王 泉，周 亮，馮誠普，郁 榮

（1.江蘇興業(yè)船艇有限公司，江蘇泰州 225300；2.湖北省宜昌市港航建設(shè)維護(hù)中心，湖北宜昌 443000；3.華中科技大學(xué)船海學(xué)院，武漢 430074）

0 引言

隨著世界經(jīng)濟(jì)水平的不斷進(jìn)步，人類的精神文明需求也在不斷上漲，海洋旅游、休閑、娛樂產(chǎn)業(yè)方興未艾。新世紀(jì)以來，為開發(fā)新的海洋旅游休閑資源，人類將目光投向了廣袤的海平面之下。水下觀光旅游作為一種新興的休閑娛樂方式，正越來越多地被人們接受。據(jù)統(tǒng)計，每年有超過 200萬人次乘坐各類運(yùn)載器進(jìn)行水下觀光休閑旅游，相關(guān)產(chǎn)業(yè)的年產(chǎn)值達(dá)1.5億美元[1-2]。因此，一種可載人、擁有長時間自主航行能力、可用于海底觀光旅游及休閑娛樂的運(yùn)載器（submersible vehicle）的需求呈逐漸上升之勢。

從運(yùn)營方式看，運(yùn)載器可分為商用水下觀光潛水器（commercial tourist submersible）和水下豪華游艇（submersible luxury yacht）兩類。商用觀光潛水器一般由專門的旅游公司負(fù)責(zé)運(yùn)營，近年來我國開發(fā)了多型商用水下觀光潛水器，并成功投入商業(yè)運(yùn)營，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，例如珠海江龍船廠設(shè)計建造的“美女島1”號半潛觀光船[3]、武昌造船廠設(shè)計建造的60客位半潛觀光船[4]，以及中國船舶科學(xué)研究中心設(shè)計建造的“寰島蛟龍?zhí)枴比珴撌叫⌒洼d人觀光潛水器[5]。水下豪華游艇則是一種私人擁有的奢侈娛樂船舶。與商用觀光潛水器相比，水下豪華游艇一般不承擔(dān)商業(yè)運(yùn)營任務(wù)，主要服務(wù)于擁有者的海底私人游玩、小型商務(wù)集會、潛水探險等私人活動。

近年來，針對潛在的高端用戶需求，國外的多個設(shè)計團(tuán)隊(duì)設(shè)計了多種水下豪華游艇方案。本文通過調(diào)研，選取了國外五種具有代表性的水下豪華游艇設(shè)計方案[6-11]，分別對其方案概貌、主要技術(shù)指標(biāo)等進(jìn)行簡要介紹，分析其技術(shù)特點(diǎn)，并探討了國外設(shè)計方案對我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的啟示。

1 國外水下豪華游艇發(fā)展動態(tài)

1.1 國外水下豪華游艇方案簡介

1.1.1 U-010水下豪華游艇方案簡介

U-010水下豪華游艇方案由設(shè)計師 Marina Colombo 和Sebastiano Vida在2010年推出[6]，如圖1所示。該方案總長66.5 m，水面狀態(tài)采用柴油發(fā)電機(jī)組作為主動力，水下狀態(tài)采用高性能蓄電池組作動力，水下最高航速可達(dá)10 kn。該方案為雙層結(jié)構(gòu)型式，內(nèi)層為鋼制耐壓殼體，外層為具有裝飾性質(zhì)的高強(qiáng)鋁合金輕外殼結(jié)構(gòu)，最大潛深為 200 ft（1 ft=0.3048 m）。

U-010擁有舒適的室內(nèi)設(shè)計，通過圓形的大型觀景窗可欣賞到令人驚嘆的水下和海面景觀。游艇內(nèi)部設(shè)置了1個主人房間、4個客人房間、1個設(shè)備齊全的水療中心、1個露天甲板，并可搭載1個可供海底探險的小型載人潛水器。

圖1 U-010豪華游艇設(shè)計方案

1.1.2 Phoenix 1000水下豪華游艇方案簡介

Phoenix 1000水下豪華游艇方案由美國 US Submarines 公司在 2011年推出[7]，如圖 2所示。Phoenix 1000的總長為65 m，正常排水量為1 500 t。水面狀態(tài)采用柴油發(fā)電機(jī)組動力，最高航速18 kn；水下狀態(tài)采用高性能蓄電池組推進(jìn)，最高航速10 kn。該方案采用雙層殼體結(jié)構(gòu)型式，主船體內(nèi)布置一個直徑為6.7 m的主耐壓殼體，上層建筑內(nèi)布置有一個直徑為2.1 m的小耐壓殼，2個耐壓圓柱殼之間通過一個圓形通道聯(lián)通，最大潛深305 m。輕外殼由碳纖維復(fù)合材料制成，采用前傾艏柱式船型水動力外形。

Phoenix 1000游艇的主耐壓船體內(nèi)部分三層甲板布置，底層布置蓄電池組及柴油發(fā)電機(jī)組動力系統(tǒng)，中層和上層布置休閑娛樂設(shè)置、觀景設(shè)施、客房、餐廳等。該方案在主耐壓殼體的兩舷側(cè)各設(shè)置有 7個圓形有機(jī)玻璃觀察窗，殼體的前端還設(shè)置一個直徑達(dá)2.1 m的半球形有機(jī)玻璃的大型觀察窗，水下觀景視野極為開闊。布置在上層建筑內(nèi)部的小型耐壓殼由透明有機(jī)玻璃材料制成，無論在水面航行狀態(tài)還是水下航行狀態(tài)，均能提供極為良好的觀察視野。

圖2 Phoenix 1000豪華游艇設(shè)計方案

1.1.3 Neyk水下豪華游艇方案簡介

Neyk水下豪華游艇方案由荷蘭 Ocean Submarine公司推出[8-9]，如圖3所示。Neyk游艇的總長為19.2 m，正常排水量為100 t，最大潛深150 m，最大載人數(shù)12人。采用高性能蓄電池組動力，推進(jìn)器為布置于主船體外部的2具一體化電力推進(jìn)吊艙，水下最高航速為15 kn。

Neyk游艇采用雙層甲板布置，上層為駕駛甲板，主要布置駕駛設(shè)施，主駕駛與副駕駛可通過全景視口觀察周圍環(huán)境，駕駛視野極為開闊。下層為主甲板，布置有帶畫廊、小型圖書室、酒吧、餐廳、廚房等。主船體的兩舷側(cè)共設(shè)有 6個圓形觀察窗，耐壓結(jié)構(gòu)的艏部還設(shè)置一個半球形的觀景平臺，乘客可通過這些觀景窗和觀景平臺欣賞海底景色。

1.1.4 Migaloo水下豪華游艇方案簡介

Migaloo水下豪華游艇方案由奧地利的 Motion Code公司推出[10]，如圖4所示。Migaloo游艇總長72 m，最大潛深240 m。主動力裝置為柴油發(fā)電機(jī)組+高性能蓄電池組，采用傳統(tǒng)的單軸單槳推進(jìn)方式，水下最高航速20 kn。

Migaloo游艇的甲板娛樂設(shè)施較多，在上層建筑內(nèi)布置有室外游泳池、按摩浴缸、露天影院、直升機(jī)停機(jī)坪等，可供主人、客人在水面狀態(tài)休閑娛樂。艙內(nèi)布置有品酒吧、圖書館、俱樂部、餐廳、1 000 m2接待區(qū)、2 100 m2的住宿區(qū)等，供主客的水下娛樂休閑所用。其中，餐廳區(qū)域設(shè)有大型落地玻璃觀察窗，可供客人在用餐時觀看海底景色，如圖4b)所示。此外，Migaloo游艇的船體內(nèi)部還布置有6個存儲空間，可存儲小型載人潛水器、小型水面游船以及其他水上游樂運(yùn)動設(shè)施等。

圖3 Neyk豪華游艇設(shè)計方案

1.1.5 Nautilus-2020水下豪華游艇方案簡介

2017年，摩納哥游艇展（Monaco Yacht Show）展出了Nautilus-2020水下豪華游艇方案[11]，見圖5。Nautilus-2020游艇總長100 m，正常排水量4 500 t，最大潛深100 m。

Nautilus-2020游艇方案采用燃料電池動力系統(tǒng)，主推進(jìn)器為位于主船體外部中后部位的兩具外掛式可回轉(zhuǎn)RDP（Rim Driven Propeller，梢部驅(qū)動無軸推進(jìn)器）電力推進(jìn)裝置，水面最高航速15 kn，水下最高航速17 kn。此外，在船體前部的上層建筑空間內(nèi)布置有一對艏升降舵裝置，在船體前部的偏下部位布置有兩具可收放式輔助推進(jìn)裝置，船體這些航行操縱裝置使得游艇具有優(yōu)良的航行操控性能。

圖4 Migaloo豪華游艇設(shè)計方案

圖5 Nautilus-2020豪華游艇設(shè)計方案

如圖5所示，Nautilus-2020游艇的采用多耐壓殼體結(jié)構(gòu)型式，位于船體前部的耐壓殼體為船員艙，主要布置船員住艙、船員生活設(shè)施、燃料電池動力系統(tǒng)等。位于船體中后部位的耐壓殼體是客艙，布置有駕駛艙、餐廳、酒吧、花房、小型圖書室、觀景平臺、客房等。主人或賓客可通過舷側(cè)的大型玻璃觀景窗觀賞海底景色。兩個耐壓殼體之間通過專用的連接通道進(jìn)行聯(lián)通。在 2個耐壓殼體之間的空隙中，還布置有液氧罐，儲存的液氧可滿足人員的水下呼吸供氧需求以及燃料電池動力系統(tǒng)的氧化劑需求。

Nautilus-2020游艇還是一個搭載能力強(qiáng)大的母平臺，如圖5b)所示，在船體耐壓結(jié)構(gòu)的艏艉部區(qū)域，還分別布置了兩個小型載人潛水器的干式搭載艙。平時小型載人潛水器搭載在搭載艙內(nèi)部，需要時相關(guān)人員進(jìn)入小型載人潛水器，經(jīng)干濕轉(zhuǎn)換后小型載人潛水器出艙，可進(jìn)行更大深度的小范圍、短周期觀光探險。在船底的中部靠前部位還搭載有 ROV（Remotely Operated Vehicle，纜控水下機(jī)器人），相關(guān)人員可以在駕駛艙內(nèi)操控 ROV進(jìn)行各種水下觀察、取樣等作業(yè)。指揮臺圍殼內(nèi)的存儲空間內(nèi)還可以搭載一艘小型水面游艇，可在水面放出。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)分析

上述 5種水下豪華游艇的設(shè)計方案，是現(xiàn)階段世界水下豪華游艇設(shè)計方案的典型代表。這些方案，尺度從十幾米到幾十米不等，排水量從一百多噸到數(shù)千噸不等。通過梳理、對比分析，可總結(jié)出上述設(shè)計方案的3個典型特征。

1）推陳出新，推廣應(yīng)用創(chuàng)新性技術(shù)手段

上述方案中，大膽地應(yīng)用了新技術(shù)、新手段，與傳統(tǒng)的潛艇、載人深潛器等傳統(tǒng)水下航行器均有較大差別。新能源，如氫-氧燃料電池AIP動力系統(tǒng)、大容量高性能鋰電池組、一體化外掛式可回轉(zhuǎn)電力推進(jìn)吊艙等；新材料，如耐壓有機(jī)玻璃、耐壓無機(jī)玻璃、碳纖維復(fù)合材料輕外殼等；新的結(jié)構(gòu)形式，如大尺度、雙曲率的耐壓玻璃結(jié)構(gòu)及其密封結(jié)構(gòu)，多耐壓殼體結(jié)構(gòu)，小型潛水器干式搭載艙結(jié)構(gòu)等；新的運(yùn)動控制方式，例如Nautilus-2020豪華游艇的舵-可回轉(zhuǎn)推進(jìn)器聯(lián)合操控系統(tǒng)。這些新技術(shù)在都在各個設(shè)計方案上有所體現(xiàn)，無疑將大大提高平臺的總體技術(shù)指標(biāo)。

2）極盡奢華，打造高端精致的用戶體驗(yàn)

水下豪華游艇主要用于高端海底觀光旅游及休閑娛樂，因此其設(shè)計風(fēng)格偏于奢華。與傳統(tǒng)潛艇、載人潛水器相比，內(nèi)部空間更為寬敞，配置大型海底觀景窗、豪華酒吧、餐廳、客房等休閑娛樂設(shè)施，極盡奢華之能，旨在為用戶提供良好的感官體驗(yàn)。

3）一主多輔，創(chuàng)建多元化休閑娛樂體系

上述水下豪華游艇，除了Neyk游艇因噸位較小、搭載能力有限之外，其余四個方案中，除了游艇自身具有較為完備的休閑娛樂設(shè)施之外，還搭載有小型水面快艇、小型載人潛水器等多種輔助型載人平臺。這些小型平臺與主平臺配合，大大拓展了水下豪華游艇的活動范圍，形成一個以大型豪華游艇平臺為“主”、多個小型水面/水下平臺為“輔”的多元化綜合性休閑娛樂體系，將給用戶帶來多重的休閑娛樂新體驗(yàn)。

2 啟示

目前，上述國外的水下豪華游艇均是設(shè)計方案。其中，Ocean Submarine公司曾宣稱將在2018年完成Neyk首制艇的施工建造，但是迄今為止尚未見其建成下水服役的公開新聞報道。我國雖暫未見有相關(guān)的設(shè)計方案公布，但我國擁有完備的船舶工業(yè)體系，基礎(chǔ)較好。因此，在水下豪華游艇的設(shè)計開發(fā)方面，我國與國外并無明顯的技術(shù)差距，處于同一起跑線上。

為貫徹落實(shí)黨中央提出的海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略，維持我國在船舶工業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位和核心競爭力，我國船舶工業(yè)的相關(guān)從業(yè)人員，應(yīng)當(dāng)跟進(jìn)水下豪華游艇相關(guān)的研究工作，應(yīng)從如下四個方面具體開展工作。

2.1 加強(qiáng)研究，夯實(shí)基礎(chǔ)

在水下豪華游艇的總體方案設(shè)計研究方面，我國已有學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)的前期探索研究，并取得了一定的成果[12]，但就方案而言，與國外設(shè)計團(tuán)隊(duì)公布的設(shè)計方案仍有一定的差距。應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮我國工業(yè)體系齊全、工業(yè)基礎(chǔ)良好的優(yōu)勢，開展船舶總體設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、藝術(shù)、美學(xué)等學(xué)科的多學(xué)科交叉融合，提出方案新穎、藝術(shù)價值高的創(chuàng)新型水下豪華游艇總體設(shè)計方案。

在水下豪華游艇的關(guān)鍵技術(shù)研究方面，首先應(yīng)注重現(xiàn)有技術(shù)在水下運(yùn)載器上的移植推廣應(yīng)用。例如，燃料電池技術(shù)、大功率可回轉(zhuǎn)一體化輪緣推進(jìn)技術(shù)、水下信息技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，目前已在航空航天、汽車、水面船舶等領(lǐng)域已有應(yīng)用，但水下運(yùn)載器方面尚無應(yīng)用，應(yīng)注重這些技術(shù)向水下平臺移植應(yīng)用的適裝性研究。其次，應(yīng)注重特有技術(shù)的基礎(chǔ)研究，例如作為水下大型觀察窗的大型雙曲率耐壓玻璃殼結(jié)構(gòu)，材料特殊、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力工況復(fù)雜，是一種全新的耐壓密封結(jié)構(gòu)，工程應(yīng)用較少，需要從基礎(chǔ)原理、基本規(guī)律、設(shè)計計算方法、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、成型工藝、安裝工藝等方面全面開展研究工作。

2.2 提前謀劃，法規(guī)先行

浩瀚的海面以下的世界，是遠(yuǎn)未充分開發(fā)的“處女地”。水下豪華游艇是一種新興的水下載人平臺，其設(shè)計、建造、運(yùn)營等活動將面臨一系列新的問題，水下豪華游艇的設(shè)計建造、登記入級、檢驗(yàn)檢疫、運(yùn)營中的航行安法規(guī)等方面均需要從法律法規(guī)制度上對其進(jìn)行規(guī)范和約束。因此，相關(guān)的研究人員應(yīng)盡早安排、提前布局水下豪華游艇的相關(guān)法律法規(guī)的先期調(diào)研、研究。

2.3 注重體系，協(xié)調(diào)發(fā)展

水下豪華游艇的正常運(yùn)營離不開運(yùn)行維護(hù)體系的支撐。水下豪華游艇靠泊港口、日常維護(hù)保養(yǎng)、航行海區(qū)的規(guī)劃、觀通導(dǎo)航、氣象水文支持以及應(yīng)急事故救援等方面，均與現(xiàn)有的水面豪華游艇存在較大差異。相關(guān)的研究人員，應(yīng)盡早對水下豪華游艇的運(yùn)維體系進(jìn)行相關(guān)的前期論證調(diào)研，必要時可提早開展相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作。

2.4 開展交流，擴(kuò)大影響

在技術(shù)研究取得一定的突破、形成了較為完備的設(shè)計技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，國內(nèi)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)注重與國外的交流。通過參加國內(nèi)外知名游艇展（例如歐洲三大游艇展）等方式，與國外設(shè)計團(tuán)隊(duì)進(jìn)行技術(shù)交流，并向潛在的用戶推銷設(shè)計方案，從而逐步擴(kuò)大國內(nèi)團(tuán)隊(duì)、國內(nèi)設(shè)計方案的國際影響力。

3 結(jié)論

水下豪華游艇是一種新興的高附加值、高利潤、高技術(shù)船舶，市場前景較為廣闊。我國適時地進(jìn)行水下豪華游艇的研究，進(jìn)行技術(shù)儲備，提高設(shè)計水平，既有利于提前布局、搶占潛在的市場份額，又有利于進(jìn)一步促進(jìn)船舶工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本文以近年來國外設(shè)計團(tuán)隊(duì)公布的 5個具有代表性的水下豪華游艇設(shè)計方案為例，介紹了其方案組成，分析了技術(shù)特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上提出了我國發(fā)展水下豪華游艇的整體思路，旨在為國內(nèi)水下豪華游艇的發(fā)展提供參考借鑒。