王 靜

（廣船國際技術中心）

0 前言

隨著船舶運營市場的風云變幻，以及目前國際組織對綠色環(huán)保的注重，傳統(tǒng)的貨船建造市場漸顯低迷，船舶建造行業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向潛力更大的客船市場。其中客滾船就是其中一個分支，客滾船的研發(fā)技術也就隨之發(fā)展開來。本文介紹近年客滾船研發(fā)中總體設計方面的情況變化，以及客滾船研發(fā)過程中總體設計方面發(fā)現(xiàn)的問題和技術特點以及應對措施，希望給予以后的客滾船研發(fā)提供一點參考建議。

1 客滾船船東意向的變化

2010 年以前，無論是國外船東還是國內(nèi)船東對客滾船的要求重點，除了推進效率和載貨量以外，對于乘客體驗區(qū)域也有重點關注。內(nèi)裝裝飾要求可能局限于國內(nèi)航線以及市場的基礎，國內(nèi)船東對于內(nèi)裝裝飾要求大多僅停留在大方、簡潔、易于維護方面，內(nèi)部分隔也往往是方方正正的形式，即使部分處所要求做藝術設計，但大多僅是艙室內(nèi)部的裝飾，如果航程需要設置乘客住艙的話，乘客住艙大多會要求分3 至4 個等級，從6 人間到單人間不等，設公共的盥洗室。國外船東對于上建的安排則往往摒棄超過4 人的住艙，且大多會在住艙內(nèi)設獨立衛(wèi)生間，乘客公共區(qū)域的設計會要求做出各種不同的分隔，區(qū)別出不同的公共區(qū)域等級和類別，適應于不同人群的需求。

2010 年以后，隨著規(guī)則規(guī)范的不斷變化和EEDI的逐漸焦點化，國際市場的船舶對于節(jié)能減排的關注逐年增加，國外船東出于對船舶未來營運成本的考慮，大多開始要求設計單位在設計初期就開始考慮各種措施進行節(jié)能減排，比如新能源的使用，更高效的線型和附體等。同時由于國內(nèi)消費水平和需求的逐步上升，國內(nèi)旅客也更加追求高品質(zhì)的體驗，國內(nèi)船東也開始了解國際化的信息，對于船舶的要求，在人性化和休閑娛樂性方面提出了更多的需求，比如住艙的布置傾向于更加舒適和方便，配備個人衛(wèi)生間、高級套間、陽臺等。船艙內(nèi)也開始布置盛大的劇場、商業(yè)街和其他休閑娛樂場所，國內(nèi)客滾船的內(nèi)裝設計逐漸向豪華游輪靠近的趨勢，這也給國內(nèi)的研發(fā)設計人員創(chuàng)造了研究豪華游輪的機會。

2 主尺度的考慮

2.1 港口條件因素考慮

客滾船設計，主尺度的考慮必須結(jié)合所處航線和港口的條件。港口條件直接限定了主尺度，一般港口都會有自己的條件，船東方也會結(jié)合自己船隊的條件給出初步的主尺度限制值，包括最大船長船寬、吃水、港口的位置、潮汐情況和碼頭高度的限制。某些船舶會需要?？恳粋€港口的多個碼頭，這就需要研發(fā)人員考慮各個不同碼頭的形狀條件，特別是當裝卸貨需要適用碼頭梯和跳板的情況。同時要看船東需要的航程時間是多少，結(jié)合航線的長度，確定航速和推薦的推進方式，這些數(shù)據(jù)也會影響型深的設計。

2.2 推進形式因素考慮

現(xiàn)在因為節(jié)能減排的原因，近幾年興起的推進方式有電力推和LNG 燃料推進。電力推進的主機尺寸跟傳統(tǒng)推進主機比較，在同樣的推進功率下，電力推進形式的船舶主尺度往往會可以小一些，要求的型深也會比較??；但是LNG 燃料推進方式涉及到LNG 燃料罐的安裝位置限制，可能會需要更大的型深，具體必須結(jié)合需要的容量和雙層底的高度進行考慮。還有一個限制型深的原因是，在電力推進船來看，線型和推進器布置的互相影響，當要求的航速比較高時，艉部的線型往往會有很高的挑高高度，如果電力推進船選擇的是全回轉(zhuǎn)推進器時，型深的選擇就要考慮到全回轉(zhuǎn)推進器的布置需求。

2.3 通道因素考慮

船寬的考慮還要結(jié)合需要的車道數(shù)量和煙囪的布置和寬度需求，一般的設計都是采用中間圍井形式，中間圍井的設計對于穩(wěn)性有利，也為上建的設計預留出更多的窗戶位置，營造視覺擴展，也更適用于裝載人員比較多的客滾船。為了留出更多的車道數(shù)量，且盡量保證空船狀態(tài)的平衡度，車道數(shù)量的設計一般為雙數(shù)，目前接觸的多數(shù)客滾船對于大型貨車的車道寬度設計都會在3.0 至3.2 米之間，小車（即私人轎車）的車道寬度一般都會在2.2 至2.5米之間。除了這些因素，還要根據(jù)SOLAS ChapterII-2/PartD/Regulation13.5 條對于特種處所和開敞滾裝處所的要求，預留出0.6 米寬的走道空間，這個走道的布置必須考慮能使人從車輛甲板的任何一個通道口和位置安全地進入逃生通道，且這些走道的設計必須保證車輛在停放布置的時候能時刻保持暢通。車庫舷側(cè)的結(jié)構(gòu)和布置也要計入船寬中，如果艙壁甲板下處所的分隔設計，需要在舷側(cè)布置逃生通道時，船寬的設計應該能保證這些逃生通道的布置需求，除此以外，車庫舷側(cè)還應考慮一些緩沖布置，消防布置和系統(tǒng)管系布置的寬度要求。

3 分艙設計

3.1 規(guī)范規(guī)則要求

眾所周知，近十年以來，穩(wěn)性計算的要求經(jīng)歷了巨大的變更，對于客船設計提出了更高的要求，特別是分艙設計。國際海事組織在2008 年12 月通過了完整穩(wěn)性計算規(guī)則MSC.267（85）（簡稱為IS code 2008），并在接下來的 MSC.319（89）和 MSC.398（95）次決議案進行了修訂。2005 年，國際海事組織（IMO）海上安全委員會通過了關于SOLAS 公約第II-1 章修正案的決議MSC.194(80)，該決議的附件2 對 SOLAS 公約第 II-1 章的 PartA、B、B-1 部分進行了全面的修訂，第 82 屆會議又在MSC.194(80)的基礎上重新修訂并通過了SOLAS 第II-章修正案的決議MSC.216（82），該修正案的主要內(nèi)容于2009年1 月1 日生效，其中需要根據(jù)要求的分艙指數(shù)R 和達到的分艙指數(shù)A 進行核算存活概率。更重要的是接下來2017 年的MSC.421（98）決議案里面對要求的分艙指數(shù)R 的計算公式進行了更新，對不同的船上總?cè)藬?shù)進行分檔計算。根據(jù)我們的試算，發(fā)現(xiàn)就船上總?cè)藬?shù)1350 至6000 人檔次的計算公式來說，R的計算結(jié)果相對于MSC.216（82）的計算結(jié)果提高了約0.06！這對客船的分艙和系統(tǒng)設計提出了很高的要求，未來的船舶設計對于分艙設計，系統(tǒng)設計和重量重心控制的要求會越來越嚴格。

3.2 艙壁布置設計

客滾船分艙設計不同于其他類型船舶設計的地方，在于穩(wěn)性的特殊考慮及平衡車庫和上建。

艙壁甲板以下的分艙設計，穩(wěn)性的考慮是最重要的。為了計算出更大的生存概率，分艙設計應該考慮避免設置單邊艙室，即設置U 型艙以保持進水平衡。最大程度上設置更長的B/5 縱艙壁，以保持更小的進水體積。同時新造的船長超過120 米且主豎區(qū)數(shù)量多于3 個的國際航線客滾船都要考慮安全返港，為了進水時的橫傾平衡和更多的布置寬度，建議設置為前后機艙，會更有利于穩(wěn)性的計算，重型的設備也都應盡量布置在艙壁甲板以下。

3.3 雙層底布置設計

雙層底的高度設計，除了考慮底部破損高度和主機布置以外，可盡量在初始設計時就加高到能保證U 型艙的橫貫進水時間小于60 秒。對于客滾船這一特殊的船型考慮中，由于車庫進水量都非常的大，任何可能降低穩(wěn)性計算結(jié)果的設計都要在前期盡可能地利用到?，F(xiàn)在我們的設計都建議在研發(fā)階段分艙考慮的時候，抬高雙層底的高度，加大結(jié)構(gòu)開孔面積，留出雙層底內(nèi)盡可能寬的空間，以得到盡量大的中間橫貫面積，推薦前期就進行橫貫時間的計算，并使其達到60 秒以內(nèi)的橫貫時間，可以大大提高存活率。

3.4 液艙布置及液艙貫穿設計

水艙和油艙的位置設置，除了穩(wěn)性以外還應該考慮系統(tǒng)的走向。穩(wěn)性的考慮一般都比較容易理解，大型的油水艙需要盡量布置在船的中底部，有利于降低重心和靜水剪力彎矩?？蜐L船的特點是艙壁甲板一般都會是車輛甲板，大面積的甲板用于裝載車輛，所以在這個裝載面積上都不允許有任何可能阻擋車輛通行的設施，這就需要研發(fā)人員在進行艙室布置的時候就考慮系統(tǒng)的走向，在中間圍井和舷側(cè)空間處預留出足夠的系統(tǒng)布置空間，管系的布置要盡量采用直上直下的設計，盡量少地穿透水密艙壁和甲板，一旦穿透水密艙壁就要在出口和入口附近設置水密閥件，以保證在所有破損工況中不會因某一水密艙室破損進水而導致其他艙室的累計進水。但實際上進入詳細設計和生產(chǎn)設計階段，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)有部分系統(tǒng)設計不可避免地會貫穿水密艙壁和甲板的情況，有的系統(tǒng)是可以在水密艙壁和甲板上設置閥件以保持水密艙壁的完整性，但是某些系統(tǒng)設計則無法設置閥件，比如透氣系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在設計的時候要將它們的出口高度設置在破損中間階段進水水線的上方，并且如果使用聯(lián)通的透氣主管的話，透氣主管的設置高度也要在這個破損中間階段進水水線的上方，否則在破損計算的過程中會產(chǎn)生很多的opening 和connection 點，大大降低了分艙指數(shù)A，這樣的情況應該盡量避免。

3.5 車輛甲板布置設計

出于穩(wěn)性和裝卸路線的考慮，一般的客滾船艙壁甲板都是車輛甲板，而且為了重心考慮，這一層裝載的車輛一般都是重型車輛。布置的原則都是按照重量的大小從下至上，當有多層車輛甲板時，要考慮不同車輛層之間的通道，可以是固定坡道加水密艙蓋或者可移動的坡道，有的時候考慮到適應淡旺季不同的裝載車輛種類，會布置可升降的車輛甲板，隨時可以將一層大貨車的車庫變?yōu)閮蓪有≤噹?，是很實用的設施。由于安全考慮，一般在布置通道的時候會考慮人車分流，不駕駛車輛的乘客會在上建區(qū)域有專門的乘客登乘點，登乘點的布置要考慮選擇港口的岸接設施或者配備專門的登乘梯。

設計車庫高度的時候，注意SOLAS Chapter II-2/ Part G/Regulation 20.2.2.1 中主橫區(qū)的設置高度要求是車庫總凈高不超過10 米，也就是如果多層車庫的總凈高加起來不超過10 米的話，可以設置為同一個主橫區(qū)，可以節(jié)省A60 防火絕緣的敷設面積，而且可以降低車輛甲板的層高設置，出于重量重心的考慮，應盡量考慮把主橫區(qū)的分隔線定義于可以設置的最低一層甲板。

3.6 車庫通風布置設計

車庫通風的系統(tǒng)設計，為了給車庫的固定消防系統(tǒng)和電纜布置空間留出足夠的高度，也不要加高車庫，建議采用前后通風的設計，也就是將車庫的風機室設置在車庫前后位置，風道設計為直上直下，不出現(xiàn)橫貫車庫的大型風管。

3.7 梯道布置設計

梯道布置的考慮應考慮船員和乘客的分流，乘客有其專用的梯道，這一設計不僅僅是避免船員跟乘客混雜，且方便管理船上的乘客，為了保證安全，在航行過程中是不允許乘客進入車庫區(qū)域的，僅值班船員可以進入，乘客梯道的門上都會設置專門的鎖進行管理。根據(jù)SOLAS 的要求，除了每個主豎區(qū)都應該有自己專屬的梯道以外，客滾船還需要在車庫兩端距離端部不小于船寬的距離內(nèi)設置可以通往集合站或者撤離甲板的逃生通道。通往艙壁甲板以下區(qū)域的通道，SOLAS Chapter II-1 / Part B-2/Regulation 17-1.1.1 的要求是通向艙壁甲板以下空間的所有入口的最低點應不小于艙壁甲板上方2.5米，所以除非這些梯道的設計都直接通往集合站或撤離甲板，否則需要轉(zhuǎn)接的梯道要注意轉(zhuǎn)接點的高度必須在艙壁甲板上2.5 米的高度以上，否則在掛旗國允許的前提下，還可以設置水密門來滿足這個規(guī)范條款。

進入上建設計的時候，根據(jù)航行時間的長短和船東的要求，看是布置坐席區(qū)還是住艙區(qū)，由于客滾船有車庫的存在，船體結(jié)構(gòu)強度在上建的區(qū)域都會比較柔軟，如果可以設置住艙區(qū)的話，可以在住艙區(qū)設置適當?shù)臋M艙壁數(shù)量，以增加結(jié)構(gòu)強度降低振動強度；如果僅設置公共區(qū)域的話，建議采用適當?shù)姆指艉椭еO置，艙壁分隔優(yōu)于支柱，這些設施應該在前期有適當?shù)目紤]，藝術設計時應該結(jié)合這些分隔和支柱設置進行，減少后期的設計修改，也不會發(fā)生后期詳細設計時減少坐席的情況，對于船東方也是有利的。

在這里提醒各位研發(fā)設計人員注意SOLAS Chapter II-2/Part D/Regulation 13.7.1.2 針對客滾船有一條特殊要求——“從任何乘客處所到達集合站或開敞甲板，不需要上下爬超過兩層甲板”。這個條款的理解在不同的船級社會有不同的理解，比如DNVGL 對于“不需要上下爬超過兩層甲板”的理解是人的攀爬距離不能超過一個甲板層高，也就是說任何乘客處所都必須設置在集合站的上一層，下一層或者同層甲板，這個條款的理解直接限制了客滾船乘客甲板的層數(shù)，在設置乘客甲板前應該跟船級社聯(lián)系了解他們對這一條款的理解，以免后期發(fā)生大面積的修改。

4 重量重心的控制

對于客滾船來說重量重心的控制貫穿研發(fā)、設計和建造各個階段，要編寫重量重心控制程序，采取各種可能的手段進行控制，任何可能抬高重心的布置設計都必須謹慎。在我們的設計經(jīng)驗里面，前期做研發(fā)的時候就可以考慮艙壁甲板以下使用普通鋼，艙壁甲板以上采用高強鋼，目的就是降低重心。系統(tǒng)的設計也是采用類似的原則，艙壁甲板以上的附件和設備盡量采用輕質(zhì)的。當上建的區(qū)域比較大的時候，早在藝術設計的階段就要考慮輕質(zhì)材料，在保證效果的前提下選擇更輕的材料。為了能夠敷設盡量薄的甲板敷料，甲板的變形應該被有效地最小化，薄板焊接的工藝希望能夠有進一步的發(fā)展，減小甲板變形的發(fā)生。

設計建造階段可能采用的控制手段包括但不限于分段稱重，來貨稱重，物資發(fā)放稱重，上船稱重等。由于重量重心在生產(chǎn)的過程中往往很難把控，我們每一個部門都應該有自己的重量重心控制程序和手段，僅靠設計人員來設置門檻是不可能完全控制住的，現(xiàn)場的管理人員應當有相關的手段，找專人來進行記錄跟蹤，至少每個月反饋給各設計專業(yè)的負責人員，再由各設計專業(yè)的負責人整理反饋給總體負責人。

現(xiàn)在遇到的問題都是傾斜試驗得出的重量重心情況比設計階段統(tǒng)計的結(jié)果更壞，這樣的情況應該隨著接觸客滾船項目越來越多而得到越來越多的改善，但是還是希望這個過程需要的時間越短越好。

5 結(jié)束語

這些年客滾船研發(fā)總體設計產(chǎn)生了很多的經(jīng)驗和解決問題的方法，在這個日新月異的時代，規(guī)范的更新會加快頻率，船東的要求會越來越高，成本和重量重心的控制要求會越來越嚴格，這些在實踐中產(chǎn)生的經(jīng)驗可以是以后設計的一塊墊腳石，使我們增長更豐富的船舶研發(fā)知識，也希望這些經(jīng)驗、知識可以給后來的客滾船研發(fā)者提供幫助。