估。完整穩(wěn)性、破艙穩(wěn)性以及抗風(fēng)能力校核評(píng)估。

2)逃生通道布置與集合站位置空間校核。

3)梯道寬度與面積計(jì)算校核。

4)撤離分析校核(簡(jiǎn)易或高級(jí)方法)。

5)安全返港邏輯校核。

此外，還需要計(jì)算分析以下性能。

1)推進(jìn)性能。該項(xiàng)工作與其他運(yùn)輸船、客船類(lèi)似，可采用簡(jiǎn)易估算方式[10-11]或CFD模擬、船模試驗(yàn)。

2)郵輪操縱性。尤其是港內(nèi)限制水域的操縱性評(píng)估。

3)耐波性。旅客舒適度受郵輪耐波性影響極大，尤其國(guó)內(nèi)大部分游客是沒(méi)太多海上乘船經(jīng)歷，如果耐波性不佳，游客極易暈船。

4)振動(dòng)噪聲評(píng)估。對(duì)于振動(dòng)噪聲水平的預(yù)測(cè)評(píng)估需要從總體設(shè)計(jì)初期即開(kāi)始考慮，包括對(duì)主要振動(dòng)噪聲源的確定，敏感艙室范圍的篩選，以及相應(yīng)的控制措施分析。隨著設(shè)計(jì)的不斷深入，在項(xiàng)目詳設(shè)階段還要更精細(xì)對(duì)全船振動(dòng)噪聲水平進(jìn)行數(shù)值分析評(píng)估。

5)煙跡分析。由于郵輪露天甲板多為泳池甲板，包含眾多露天運(yùn)動(dòng)娛樂(lè)場(chǎng)所，是游客休閑活動(dòng)的主要區(qū)域，煙囪的煙跡對(duì)于露天泳池甲板的影響很大，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，極有可能導(dǎo)致煙囪排除的廢氣灰塵落在游客活動(dòng)區(qū)，造成不佳的體驗(yàn)。煙跡分析手段主要包括CFD模擬以及風(fēng)洞試驗(yàn)。

6)露天甲板舒適性和擋風(fēng)玻璃布置。露天泳池甲板是人員活動(dòng)密集場(chǎng)所，海風(fēng)對(duì)于露天頂層甲板影響比較明顯，需要考慮增設(shè)特定的擋風(fēng)玻璃、隔斷調(diào)節(jié)風(fēng)場(chǎng)作用。該項(xiàng)評(píng)估主要也是主依靠CFD模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)確定。

2.8 經(jīng)濟(jì)性分析評(píng)估

郵輪經(jīng)濟(jì)性分析是郵輪前期總體設(shè)計(jì)工作起決定作用的一環(huán)，尤其對(duì)于國(guó)內(nèi)郵輪項(xiàng)目，相對(duì)于國(guó)際成熟郵輪公司，國(guó)內(nèi)船東對(duì)于豪華郵輪的收支情況相關(guān)經(jīng)驗(yàn)比較少，船型尺度、參數(shù)和成本、收入的關(guān)系是模糊的，這需要設(shè)計(jì)者在制作技術(shù)方案的同時(shí)做好經(jīng)濟(jì)性分析評(píng)估的支持，并提供合理的決策優(yōu)化建議。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要了解郵輪的建造成本、營(yíng)運(yùn)稅費(fèi)以及主要收入來(lái)源，并建立合理可用的郵輪經(jīng)濟(jì)性快速評(píng)估模型，方便多方案比較與迭代。

郵輪的建造成本包括船體、設(shè)備、設(shè)計(jì)與建造費(fèi)用、以及內(nèi)飾裝潢費(fèi)用等。營(yíng)運(yùn)成本方面主要包括燃料費(fèi)、食品供應(yīng)品費(fèi)用、人工費(fèi)、碼頭?？?、稅費(fèi)及管理費(fèi)、渠道宣傳等費(fèi)用。而收入來(lái)源方面，除了船票外還包括船上各類(lèi)服務(wù)、餐飲、購(gòu)物、娛樂(lè)消費(fèi)等。這些收入除了與旅客數(shù)量有關(guān)，還與不同等級(jí)房間分配比例、郵輪班期、航線吸引程度等諸多因素有關(guān)。

郵輪經(jīng)濟(jì)性分析往往需要依托郵輪公司以及旅游平臺(tái)過(guò)往郵輪產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，文獻(xiàn)[12]提供了一些郵輪公司的歷史數(shù)據(jù)，可供參考。

3 中西方豪華郵輪設(shè)計(jì)特點(diǎn)異同

豪華郵輪本身是西方文明的產(chǎn)物，絕大多數(shù)豪華郵輪是針對(duì)西方游客設(shè)計(jì)的。對(duì)于中國(guó)游客來(lái)說(shuō)，典型的西方郵輪很多方面是不適應(yīng)的。

1)航期。國(guó)內(nèi)游客由于假期相對(duì)不長(zhǎng)，一般在7 d以內(nèi)，一些長(zhǎng)航期的遠(yuǎn)距離世界巡回航線可能不適合大多數(shù)國(guó)內(nèi)游客，如此，國(guó)內(nèi)目標(biāo)郵輪可以在續(xù)航力自持力方面進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化。

2)運(yùn)營(yíng)季節(jié)。中國(guó)冬季較為寒冷，對(duì)于大多數(shù)郵輪都是淡季，尤其是露天泳池甲板，在冬季基本不會(huì)有人光顧，如果希望在冬季依然可以吸引國(guó)內(nèi)游客，需要做相應(yīng)調(diào)整，比如，設(shè)置可收放頂棚，目前很多國(guó)外郵輪針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)都有此改造計(jì)劃。

3)游客人群類(lèi)別。國(guó)內(nèi)游客中35歲以下的年輕人占比較高，約占總郵輪出行人群的61%以上，而歐美游客中45～70歲游客比例較高。游客年齡層的不同，郵輪主題定位自然也應(yīng)有所區(qū)別。

4)飲食差異。國(guó)內(nèi)游客就餐時(shí)間相對(duì)較短，不喜歡排長(zhǎng)隊(duì)等餐，因此，對(duì)于船上的廚房供應(yīng)速度有一定要求；此外，船上的西餐對(duì)中國(guó)游客來(lái)說(shuō)只能作為帶有新鮮感的偶爾嘗試，不會(huì)作為長(zhǎng)期的飲食選擇，國(guó)內(nèi)游客還是更適應(yīng)中餐。

5)消費(fèi)習(xí)慣。中國(guó)游客很少去船上的酒吧，他們更喜歡去免稅店購(gòu)物。游客去賭場(chǎng)的比例也很低，高質(zhì)量的演出更能吸引游客。SPA對(duì)國(guó)內(nèi)游客并不是很具吸引力。

6)吸煙。中國(guó)游客中煙民比例相對(duì)較高，多布置吸煙點(diǎn)和相關(guān)排風(fēng)設(shè)施很有必要。

7)日光浴。國(guó)內(nèi)游客不太習(xí)慣曬太陽(yáng)，不過(guò)夏日夜晚躺在躺椅上吹吹海風(fēng)、在夜空下看場(chǎng)電影還是很不錯(cuò)的體驗(yàn)。

8)VIP。國(guó)內(nèi)游客收入有一定差距，部分游客期望得到與普通游客有差別的優(yōu)質(zhì)服務(wù)?，F(xiàn)在，許多郵輪都引入了船中船的概念，即VIP套房旅客與普通郵輪有相互隔離的就餐、娛樂(lè)、休閑服務(wù)場(chǎng)所。