豪華郵輪總體設計分析

(中國船舶工業(yè)集團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計理念上有本質(zhì)區(qū)別[1-3]，用普通客船或運輸船的設計思路進行郵輪設計，存在方向性的錯誤。而一味套用西方現(xiàn)成郵輪設計，也很容易存在本土郵輪水土不服的問題。針對以上問題，本文整理并綜合國內(nèi)十幾年的郵輪設計研究經(jīng)驗，論述豪華郵輪總體前期概念設計的基本流程方法，提煉設計要點。

2 豪華郵輪總體設計流程

豪華郵船設計較普通客船、運輸船更為復雜，這主要因為郵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、休閑、購物等活動的服務，給游客以美好而舒服的旅行體驗。為滿足這些需求，郵輪設計無論是在主題概念、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計是一個循環(huán)迭代的過程，基本任務如下。

2.1 設計任務描述

豪華郵輪總體設計任務的首要工作就是了解船東的需求，即重要的設計任務輸入要素。郵輪的主要設計輸入要素包括：

1)航線與營運周期。確定郵輪主要航線是最為關鍵設計輸入要素之一。航線涵蓋豐富的設計信息，包括目標郵輪所途徑海域、河道以及停泊的港口。此外，郵輪在其航線單航次營運的周期也是郵輪設計的主要影響因素。通過這些信息可以初步確定以下設計條件：

①目標船的設計環(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，對船上空調(diào)負荷、保溫措施等方面需要特殊考慮，尤其對于露天泳池是否需要保留或增加可移動頂棚值得斟酌。

②尺度限制。包括碼頭回轉(zhuǎn)直徑的設計參數(shù)對船長的限制、碼頭水深和登乘設施對郵輪吃水以及登乘甲板高度的影響、特殊航道如巴拿馬運河對船寬的影響、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。單航次里程與營運周期確定后，再考慮主要營運海況的風浪情況，可以推算目標郵輪的服務航速要求。

目前國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可推算對應的乘客船員比和客容比范圍，進而得到目標郵輪的船員、服務以及文娛人員數(shù)量范圍，以及下鋪或總噸位范圍。

3)初投資預算。事先了解船東的投入傾向，設計方可協(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、主要設備選型方案及內(nèi)飾裝潢檔次等。以設計郵輪主推進系統(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，這樣全船的振動噪聲更容易控制，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)濟性的，則主推方案可以考慮柴油機直接推進，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)市場調(diào)研和經(jīng)濟性測算對這些設計輸入已經(jīng)有了一定的想法，但有些時候，尤其是對于國內(nèi)剛剛起步的郵輪船東，他們在設計初期無法給出十分明確的設計需求，可能需要總體設計單位引導幫助船東一起進行多方案對比論證后確定設計方向。

2.2 功能需求分析

2.2.1 基本需求

1)船上人員對生活的基本需求。

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

3)基本船用功能需求，包括推進、操控、通信導航、能源供應等。

2.2.2 主題娛樂休閑需求

1)郵輪目標服務人群的定位。不同的目標人群定位，娛樂休閑項目的類別側(cè)重也會有所差異。如以兒童為主的家庭群體對兒童娛樂設施、親子餐廳與活動的需求更大；而面向中老年退休人群的郵輪，其側(cè)重點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計是重要的研究工作之一。文化融入不一定對郵輪大框架的設計有大影響，但對于細節(jié)處理、整體內(nèi)飾風格等方面起著主導作用。在郵輪概念設計初期就要有計劃的設想文化元素具象化的體現(xiàn)手段與形式。

3)亮點項目。每艘豪華郵輪基本都有其獨特的賣點、標志性特征。比如量子號的全景海上觀光球、喜悅號的跨層卡丁車、盛世公主號的玻璃廊橋等。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項目。這些亮點往往在概念設計初期需要予以考慮，最好可以圍繞主題文化的定位進行設計構(gòu)思。

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

2.3 主要系統(tǒng)設備量化估算

郵輪上主要系統(tǒng)可以分為兩類：賓館系統(tǒng)和船用系統(tǒng)。對應關系和量化估算工作內(nèi)容見表1、2。

表1 郵輪賓館系統(tǒng)對應功能需求關系

表2 郵輪常規(guī)船用系統(tǒng)對應功能需求關系

郵輪功能需求對應的系統(tǒng)中還有許多沒有反應在上面兩個表格中，主要是考慮這些需求對應的系統(tǒng)對于后續(xù)的主尺度與總布置設計中影響不是很大，所以暫且忽略，比如，通信導航系統(tǒng)、消防與艙底水系統(tǒng)以及監(jiān)測報警系統(tǒng)等。

2.4 主尺度與重量估算

根據(jù)對郵輪容量、總噸位的估計，參考相關母型初步得到主尺度方案，然后根據(jù)對于航線碼頭情況得到尺度限制，對目標船主尺度進行調(diào)整。

郵輪空船質(zhì)量的估算是一大難點，主要源于母型船參考數(shù)據(jù)太少，而郵輪空船質(zhì)量涉及的雜項很多，統(tǒng)計誤差會受諸多因素影響。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)設備量化估算結(jié)果估算目標郵輪空船質(zhì)量；如果缺少母型船資料，則參考文獻[6]進行粗估。

郵輪的載重量涉及分項繁多，見表3[7]。

表3 豪華郵輪載質(zhì)量分項

2.5 型線設計

除常規(guī)水線以下的型線設計以外，水線以上的郵輪外形設計也是重要設計工作。

郵輪Fr在0.20～0.25范圍，為減小興波阻力，船艏多采用長球鼻形式。

豪華郵輪船身較瘦，平行中體很短，但不是沒有，不少郵輪都有加長改造的需求，從平行中體入手相對簡單，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)推進器的不同形式略有不同，多采用鴨艉形式，為緩解振動問題，螺旋槳上部線型留有氣穴。

郵輪水線上外形設計是最先為游客所關注的，重要性毋庸置疑。不同郵輪品牌一般擁有其家族性獨特的外觀特征[8]。根據(jù)對船體與美學的融合理解，郵輪外觀設計時應考慮的因素主要包括：①主要設備設施的布置位置約束，如救生艇位置、雷達桅以及煙囪的位置限制等;②外形與空間、總噸的關系;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)化問題等。

2.6 總布置設計

郵輪總布置設計應考慮的因素如下。

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

2)人流導向。船上大部分艙室或區(qū)域(包括居住艙室、公共場所、走道、電梯等)的使用主體是乘客，在進行總布置設計時需要考慮人流走向，避免擁堵，合理化布局。

3)艙室相關性。郵輪系統(tǒng)種類繁雜，有些系統(tǒng)間關系緊密，而有些系統(tǒng)間耦合性又不那么強。在布置時應盡可能考慮將關系緊密的系統(tǒng)所對應的艙室就近布置或考慮便利的連通方式。以餐廳、廚房和冷庫三類艙室為例，這三者關系極為緊密，有較強的前后邏輯關系，在布置時應盡量考慮餐廳和廚房相鄰布置，冷庫與廚房相鄰布置，如果冷庫無法與廚房相鄰布置可考慮設置便利的傳輸通道，如廚房專用電梯等。

4)主題空間需求。某些艙室由于其自身特點的原因，對于布置位置或空間有一定的要求，在總布置時須作為剛性設計約束優(yōu)先考慮。比如大劇院由于觀眾視野要求對艙室高度有一定要求，一般會跨3～4層甲板高度；水滑梯等泳池娛樂項目對于空間高度、開闊性都有要求，一般會放在郵輪頂部露天甲板；對于登乘大廳，一方面要考慮大量人員聚集對面積的需求，同時又要體現(xiàn)登乘大廳的開敞大氣感覺而作頂部多層挑空。此外，對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、艙室舒適度提升等。比如對于物資倉儲類艙室由于載貨較多，盡量放在郵輪下層甲板；旅客住艙則盡可能遠離噪聲源(如機艙)布置在上層甲板；此外，根據(jù)SOLAS對于防火等級劃分要求，合理化調(diào)整不同類別艙室毗鄰關系可以精簡艙壁或甲板的防火等級，節(jié)約材料成本，減輕重量。

郵輪總布置設計猶如雕刻雕塑，需要由粗到細、由整體到局部逐步細化確定。這里給出一個郵輪總布置的基本繪制流程。

1)依據(jù)典型單元房間寬度，選定肋骨間距與強框間距。

2)考慮船長與大型公共區(qū)域要求及機艙煙囪位置，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)總布置要求進行艙室詳細劃分。

2.7 安全性評估與性能計算

總布置有初步結(jié)果后，根據(jù)規(guī)范要求需要進行一系列安全性初步評估。對于總體前期設計影響比較大的方面包括[9]。

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

2)逃生通道布置與集合站位置空間校核。

3)梯道寬度與面積計算校核。

4)撤離分析校核(簡易或高級方法)。

5)安全返港邏輯校核。

此外，還需要計算分析以下性能。

1)推進性能。該項工作與其他運輸船、客船類似，可采用簡易估算方式[10-11]或CFD模擬、船模試驗。

2)郵輪操縱性。尤其是港內(nèi)限制水域的操縱性評估。

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

4)振動噪聲評估。對于振動噪聲水平的預測評估需要從總體設計初期即開始考慮，包括對主要振動噪聲源的確定，敏感艙室范圍的篩選，以及相應的控制措施分析。隨著設計的不斷深入，在項目詳設階段還要更精細對全船振動噪聲水平進行數(shù)值分析評估。

5)煙跡分析。由于郵輪露天甲板多為泳池甲板，包含眾多露天運動娛樂場所，是游客休閑活動的主要區(qū)域，煙囪的煙跡對于露天泳池甲板的影響很大，如果設計不當，極有可能導致煙囪排除的廢氣灰塵落在游客活動區(qū)，造成不佳的體驗。煙跡分析手段主要包括CFD模擬以及風洞試驗。

6)露天甲板舒適性和擋風玻璃布置。露天泳池甲板是人員活動密集場所，海風對于露天頂層甲板影響比較明顯，需要考慮增設特定的擋風玻璃、隔斷調(diào)節(jié)風場作用。該項評估主要也是主依靠CFD模擬和風洞試驗確定。

2.8 經(jīng)濟性分析評估

郵輪經(jīng)濟性分析是郵輪前期總體設計工作起決定作用的一環(huán)，尤其對于國內(nèi)郵輪項目，相對于國際成熟郵輪公司，國內(nèi)船東對于豪華郵輪的收支情況相關經(jīng)驗比較少，船型尺度、參數(shù)和成本、收入的關系是模糊的，這需要設計者在制作技術(shù)方案的同時做好經(jīng)濟性分析評估的支持，并提供合理的決策優(yōu)化建議。為實現(xiàn)這一目標，需要了解郵輪的建造成本、營運稅費以及主要收入來源，并建立合理可用的郵輪經(jīng)濟性快速評估模型，方便多方案比較與迭代。

郵輪的建造成本包括船體、設備、設計與建造費用、以及內(nèi)飾裝潢費用等。營運成本方面主要包括燃料費、食品供應品費用、人工費、碼頭停靠、稅費及管理費、渠道宣傳等費用。而收入來源方面，除了船票外還包括船上各類服務、餐飲、購物、娛樂消費等。這些收入除了與旅客數(shù)量有關，還與不同等級房間分配比例、郵輪班期、航線吸引程度等諸多因素有關。

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

3 中西方豪華郵輪設計特點異同

豪華郵輪本身是西方文明的產(chǎn)物，絕大多數(shù)豪華郵輪是針對西方游客設計的。對于中國游客來說，典型的西方郵輪很多方面是不適應的。

1)航期。國內(nèi)游客由于假期相對不長，一般在7 d以內(nèi)，一些長航期的遠距離世界巡回航線可能不適合大多數(shù)國內(nèi)游客，如此，國內(nèi)目標郵輪可以在續(xù)航力自持力方面進行適當優(yōu)化。

2)運營季節(jié)。中國冬季較為寒冷，對于大多數(shù)郵輪都是淡季，尤其是露天泳池甲板，在冬季基本不會有人光顧，如果希望在冬季依然可以吸引國內(nèi)游客，需要做相應調(diào)整，比如，設置可收放頂棚，目前很多國外郵輪針對中國市場都有此改造計劃。

3)游客人群類別。國內(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有所區(qū)別。

4)飲食差異。國內(nèi)游客就餐時間相對較短，不喜歡排長隊等餐，因此，對于船上的廚房供應速度有一定要求；此外，船上的西餐對中國游客來說只能作為帶有新鮮感的偶爾嘗試，不會作為長期的飲食選擇，國內(nèi)游客還是更適應中餐。

5)消費習慣。中國游客很少去船上的酒吧，他們更喜歡去免稅店購物。游客去賭場的比例也很低，高質(zhì)量的演出更能吸引游客。SPA對國內(nèi)游客并不是很具吸引力。

6)吸煙。中國游客中煙民比例相對較高，多布置吸煙點和相關排風設施很有必要。

7)日光浴。國內(nèi)游客不太習慣曬太陽，不過夏日夜晚躺在躺椅上吹吹海風、在夜空下看場電影還是很不錯的體驗。

8)VIP。國內(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。現(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、休閑服務場所。