極地郵輪艙室舒適性總體設計技術研究＊

潘溜溜 于莉 周延

（中船第九設計研究院工程有限公司，上海 200090）

0.引言

隨著國內消費升級和文旅產業加速融合，旅游細分市場逐漸成熟。主題旅游、高端定制旅游、探險旅游等層出不窮，這其中，極地旅游以無可替代的吸引力，越來越受到國內市場的關注和歡迎。極地水域具有距離遙遠，氣候惡劣，大量風雪、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計品質、建造質量的重要考核指標，同時也是影響乘客的體驗感受和郵輪公司運營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計技術，為極地郵輪艙室舒適性設計以及建造驗收提供依據。圖1為極地郵輪效果圖。

圖1 極地郵輪效果圖（圖片來源于網絡）

1.極地郵輪艙室舒適性的評價要素研究

1.1 南極地區地理、氣候狀況

南極地區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°的環南極洋區。南極地區具有以下特征：（1）與世隔絕。由于這里與世隔絕，氣候惡劣，至今沒有人類長期居住。南極洲距離澳大利亞約有3500km；距離非洲南端約有4000km；與中國北京的距離約有12000km。（2）嚴寒。南極洲通常較對稱緯度的北極地區更為寒冷，是世界上平均氣溫最低的地區。科學家在南極海岸地區測得的最冷月的平均溫度是-18℃，而在南極點同月的平均溫度是-62℃。（3）風暴頻繁。大風是南極氣候的另一個顯著特征，南極洲的風力，因地而異。據澳大利亞莫森站20年的統計資料，該地每年八級以上大風日就有300d。（4）干旱的沙漠。南極大陸是地球上最干燥的大陸，年平均降水量僅有30mm～50mm。越深入大陸內部，降水量越少，南極點附近年降水量只有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到5140m。（6）極晝與極夜。極晝和極夜現象出現在兩極地區。在南緯90°，晝夜交替的時間各為半年，那里一年中有半年是連續白天，另外半年是連續黑夜。

1.2 極地郵輪艙室舒適性評價要素研究

目前，各船級社對船舶含郵輪的艙室舒適性評價主要集中在振動噪聲、照度、以及溫濕度3個主要方面，其規范體系、行業標準、考核指標、實船應用經驗等已經較為成熟[1]，如表1所述，而基于船舶艙室私密性方面的舒適性評價還在發展完善中。

表1 郵輪艙室舒適性指標匯總表

2.極地郵輪艙室舒適性指標分配技術研究

2.1 指標分配依據

極地郵輪艙室舒適性指標分配依據主要包括：（1）極地郵輪建造技術規格書中關于艙室舒適性指標的要求；（2）國際法規和船舶規范中對艙室舒適性指標的要求；（3）極地郵輪母型船建造技術規格書艙室舒適性指標要求以及實船試航舒適性數據實測報告；（4）影響舒適性指標的主要設備參數，如螺旋槳激振力數據，布風器噪聲聲功率參數等。

2.2 指標分配方法

極地郵輪艙室舒適性指標分配方法主要包括：（1）母型船分配方法。即參照母型船舶的實測數據資料進行分配，利用已建成的母型船舶的艙室舒適性測試數據，依據目標船舶技術狀態的變化，綜合比較分析確定艙室舒適性設計指標的量化分配。（2）經驗公式分配方法。經驗公式分配方法適用于船舶在概念設計階段與初步設計階段進行舒適性控制指標分解。（3）數值計算分配方法適用于在詳細設計階段進行主要舒適性控制指標分解，其一般流程與經驗公式估算方法類似。圖2即為某船采用數值仿真計算進行振動舒適性指標分配。

圖2 全船振動仿真計算云圖

3.極地郵輪艙室舒適性評估和驗證方法研究

對于極地郵輪艙室舒適性，其評估和驗證主要包含3個階段：詳細設計階段評估和驗證、施工階段評估和驗證、實船測試階段評估和驗證。其中實船測試階段又分為碼頭測試階段和試航測試階段[2-3]。

評估和驗證方法包括數值仿真評估和驗證、測量儀器實測評估和驗證兩種。艙室各種舒適性指標的評估和驗證方法類似，現舉例振動舒適性評估和驗證方法如下。

3.1 詳細設計階段評估和驗證

在詳細設計階段，此時主要動力設備以及艙室布置已確定，因此可以根據各專業詳細設計圖紙以及設備參數進行全船強迫振動響應仿真計算、局部振動固有頻率仿真計算、全頻域全船艙室噪聲仿真計算等詳細精確仿真計算，若仿真計算結果不理想，需要協調各專業商定修改優化方案，并通過仿真計算確認新方案。同時在全船振動噪聲控制指標圖上標注每個艙室振動噪聲衡準、相關振動噪聲源限值以及減振降噪材料和設備聲學參數要求。對于艙室單元，需要通過全船強迫振動響應仿真計算、局部振動固有頻率仿真計算、全頻域全船艙室噪聲仿真計算等詳細精確仿真計算以及減振降噪材料和設備廠家最終確定聲學指標。同時在與供應商簽署技術協議時明確減振降噪指標要求。

3.2 施工階段評估和驗證

在施工階段，此時需要對全船主要振動噪聲源設備、減振降噪材料和設備進行實驗室或者出廠聲學特性參數測試，并經船廠振動噪聲控制專業人員現場確認才能進入船廠施工現場，同時需要嚴格要求現場施工人員按照材料和設備施工工藝和流程施工，避免因施工質量問題而影響其聲學性能，如浮動底板施工工藝等。

對于艙室單元，此時需要在實驗室或者制造商工廠確認詳細設計時確定的聲學指標或者技術協議中要求的隔聲量、吸聲系數等聲學指標。同時現場嚴格檢驗浮動底板施工質量，壁板和天花連接以及開孔密封質量，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。并對測試報告和施工情況做詳細記錄，以便在實船測試振動噪聲超標時為修改方案提供依據。

3.3 實船測試階段評估與驗證

實船測試階段分為碼頭測試階段和多次試航測試。此時需要最終卻是艙室振動噪聲是否完全滿足MSC337、船級社入級符號（Notation）以及船東建造技術規格書中振動噪聲要求[4]。此階段是對全船振動噪聲進行全面的第三方實測檢驗。此階段測試結果和超標處理進度對郵輪是否能夠按時順利交付影響很大，因此需要引起足夠重視。

4.結論與展望

本文通過研究極地環境下的郵輪艙室舒適性評價要素，構建了極地郵輪艙室舒適性評價體系，歸納總結了極地郵輪艙室舒適性指標分配技術及評估驗證方法和工程經驗，對極地郵輪等類似郵輪艙室舒適性總體設計及指標控制有一定的借鑒意義。