翟鳴暉, 周 玲

(招商局郵輪制造有限公司，江蘇 海門 226300)

0 引言

小型極地探險(xiǎn)郵輪“格雷格.莫蒂默”號(hào)總長(zhǎng)104.4 m，型寬18.4 m，設(shè)計(jì)排水量5 931 t，設(shè)計(jì)航速不低于15.5 kn，國(guó)際無(wú)限航區(qū)，能夠同時(shí)容納94名船員及160名乘客，集娛樂、休閑、美食、海洋探險(xiǎn)、水上運(yùn)動(dòng)等多功能于一體。該船配備新風(fēng)、地暖、二次加熱制冷空調(diào)(FCU)，能夠在零下40 ℃的低溫下航行。

小型極地探險(xiǎn)郵輪的建造主要難度在于施工要求精度高、材料種類和數(shù)量多、內(nèi)裝總承包商與各專業(yè)界面復(fù)雜、施工工序繁瑣等。另外，該船還需要滿足安全返港 (SRTP)、美國(guó)公共衛(wèi)生組織(USPH)、美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)(USCG)在內(nèi)的眾多規(guī)范的要求。上述問題都和電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)息息相關(guān)。

目前，有關(guān)郵輪電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)的研究成果較少。顧一清[1]分析了海上人命安全公約(SOLAS)Ⅰ-1章和Ⅱ-2章關(guān)于安全返港、有序撤離、安全中心等內(nèi)容，對(duì)客船的總布置、機(jī)艙布置、動(dòng)力系統(tǒng)、船舶系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)要求。許必豐[2]提出了900客位/480 m客滾船電站布置及配電系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。以上文獻(xiàn)更多關(guān)注規(guī)范要求和方案功能的描述，涉及設(shè)計(jì)建造具體內(nèi)容和安全返港電纜實(shí)際敷設(shè)及冗余設(shè)備布置的指導(dǎo)內(nèi)容較少。

本文以小型極地探險(xiǎn)郵輪電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，根據(jù)郵輪規(guī)范的要求，進(jìn)行前期生產(chǎn)設(shè)計(jì)策劃； 其次以實(shí)船案例所得經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出了郵輪的設(shè)計(jì)界面，從而減少不必要的設(shè)計(jì)及施工工時(shí)。

1 設(shè)計(jì)前期策劃

1.1 施工材料的選型

由于郵輪對(duì)重量控制、基座美觀以及空間利用率都有較高的要求，在設(shè)計(jì)前期電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)人員需要和船東、內(nèi)裝總包公司(主要是廚房和室外裝飾設(shè)備的基座及電纜固定的舾裝件形式)確定電氣生產(chǎn)的主要舾裝件材料。主要材料分為電纜橋架及其支撐腿材料、電纜密封件、設(shè)備底座。在材料選用及數(shù)據(jù)庫(kù)建立的同時(shí)要考慮舾裝件的材料重量、使用區(qū)域、外形樣式以及安裝是否便利等。

1.1.1 電纜橋架及密封件的選用

電纜橋架材料的選用應(yīng)滿足下列2個(gè)要求：

(1)海安會(huì)MSC.1/Circ.1369 通函中關(guān)于客船發(fā)生火災(zāi)或進(jìn)水事故后系統(tǒng)能力評(píng)估的暫行解釋性說明第II-2/21.4 條解釋3對(duì)耐火電纜的安裝支撐要求，必須在火災(zāi)事故和滅火期間幸存。

(2)IEC 60331-1 和IEC 60331-2標(biāo)準(zhǔn)耐火電纜的試驗(yàn)溫度為830 ℃，而鋁鎂合金托架的熔點(diǎn)為660 ℃，所以鋁鎂合金無(wú)法在火災(zāi)或者滅火期間起到給耐火電纜作為支撐的作用。

按照上述要求，具有安全返港要求的郵輪電纜橋架不能因?yàn)闇p重而使用鋁鎂合金橋架或者其他熔點(diǎn)較低的金屬材料，需要選用碳鋼或者不銹鋼作為電纜橋架的材料。

郵輪的防火分隔和電氣相關(guān)的等級(jí)主要為B0至A60級(jí)。所有相關(guān)的防火、防水密封材料必須有廠家提供的船級(jí)社證書以及防火實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為依據(jù)，實(shí)際設(shè)計(jì)、施工標(biāo)準(zhǔn)工藝節(jié)點(diǎn)必須和證書完全一致。防火密封節(jié)點(diǎn)是船舶檢驗(yàn)部門重點(diǎn)檢查對(duì)象，需要特別關(guān)注。

由于郵輪放置電纜的空間極其狹小，但管路和設(shè)備數(shù)量多，因而在艙壁和甲板電線封堵的地方經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電纜填充率高或者只有單面空間封堵的情況。遇到這種情況可選用歐洲某國(guó)的一種密封堵料，這種堵料的證書上顯示，在其封堵范圍內(nèi)的電纜間距為0。但是這種堵料對(duì)貫通件厚度有要求，即貫通件材料厚度要不能小于10 mm，或者直接使用廠家配套卡片作為密封堵料的支撐物。

1.1.2 舾裝件的形式

設(shè)備底座上的選型主要遵從輕量化、組合化、減少焊接、靈活安裝、外形美觀等原則。在實(shí)際應(yīng)用中要盡量選用網(wǎng)孔板、設(shè)備托盤、打孔扁鐵等靈活安裝的基座，并將其安裝在附近的托架、管路支架、風(fēng)管支架上。其優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到減輕舾裝件的總重、減少薄板上的焊接點(diǎn)、降低材料和人工成本的目的。

內(nèi)裝總包的設(shè)備及布置同樣重要。例如廚房設(shè)備：由于廚房需要滿足USPH的要求，電纜不能外漏，所以落地安裝的廚房設(shè)備需設(shè)置不銹鋼基座；設(shè)計(jì)時(shí)需要選用不銹鋼MCT，根據(jù)實(shí)際情況加長(zhǎng)與底座滿焊，以滿足規(guī)范要求。

內(nèi)裝藝術(shù)設(shè)計(jì)圖紙中包含的電氣設(shè)備數(shù)量非常多，必須根據(jù)藝術(shù)設(shè)計(jì)圖紙，將所有的信息建模到三維模型中，否則就會(huì)出現(xiàn)系列的后續(xù)問題，如：漏裝舾裝件、設(shè)備、電纜等。若后期防火或者保溫絕緣材料安裝后再去修改會(huì)有較大的損失或者安全隱患。

1.2 主干電纜的綜合設(shè)計(jì)規(guī)劃

郵輪的電纜主干路徑規(guī)劃要遠(yuǎn)遠(yuǎn)難于其他船型。首先郵輪空間局促，可供電氣做主干路徑的地方少；其次郵輪的主干路徑要考慮安全返港的電纜布置。更重要的是，安全返港不僅僅考慮電氣本專業(yè)的原理設(shè)計(jì)，還要與總體的安全區(qū)布置、輪機(jī)的設(shè)備泵組以及通風(fēng)的風(fēng)管空調(diào)布置相結(jié)合。

1.2.1 安全返港的事故門限定義

郵輪安全返港的設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)需要遵從安全返港和有序撤離這2個(gè)要求。以事故門限定義火災(zāi)事故和進(jìn)水事故，超過事故界限即損失掉1個(gè)A級(jí)邊界的艙室，依靠自身動(dòng)力安全返港；如果超過事故界限只損失1個(gè)主豎區(qū)，即3 h安全撤離；如果損失超過1個(gè)主豎區(qū)，即不考慮返港和撤離[3]。事故處理定義見圖1。

圖1 事故門限定義圖

1.2.2 安全返港及安全撤離

在進(jìn)行安全返港路徑規(guī)劃前，首先需要了解安全返港系統(tǒng)的基本原理架構(gòu)，在未來(lái)事故發(fā)生后船員具體如何操作設(shè)備，并通知乘客安全撤離，這樣才能區(qū)分出哪些是安全返港電纜。事實(shí)上不是所有的設(shè)備都是通過雙套設(shè)備來(lái)滿足冗余設(shè)計(jì)，而是通過其他設(shè)備或者手動(dòng)操作的方式來(lái)滿足安全返港的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。如：推進(jìn)器和舵機(jī)系統(tǒng)在MSC.1/Circ. 1369第20條解釋就明確說明可以通過手動(dòng)操作來(lái)滿足安全返港的要求。前提條件是需要有照明、內(nèi)部通訊以及空調(diào)通風(fēng)等系統(tǒng)的支持。此外，在通導(dǎo)系統(tǒng)中，中高頻和衛(wèi)星電話也可互相作為遠(yuǎn)距離通訊的備用設(shè)計(jì)。

1.2.3 安全返港的電纜

電纜主干托架設(shè)計(jì)時(shí)，首先要根據(jù)全船的水密分隔圖和防火分隔圖將整船分區(qū)，然后根據(jù)安全返港的12個(gè)安全返港必須的系統(tǒng)，其中包含支持安全區(qū)的系統(tǒng)(如照明、飲用水、衛(wèi)生設(shè)施、通風(fēng)等)和主管機(jī)關(guān)認(rèn)定的對(duì)控?fù)p努力至關(guān)重要的其他系統(tǒng)。將這些系統(tǒng)按照分區(qū)進(jìn)行電纜路徑規(guī)劃，保證在規(guī)劃路徑中，使用到的雙套冗余設(shè)備電纜不交叉。如果無(wú)法有效地避開，需要更換成防火電纜或者在A60的通道中通過。由于郵輪電纜通道可利用空間較少，當(dāng)計(jì)算出安全返港的系統(tǒng)所占的電纜空間后，首先要布置主要電力、自動(dòng)化以及網(wǎng)絡(luò)電纜。因這些電纜不涉及到安全返港問題，且在整個(gè)電纜總數(shù)量中占比較大，首先按照就近原則布置，其次考慮所需要的電纜托架的面積，最后策劃其他系統(tǒng)電纜的布置。將所有的電纜托架寬度、位置以及穿艙壁的貫通節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匯總，清理出主干托架的寬度以及主要貫通件的大小。為了方便安全返港的電纜報(bào)驗(yàn)，進(jìn)行電纜冊(cè)和規(guī)劃時(shí)要將安全返港的電纜盡量置于托架下方或者容易檢查的位置。

2 設(shè)計(jì)界面分析

郵輪的建造工序較多，尤其是電氣專業(yè)和其他專業(yè)的界面。電氣專業(yè)界面最多的是管系專業(yè)和內(nèi)裝專業(yè)。管系專業(yè)有大量的油管和水管的限位、流量計(jì)、通風(fēng)管路的風(fēng)閘等，這些管系設(shè)備和郵輪電氣的生產(chǎn)設(shè)計(jì)都有很大的聯(lián)系，但是最為復(fù)雜的還是內(nèi)裝的界面。

內(nèi)裝板上會(huì)有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的筒燈、裝飾燈、探頭、廣播、攝像頭、插座、按鈕、音響等，在實(shí)際繪圖中易遺漏。這樣不但會(huì)影響房間的設(shè)備開孔，有的還會(huì)影響到舾裝件及電纜的敷設(shè)。藝術(shù)設(shè)計(jì)的圖紙一般會(huì)將公共區(qū)域和房間典型圖做成六面圖，但是這份圖紙一般僅限燈具、插座等，不包括船廠如探頭、攝像頭等設(shè)備。根據(jù)極地郵輪的項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，首先將需要在涉及到內(nèi)轉(zhuǎn)板上開孔的系統(tǒng)列出，然后整理出相對(duì)應(yīng)的設(shè)備數(shù)量、型號(hào)、開孔尺寸清單，最后將設(shè)備的定位尺寸添加到藝術(shù)設(shè)計(jì)的六面圖上，形成一個(gè)完整的內(nèi)裝艙室六面圖。電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)輸入文件界面見圖2。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，客船、探險(xiǎn)郵輪的電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)需要在前期策劃中重點(diǎn)考慮建造工藝、舾裝件材料及制作形式的選型，并且綜合考量安全返港系統(tǒng)的原理以及和安全返港相關(guān)的設(shè)備布置及電纜的路徑。目前國(guó)內(nèi)郵輪設(shè)計(jì)建造還是在起步階段，在其設(shè)計(jì)思路和建工藝仍然沿用了普通貨船及海工船的，但其中很大一部分不適合運(yùn)用在郵輪設(shè)計(jì)上。本文介紹的工藝以及材料在探險(xiǎn)郵輪的實(shí)際應(yīng)用對(duì)未來(lái)郵輪的設(shè)計(jì)建造有一定的借鑒作用。但是很多設(shè)計(jì)工藝的細(xì)節(jié)、材料利用率的把控以及對(duì)各種設(shè)備基座美觀性的要求還有待進(jìn)一步的研究。另外，在整個(gè)電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中理清各專業(yè)關(guān)于電氣相關(guān)的界面并控制好輸入的時(shí)間點(diǎn)對(duì)設(shè)計(jì)節(jié)奏把控以及設(shè)計(jì)工時(shí)控制也是至關(guān)重要的，這樣不但可以高效地完成郵輪電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)，而且可以減少由于界面不清或者工序顛倒造成的設(shè)計(jì)修改。

圖2 電氣生產(chǎn)設(shè)計(jì)輸入文件界面圖