費(fèi)鐘成

(重慶長航船舶設(shè)計研究院有限公司，重慶 400026)

長江三峽是全球唯一能乘船游覽的大峽谷。在1978年，經(jīng)改造后的“昆侖號”接待船開啟了長江郵輪旅游業(yè)務(wù)，拉開了乘坐郵輪欣賞三峽風(fēng)光的序幕。1981年重慶東風(fēng)造船廠設(shè)計建造了長江上第一艘郵輪“神女”號，開創(chuàng)了長江專用旅游船的設(shè)計建造先河。進(jìn)入上世紀(jì)90年代，由于三峽大壩的動工修建及改革開放進(jìn)程加快，旅游企業(yè)紛紛躋身長江郵輪旅游的商機(jī)之中，帶動了長江旅游業(yè)的迅猛發(fā)展。在進(jìn)入新世紀(jì)后，隨著三峽庫區(qū)的形成以及國民生活水平的提高，長江郵輪開始向大型化、功能多樣化、舒適化的方向發(fā)展，長江郵輪旅游逐步形成以郵輪產(chǎn)業(yè)牽頭，多種業(yè)態(tài)集聚的產(chǎn)業(yè)鏈。目前長江現(xiàn)有在營郵輪約50艘，主要投入在重慶至宜昌(茅坪)航線，2019年三峽郵輪旅游人數(shù)突破110萬人次[1]，隨著郵輪旅游開始向長江中下游拓展，旅游人數(shù)必將進(jìn)一步增加，長江郵輪旅游市場空間巨大。

長江郵輪的發(fā)展已逾40年，而郵輪的設(shè)計建造被譽(yù)為船舶工業(yè)皇冠上的明珠，隨著市場需求及技術(shù)水平的提高，長江郵輪在總體功能布局、綠色環(huán)保、舒適性、船舶安全等方面不斷地提升，大致可劃分為三代郵輪。

1 第一代郵輪

1.1 總體功能

上世紀(jì)末之前設(shè)計建造的為第一代郵輪。受航道條件及技術(shù)水平制約，船舶主尺度及總噸位均較小，這一代郵輪最大長度為92.8 m，寬度達(dá)到16.4 m，總噸位4 780 t,載客人數(shù)在160人左右，代表性郵輪有“錦繡中華”等。船舶總體功能布局以沿途觀光為主要功能展開設(shè)計，客房幾乎均未設(shè)置外陽臺，公區(qū)僅設(shè)一個餐廳、多功能廳、健身房、商店等，船上的休閑、娛樂設(shè)施很少。

1.2 總體技術(shù)

第一代郵輪均采用柴油機(jī)軸槳動力推進(jìn)型式，螺旋槳均采用圖譜槳，槳的脈動壓力較大。船舶電站一般設(shè)置三臺功率為250 kW左右的有刷發(fā)電機(jī)組，調(diào)速器為機(jī)械液壓調(diào)速器，采用分區(qū)供電?？照{(diào)采用中央集中風(fēng)管送風(fēng)式空調(diào)，受郵輪空間、層高的制約，空調(diào)風(fēng)管的風(fēng)壓較高、流速較快，存在著噪音較大、能量分配不均的問題。受限于當(dāng)時的技術(shù)水平，郵輪采取的振動噪音控制技術(shù)和措施較少，舒適性較差。

1.3 船舶安全

第一代長江郵輪設(shè)計中沒有破損穩(wěn)性要求，船舶采用雙層底或防撞邊艙的結(jié)構(gòu)型式，船舶抗沉性差。郵輪的防火分隔方面，從上世紀(jì)90年代開始考慮艙壁及甲板的耐火完整性，根據(jù)處所不同設(shè)置不同的防火等級，當(dāng)時防火等級最高為A-15級，起居處所內(nèi)通常間隔3間客房設(shè)置C級分隔，防火分隔不徹底。C級耐火圍壁通常采用輕鋼龍骨+硅酸鈣板結(jié)構(gòu)型式，硅酸鈣板存在易碎裂，隔聲指數(shù)偏低的問題。防火隔熱材料主要采用復(fù)合硅酸鹽軟板，存在易吸潮、含石棉等缺點(diǎn)。

1.4 室內(nèi)裝飾

郵輪的內(nèi)裝參照陸上建筑裝修模式，裝修選材沒有考慮材料的輕量化、防火性和耐用性。窗簾、地毯、軟包大多采用可燃材料?？头康男l(wèi)生間采用鋼板制作，墻面和地面敷水泥砂槳、防水和磁磚，重量重、施工周期長、不易于清潔。

第一代郵輪客區(qū)和船員生活區(qū)均配有中央空調(diào)，客房配有獨(dú)立衛(wèi)生間，公區(qū)設(shè)有餐廳、多功能廳等，室內(nèi)均進(jìn)行了裝修，相較于同期普通客船而言，船舶的品質(zhì)得到了大幅提升。但受限于當(dāng)時的條件，船舶的功能多樣性、舒適性、安全性均較差, 自動化程度低。

2 第二代郵輪

2.1 總體功能

第二代郵輪主要是在2010年前后設(shè)計建造的郵輪。隨著三峽成庫航道條件的改善，郵輪主尺度不斷增大，總長已達(dá)150 m，寬度突破20 m，代表船型有“長江黃金系列”郵輪。郵輪的功能由沿途觀光型開始向目的地+觀光游覽型轉(zhuǎn)變，開發(fā)了一系列休閑娛樂功能，如商業(yè)藝術(shù)步行街(見圖1)、多功能影劇院(見圖2)、恒溫游泳池、水療中心、觀景酒吧、mini高爾夫、觀光電梯等，全船設(shè)有一個主餐廳和一個VIP餐廳，客房基本上都配有外陽臺，郵輪的功能設(shè)置更加全面。

圖1 商業(yè)藝術(shù)步行街

圖2 多功能影劇院

商業(yè)藝術(shù)步行街長度約50 m，集購物、餐飲、文創(chuàng)、休閑等功能于一體，其上鏤空三層甲板，中心區(qū)域凈高約10 m。多功能影劇院占據(jù)兩層甲板空間，凈高約5.5 m，影劇院面積約260 m2。

2.2 機(jī)電配置

第二代郵輪仍主要采用柴油機(jī)軸槳動力推進(jìn)型式，配有倒順離合減速齒輪箱。電站一般采用3臺或4臺功率為500 kW左右的發(fā)電機(jī)組，采用電子調(diào)速器，發(fā)電機(jī)組并車供電，按全自動控制電站設(shè)計運(yùn)行?？头靠照{(diào)采用冷水機(jī)組+風(fēng)機(jī)盤管型式，有效改善了集中送風(fēng)式空調(diào)能量分配不均及噪音問題，確保了客房凈空高度,同時有利于傳染病的防治。隨著技術(shù)進(jìn)步，船舶的自動化水平得到了大幅提升。

2.3 綠色環(huán)保及舒適性

郵輪水動力性能開始采用CFD技術(shù)[2]進(jìn)行優(yōu)化，螺旋槳采用適伴流理論設(shè)計，減小船舶阻力提高漿的推進(jìn)效率，節(jié)能減排。第二代郵輪配備了生化處理裝置，生活污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)以后排放。機(jī)艙的油污水按零排放要求設(shè)置液艙儲存，到港后上岸集中處理。

對于船舶的舒適性，第二代郵輪采取封閉機(jī)艙設(shè)計,排氣管設(shè)置高效消音器,使用新型隔音材料等措施降低船舶噪音。采取適伴流理論設(shè)計螺旋槳, 大幅降低漿的脈動壓力,對振動大的機(jī)電設(shè)備采用彈性隔振等措施降低船舶振動，在郵輪減振降噪方面有一定的突破。

2.4 船舶安全

與第一代郵輪相比，船舶安全性得到全面提升，第二代郵輪全部采用雙底雙舷的結(jié)構(gòu)型式，大幅提升了船舶的抗沉性。

船舶消防救生引入了主豎區(qū)、環(huán)圍脫險梯道、集合站、登乘站的概念，防火等級最高為A-60級，全船艙室均采用不燃材料分隔，船舶消防能力大為提升，防火材料采用不含石棉且憎水率高的陶瓷棉與復(fù)合巖棉板。

隨著船長的增加及大型共享空間的實(shí)施，郵輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計更加復(fù)雜，采用結(jié)構(gòu)有限元分析這一先進(jìn)設(shè)計手段, 對艙段和甲板板架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)力評估，在確保郵輪結(jié)構(gòu)安全的前提下，控制好結(jié)構(gòu)重量。

在操縱性方面，設(shè)置了高效率舵，確保航行安全。艏部配置了側(cè)推器，通過漿+舵+側(cè)推器的聯(lián)合運(yùn)作，使船舶能夠平行移動及原地回轉(zhuǎn)。

2.5 室內(nèi)裝飾

第二代郵輪的內(nèi)裝開始向?qū)I(yè)化方向發(fā)展，客房的衛(wèi)生間采用整體衛(wèi)生單元；客房之間及與內(nèi)走道之間大量采用復(fù)合巖棉板進(jìn)行分隔，隔聲指數(shù)大；窗簾、地毯、軟包開始采用阻燃材料；裝修選材一定程度上考慮了輕量化、防火性、耐用性。但是仍然采用石膏板、墻紙等陸上建筑用材，耐用性、防火性較差。室外大多鋪設(shè)防腐木地板，耐用性較差。

第二代郵輪功能配置大幅提升，開始由沿途觀光型向目的地+觀光游覽型轉(zhuǎn)變，開發(fā)出商業(yè)藝術(shù)步行街、多功能影劇院等大型公區(qū)。采用CFD、有限元分析等先進(jìn)設(shè)計手段，大幅提高船舶品質(zhì)，郵輪的綠色環(huán)保、舒適性、安全性、自動化程度得到全面提升，能耗、振動噪音指標(biāo)能達(dá)到目前CCS《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》[3]能效設(shè)計1級、舒適性1級的要求。

3 第三代郵輪

3.1 總體功能

近幾年設(shè)計建造的總長為150 m的長江郵輪可稱為第三代郵輪。這批郵輪船寬22 m左右，總噸位16 000 t左右，載客人數(shù)約600人，空間比率約26，已接近海洋郵輪。船舶功能更加豐富，其中代表船型有“長江叁號”郵輪。相比于第二代郵輪在房型設(shè)計上開發(fā)了家庭套房、情侶套房等，開發(fā)出行政酒廊、天空酒吧、運(yùn)動娛樂中心、360°露天觀光甲板等功能，專門打造了設(shè)單獨(dú)門禁系統(tǒng)的行政樓層，郵輪的功能設(shè)置(見圖3)更加全面且定位更加精準(zhǔn)，其功能以及船舶體量都是全球內(nèi)河郵輪之最。

圖3 “長江叁號”郵輪功能分布示意

3.2 機(jī)電及智能化

第三代郵輪動力主要采用交流組網(wǎng)或直流組網(wǎng)的全電力推進(jìn)型式，具有減振降噪、操縱性好、冗余度大、可靠性高及自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。船舶電站為公共電站，給推進(jìn)、全船日用負(fù)荷供電，一般設(shè)置4臺發(fā)電機(jī)組，總?cè)萘考s5 000 kW,設(shè)置了功率管理系統(tǒng)，電站具有一定智能。郵輪的空調(diào)系統(tǒng)采用HVAC一體化設(shè)計，客區(qū)的空氣溫度、相對濕度、新風(fēng)量(潔凈度)、噪音、空氣流速等方面達(dá)到國際先進(jìn)水平。

第三代郵輪智能化應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了一定突破，一方面是與船舶安全、船舶性能相關(guān)聯(lián)的智能機(jī)艙、智能能效、智能航行等通用智能系統(tǒng)；另一方面是與游客服務(wù)相關(guān)聯(lián)的個性化智能系統(tǒng)。代表船型“長江叁號”采用了機(jī)艙集中監(jiān)測報警系統(tǒng)、智能能效管理系統(tǒng)、航行輔助決策系統(tǒng)、郵輪運(yùn)營及酒店管理系統(tǒng)、船岸一體化系統(tǒng)，郵輪服務(wù)、管理水平和旅客體驗(yàn)度提高，同時也提升了船舶安全性。

3.3 綠色環(huán)保及舒適性

第三代郵輪采用CFD技術(shù)對船舶水動力進(jìn)行了深度優(yōu)化，用EFD技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，其能效設(shè)計指數(shù)達(dá)到《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》頂級要求。在防污染方面，生活污水、機(jī)艙油污水采用零排放設(shè)計，生活垃圾設(shè)置垃圾冷庫及壓縮打包裝置，廚房設(shè)置高效油煙凈化裝置。內(nèi)裝用材也開始對甲醛、VOC含量進(jìn)行控制。代表船型“長江叁號”取得了CCS綠色船舶最高等級的“綠色船舶-3”、“能效設(shè)計-3”入級符號，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

第三代郵輪采用先進(jìn)設(shè)計手段對振動噪音進(jìn)行數(shù)值模擬計算及一體化設(shè)計。一是對全船進(jìn)行了總體振動與局部振動模態(tài)分析計算，求解出其固有頻率和振型，加激勵和阻尼進(jìn)行動力響應(yīng)計算，最后求解出振動位移、速度、加速度。二是建立全船聲學(xué)模型，采用有限元——統(tǒng)計能量混合法求解出全船各艙室的聲功率級、聲壓級。以上述計算結(jié)果為基本依據(jù)，進(jìn)一步指導(dǎo)設(shè)計優(yōu)化?！伴L江叁號”取得了CCS船舶舒適度最高等級的“船舶舒適性-(噪聲3)”、“船舶舒適性-(振動3)”入級符號，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

3.4 船舶安全

第三代郵輪完整穩(wěn)性增加了抗12級風(fēng)的突風(fēng)衡準(zhǔn)，抗風(fēng)能力進(jìn)一步提高。船舶分艙除雙底雙舷的設(shè)計外，還將水密橫艙壁間距控制在30 m以內(nèi)，船舶抗沉性進(jìn)一步提升。

郵輪的消防提高了主豎區(qū)、貫穿處所、集合站、室外脫險通道的防火等級和脫險要求，郵輪的消防安全體系趨于完善。船舶的集體救生設(shè)備按船上人數(shù)100%配備。

采用有限元直接計算方式評估全船結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平[4]，成功解決了大跨度、無支柱、側(cè)壁開口及多層開孔等復(fù)雜船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性難題，既確保了結(jié)構(gòu)安全，又減少了鋼材耗量,大幅提升了長江郵輪品質(zhì),提升了旅客空間體驗(yàn)感。

3.5 室內(nèi)裝飾

第三代郵輪內(nèi)裝在客艙的天花、墻面大量采用金屬材料制作的扣板、單板、蜂窩板，其表面進(jìn)行噴漆、覆膜處理或者外貼防火飾面，衛(wèi)生單元采用SMC材質(zhì),具有重量輕、易清潔的特點(diǎn)。郵輪室外區(qū)域采用聚氨酯仿柚木地板，具有保護(hù)甲板、防滑、改善腳感的功能且經(jīng)久耐用。石材、瓷磚、PVC地板的基層大量使用船舶專用輕質(zhì)甲板敷料，具有質(zhì)量輕、防火性能好的優(yōu)點(diǎn)。在郵輪內(nèi)裝施工中，首次提出“零油漆”的概念，既施工過程中不涂裝任何油漆以及刮膩?zhàn)樱辉偈褂檬喟?、TC防火板、墻紙等材料。相較于第二代郵輪，第三代郵輪的內(nèi)裝充分體現(xiàn)了專業(yè)化、輕量化、經(jīng)久耐用、綠色環(huán)保的特點(diǎn)。

第三代郵輪功能配置基于目的地旅游需求，房型和公區(qū)種類更加豐富，功能定位更加精準(zhǔn)。采用諸多先進(jìn)設(shè)計手段，其綠色環(huán)保、能效指數(shù)、舒適度方面能達(dá)到《內(nèi)河綠色船舶規(guī)范》頂級要求, 達(dá)到國際先進(jìn)水平。郵輪的智能化應(yīng)用有所突破，使船舶的運(yùn)營更加高效安全，服務(wù)更加周到。

4 展望

4.1 綠色、智能是主要發(fā)展方向

在“雙碳戰(zhàn)略”的大背景下，長江大型郵輪應(yīng)聚焦“綠色”、“智能”兩大重點(diǎn)。下一步應(yīng)在清潔能源利用方面進(jìn)一步突破，例如采用LNG等清潔燃料及燃料電池。

第三代長江郵輪已進(jìn)行基于某些特定功能的智能化系統(tǒng)應(yīng)用，如能效管理系統(tǒng)、航行安全輔助系統(tǒng)、郵輪運(yùn)營及酒店管理系統(tǒng)等，但其功能、系統(tǒng)的相關(guān)算法還需在船舶實(shí)際的運(yùn)行過程中進(jìn)一步改進(jìn)和提升，未來長江郵輪智能化的應(yīng)用也會朝著由局部應(yīng)用到全船應(yīng)用、由輔助決策到自主決策的方向發(fā)展，大幅提升長江郵輪的經(jīng)濟(jì)環(huán)保性、安全可靠性、旅客體驗(yàn)感。

4.2 擁有主題功能

海洋郵輪對主題功能的打造已非常成熟，例如迪士尼郵輪旗下共有5艘，以迪士尼卡通為主題打造，取得了不錯的市場反響，成為最受孩子歡迎的親子郵輪。在競爭愈發(fā)激烈的長江郵輪旅游市場中，為了提升市場競爭力，形成差異化經(jīng)營，打造郵輪主題功能必不可少，會出現(xiàn)擁有主題功能的長江郵輪。