極地郵輪艙室舒適性總體設(shè)計(jì)技術(shù)研究＊

潘溜溜 于莉 周延

（中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司，上海 200090）

0.引言

隨著國(guó)內(nèi)消費(fèi)升級(jí)和文旅產(chǎn)業(yè)加速融合，旅游細(xì)分市場(chǎng)逐漸成熟。主題旅游、高端定制旅游、探險(xiǎn)旅游等層出不窮，這其中，極地旅游以無(wú)可替代的吸引力，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的關(guān)注和歡迎。極地水域具有距離遙遠(yuǎn)，氣候惡劣，大量風(fēng)雪、海霧和浮冰，天空黑暗，高緯度，低水溫，低氣溫等特征，而郵輪艙室舒適性是郵輪設(shè)計(jì)品質(zhì)、建造質(zhì)量的重要考核指標(biāo)，同時(shí)也是影響乘客的體驗(yàn)感受和郵輪公司運(yùn)營(yíng)狀況的重要因素之一。因此，需要研究極地郵輪艙室舒適性總體設(shè)計(jì)技術(shù)，為極地郵輪艙室舒適性設(shè)計(jì)以及建造驗(yàn)收提供依據(jù)。圖1為極地郵輪效果圖。

圖1 極地郵輪效果圖（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

1.極地郵輪艙室舒適性的評(píng)價(jià)要素研究

1.1 南極地區(qū)地理、氣候狀況

南極地區(qū)包括南極洲和南大洋。南極洲通常是指南緯60°以南的南極大陸和島嶼。南大洋指從南極大陸海岸至南緯60°的環(huán)南極洋區(qū)。南極地區(qū)具有以下特征：（1）與世隔絕。由于這里與世隔絕，氣候惡劣，至今沒(méi)有人類長(zhǎng)期居住。南極洲距離澳大利亞約有3500km；距離非洲南端約有4000km；與中國(guó)北京的距離約有12000km。（2）嚴(yán)寒。南極洲通常較對(duì)稱緯度的北極地區(qū)更為寒冷，是世界上平均氣溫最低的地區(qū)?？茖W(xué)家在南極海岸地區(qū)測(cè)得的最冷月的平均溫度是-18℃，而在南極點(diǎn)同月的平均溫度是-62℃。（3）風(fēng)暴頻繁。大風(fēng)是南極氣候的另一個(gè)顯著特征，南極洲的風(fēng)力，因地而異。據(jù)澳大利亞莫森站20年的統(tǒng)計(jì)資料，該地每年八級(jí)以上大風(fēng)日就有300d。（4）干旱的沙漠。南極大陸是地球上最干燥的大陸，年平均降水量?jī)H有30mm～50mm。越深入大陸內(nèi)部，降水量越少，南極點(diǎn)附近年降水量只有3mm。（5）冰雪高原。平均海拔為2350m，最高處—位于西南極的文森山地海拔達(dá)到5140m。（6）極晝與極夜。極晝和極夜現(xiàn)象出現(xiàn)在兩極地區(qū)。在南緯90°，晝夜交替的時(shí)間各為半年，那里一年中有半年是連續(xù)白天，另外半年是連續(xù)黑夜。

1.2 極地郵輪艙室舒適性評(píng)價(jià)要素研究

目前，各船級(jí)社對(duì)船舶含郵輪的艙室舒適性評(píng)價(jià)主要集中在振動(dòng)噪聲、照度、以及溫濕度3個(gè)主要方面，其規(guī)范體系、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、考核指標(biāo)、實(shí)船應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)等已經(jīng)較為成熟[1]，如表1所述，而基于船舶艙室私密性方面的舒適性評(píng)價(jià)還在發(fā)展完善中。

表1 郵輪艙室舒適性指標(biāo)匯總表

2.極地郵輪艙室舒適性指標(biāo)分配技術(shù)研究

2.1 指標(biāo)分配依據(jù)

極地郵輪艙室舒適性指標(biāo)分配依據(jù)主要包括：（1）極地郵輪建造技術(shù)規(guī)格書(shū)中關(guān)于艙室舒適性指標(biāo)的要求；（2）國(guó)際法規(guī)和船舶規(guī)范中對(duì)艙室舒適性指標(biāo)的要求；（3）極地郵輪母型船建造技術(shù)規(guī)格書(shū)艙室舒適性指標(biāo)要求以及實(shí)船試航舒適性數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)報(bào)告；（4）影響舒適性指標(biāo)的主要設(shè)備參數(shù)，如螺旋槳激振力數(shù)據(jù)，布風(fēng)器噪聲聲功率參數(shù)等。

2.2 指標(biāo)分配方法

極地郵輪艙室舒適性指標(biāo)分配方法主要包括：（1）母型船分配方法。即參照母型船舶的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分配，利用已建成的母型船舶的艙室舒適性測(cè)試數(shù)據(jù)，依據(jù)目標(biāo)船舶技術(shù)狀態(tài)的變化，綜合比較分析確定艙室舒適性設(shè)計(jì)指標(biāo)的量化分配。（2）經(jīng)驗(yàn)公式分配方法。經(jīng)驗(yàn)公式分配方法適用于船舶在概念設(shè)計(jì)階段與初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)行舒適性控制指標(biāo)分解。（3）數(shù)值計(jì)算分配方法適用于在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行主要舒適性控制指標(biāo)分解，其一般流程與經(jīng)驗(yàn)公式估算方法類似。圖2即為某船采用數(shù)值仿真計(jì)算進(jìn)行振動(dòng)舒適性指標(biāo)分配。

圖2 全船振動(dòng)仿真計(jì)算云圖

3.極地郵輪艙室舒適性評(píng)估和驗(yàn)證方法研究

對(duì)于極地郵輪艙室舒適性，其評(píng)估和驗(yàn)證主要包含3個(gè)階段：詳細(xì)設(shè)計(jì)階段評(píng)估和驗(yàn)證、施工階段評(píng)估和驗(yàn)證、實(shí)船測(cè)試階段評(píng)估和驗(yàn)證。其中實(shí)船測(cè)試階段又分為碼頭測(cè)試階段和試航測(cè)試階段[2-3]。

評(píng)估和驗(yàn)證方法包括數(shù)值仿真評(píng)估和驗(yàn)證、測(cè)量?jī)x器實(shí)測(cè)評(píng)估和驗(yàn)證兩種。艙室各種舒適性指標(biāo)的評(píng)估和驗(yàn)證方法類似，現(xiàn)舉例振動(dòng)舒適性評(píng)估和驗(yàn)證方法如下。

3.1 詳細(xì)設(shè)計(jì)階段評(píng)估和驗(yàn)證

在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，此時(shí)主要?jiǎng)恿υO(shè)備以及艙室布置已確定，因此可以根據(jù)各專業(yè)詳細(xì)設(shè)計(jì)圖紙以及設(shè)備參數(shù)進(jìn)行全船強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)仿真計(jì)算、局部振動(dòng)固有頻率仿真計(jì)算、全頻域全船艙室噪聲仿真計(jì)算等詳細(xì)精確仿真計(jì)算，若仿真計(jì)算結(jié)果不理想，需要協(xié)調(diào)各專業(yè)商定修改優(yōu)化方案，并通過(guò)仿真計(jì)算確認(rèn)新方案。同時(shí)在全船振動(dòng)噪聲控制指標(biāo)圖上標(biāo)注每個(gè)艙室振動(dòng)噪聲衡準(zhǔn)、相關(guān)振動(dòng)噪聲源限值以及減振降噪材料和設(shè)備聲學(xué)參數(shù)要求。對(duì)于艙室單元，需要通過(guò)全船強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)仿真計(jì)算、局部振動(dòng)固有頻率仿真計(jì)算、全頻域全船艙室噪聲仿真計(jì)算等詳細(xì)精確仿真計(jì)算以及減振降噪材料和設(shè)備廠家最終確定聲學(xué)指標(biāo)。同時(shí)在與供應(yīng)商簽署技術(shù)協(xié)議時(shí)明確減振降噪指標(biāo)要求。

3.2 施工階段評(píng)估和驗(yàn)證

在施工階段，此時(shí)需要對(duì)全船主要振動(dòng)噪聲源設(shè)備、減振降噪材料和設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室或者出廠聲學(xué)特性參數(shù)測(cè)試，并經(jīng)船廠振動(dòng)噪聲控制專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)才能進(jìn)入船廠施工現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)需要嚴(yán)格要求現(xiàn)場(chǎng)施工人員按照材料和設(shè)備施工工藝和流程施工，避免因施工質(zhì)量問(wèn)題而影響其聲學(xué)性能，如浮動(dòng)底板施工工藝等。

對(duì)于艙室單元，此時(shí)需要在實(shí)驗(yàn)室或者制造商工廠確認(rèn)詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)確定的聲學(xué)指標(biāo)或者技術(shù)協(xié)議中要求的隔聲量、吸聲系數(shù)等聲學(xué)指標(biāo)。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格檢驗(yàn)浮動(dòng)底板施工質(zhì)量，壁板和天花連接以及開(kāi)孔密封質(zhì)量，管系、電纜托架和家具固定牢靠度，艙室單元整體在甲板上的固定牢固度等。并對(duì)測(cè)試報(bào)告和施工情況做詳細(xì)記錄，以便在實(shí)船測(cè)試振動(dòng)噪聲超標(biāo)時(shí)為修改方案提供依據(jù)。

3.3 實(shí)船測(cè)試階段評(píng)估與驗(yàn)證

實(shí)船測(cè)試階段分為碼頭測(cè)試階段和多次試航測(cè)試。此時(shí)需要最終卻是艙室振動(dòng)噪聲是否完全滿足MSC337、船級(jí)社入級(jí)符號(hào)（Notation）以及船東建造技術(shù)規(guī)格書(shū)中振動(dòng)噪聲要求[4]。此階段是對(duì)全船振動(dòng)噪聲進(jìn)行全面的第三方實(shí)測(cè)檢驗(yàn)。此階段測(cè)試結(jié)果和超標(biāo)處理進(jìn)度對(duì)郵輪是否能夠按時(shí)順利交付影響很大，因此需要引起足夠重視。

4.結(jié)論與展望

本文通過(guò)研究極地環(huán)境下的郵輪艙室舒適性評(píng)價(jià)要素，構(gòu)建了極地郵輪艙室舒適性評(píng)價(jià)體系，歸納總結(jié)了極地郵輪艙室舒適性指標(biāo)分配技術(shù)及評(píng)估驗(yàn)證方法和工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)極地郵輪等類似郵輪艙室舒適性總體設(shè)計(jì)及指標(biāo)控制有一定的借鑒意義。