0 引　言

邮轮体积庞大、结构复杂，是一类设计难度较大的船舶。邮轮设计过程中，除了保证规范和法规中的安全性等要求外，还需确保乘客乘坐时的舒适性与可娱乐性等。因此，相比其他类型船舶，邮轮在船舶航行性能、舱室结构、振动噪声等多方面都均有额外的特殊要求，设计过程中总体、结构、轮机、电气等各专业的设计任务与设计结果常常相互牵制，需综合考虑协同完成各部分设计工作。

传统的船舶设计模式中，各设计阶段和设计环节彼此相对独立，协同程度较低，因此设计中常出现设计返工、信息无法实时共享、模型重复建立等问题，造成整体设计效率相对较低。为提高邮轮设计效率，避免传统设计模式中出现的诸多问题，应从各专业的设计流程着手，厘清各自具体的设计内容与要点，总结各专业间业务交叉的关键内容与协调难点，为邮轮多专业协同设计工作模式的构建提供理论依据。

本文全面梳理邮轮多专业工作流程，开展各专业设计协同交叉关键技术研究。以邮轮详细设计阶段为研究对象，梳理总体、结构、轮机及电气等各专业的设计工作流程，明确详细设计阶段各专业的主要设计任务与工作重难点；分析梳理详细设计阶段各主要设计任务的专业所属，明确各专业设计任务间信息共享与业务交叉的关键点和实施难点，为邮轮多专业协同设计规则的制订与实施、协同设计体系的构建、邮轮设计效率的提高奠定理论研究基础。

1 邮轮设计各专业工作流梳理

邮轮的设计过程十分复杂，涉及总体、结构、轮机、电气等多个专业，各专业间的设计内容相互关联，相互影响。以邮轮详细设计阶段各专业设计工作为对象，梳理邮轮设计中各专业的具体设计任务，研究各专业设计工作流程。

1.1 总体专业详细设计工作流程

邮轮总体专业的详细设计工作在方案设计阶段中确定的技术规格书、主要尺度及空船重量、船体型线等基础上开展，主要的设计任务包括总布置设计、型线图绘制、船体建模与静水力计算、舱容图绘制、分舱建模与完整稳性校核、门窗盖与风雨密开口布置及破损稳性评估、结构防火及绝缘布置、消防救生设备选型及布置、舾装数计算与锚泊系泊布置，以及其他相关的性能评估。

1）总布置设计

在邮轮总布置设计中应综合考虑规范要求、通道设计、舱室布置、内装设计与布局优化等因素^[1]。满足相关的国际公约、船级社规范是最基本要求，包括与邮轮安全性相关的稳性、防火、逃生、消防救生及安全返港等方面要求。

邮轮舱室种类繁多，布置时需结合乘客实际需求，对某些有关联的舱室，尽可能就近布置或通过特定方式连接。在通道设计中应考虑人流走向，避免拥堵，实现合理化布局，同时满足人员安全撤离的相关法规要求^[2-3]。内装设计是邮轮总体设计的重点之一，某些舱室由于其特殊用途，对于布置位置及空间有一定要求，在设计中须作为约束进行考量，如大剧院的设计需考虑观众视野范围要求；泳池等娱乐设施对开阔性有要求，常设置于顶部露天甲板。合理布局可优化邮轮总体性能，包括空船重量控制、材料工艺精简、舱室舒适度提升等^[4]。邮轮总布置设计需要由粗到细、由整体到局部逐步细化确定。

2）型线图、船体建模及静水力计算

在前期方案设计的基础上，进行型线图的绘制以及相关船体建模、静水力计算。型线图的绘制按照相关标准及船级社送审要求开展。采用稳性计算软件（如NAPA等）进行船体建模工作，以及初步静水力计算。其中，静水力计算包括静水力表/曲线、稳性横截曲线、邦金曲线。

3）舱容图、分舱建模及完整稳性校核

在第二部分基础上，完成舱容图的绘制，以及分舱建模的工作。在掌握空船重量数据的前提下，明确船上非保护性开口的位置，进行完整稳性的校核计算。

4）门窗盖、风雨密开口布置及破损稳性评估

与内装、外舾装等专业进行沟通，确定门、窗、舱口盖的位置及其风雨密性，结合第二部分和第三部分，基于SOLAS对于客船的概率破损相关要求，进行破损稳性评估^[5]。

5）结构防火及绝缘布置

在总布置图完成的基础上，根据SOLAS对于防火等级划分的要求，进行舱室的防火结构布置，以及相关舱壁、甲板的防火和绝缘布置，并绘制初步的防火分隔图防火分隔图、防火区域划分图、防火控制图及甲板绝缘布置图^[6]。

6）消防救生设备选型及布置

根据全船船员和乘客居住舱室的布置，结合国际公约和船级社的规范要求，进行消防设备和救生设备的选型和量化^[7]，完成消防设备布置图及救生设备布置图。

7）舾装数计算及锚泊系泊布置

明确相关参数，如排水量，侧向受风面积等，进行舾装数计算，并根据船级社规范要求，进行锚泊设备和系泊设备的规格选型；参考相关规范，结合船检机关、码头等相关要求，进行锚泊和系泊设备的布置，绘制锚泊布置图和系泊设备布置图。

8）其他相关性能评估

包括驾驶视线校核、吨位估算、干舷校核、抗风能力评估、人员安全撤离分析、安全返港能力评估分析^[8]、综合安全评估（FSA）、能效指数EEDI、休闲体验设计指数CEDI、健康保障设计指数SEDI、舒适度评估（振动和噪声控制）^[9]等。

1.2 结构专业详细设计工作流程

邮轮结构专业详细设计是根据其建造合同确认的初步设计及修改意见书，在总体设计的基础上，对每个局部技术问题进行深入的分析，进而展开各个区域的详细设计和计算，协调船体、轮机、电气等各专业间的设计冲突，明确邮轮结构专业的详细设计方案，并完成相应设计图纸与计算文件等的送审与修改工作，同时详细设计相关方案与技术文件/图纸需获得船东的认可。

1）中横剖面设计

中横剖面设计是邮轮结构设计的重要环节。横剖面是以平行于中站面的平面剖切船体或船体所形成的剖面，包括所有纵向构件如甲板板、甲板纵骨和纵桁，舷侧和舱底、内底和纵舱壁。在横向结构的船舶中，横剖面包括相邻近的结构和横剖面的结构末端接头，平行于中站面的平面剖切船体表面而得的型线所围成的剖面。横剖面中面积最大者为最大横剖面（中剖面）。肋位剖面图是中横剖面图的主要组成部分，表达船体横向构件的结构形式、大小，表达了船体纵向构件的布置、剖面形状，同时又表达了各构件之间的相互连接形式，设计需满足船级社对船体强度的相关要求。

2）基本结构设计

详细设计中的基本结构图描述全船结构的框架，以纵剖面图为主，同时结合甲板、平台平面和舱底，包含甲板层数与位置、双层底区间、主船体内纵、横舱壁以及大开口（如机舱口、烟囱口等）位置等信息。确定全船的甲板层数及设置位置。确定主船体横舱壁的设置，结合上甲板图和平台图可以了解主船体横舱壁的位置、数目、是否水密，从而获得舱室沿船长划分的情况；根据结构图及总布置图可确定各机械处所与舱室的位置。

3）重要节点设计

详细设计阶段中结构的重要结点设计，主要指船体结构细节规则的制定，明确应用于全船的结构设计准则，主要包括切角的开设规则、透气孔流水孔的设置规则、型材端切等具体的工艺要求。如对不同处所位置的不同构件，在其末端开设扇形切角的具体规定等。

4）区域设计

根据邮轮区域与功能的划分，结构区域设计大致可分为首部结构、机舱区域结构、尾部结构、客舱段结构、驾驶区域结构、机舱棚区域结构等。以客舱段结构为例，根据中横剖面及总布置的要求，可以初步获得该区域的结构划分，以甲板、纵向构件、横向构件的定位进行详细设绘，明确每层甲板的剖视图。其中包含分段之间的断缝划分，扶强材的定位、规格信息，特殊区域的打磨、焊接、详细节点信息，有板厚不同区域的特殊要求时，应明确装配面、过渡段等尺寸。区域结构设计应明确表达结构上的所有尺寸、材质、版规、节点等信息，并附说明，完整描绘邮轮建造完工后的每个结构细节。

5）规范计算分析

邮轮结构规范设计是指在其结构设计中，按照船级社规范中的相关公式进行结构计算与分析，根据计算结果选定对应结构位置的板材和型材。结构规范计算公式随结构位置的不同而各异，常与计算船长、船宽、型深、结构吃水、肋距及构件跨距等参数相关。

6）有限元计算分析

邮轮结构详细设计中，在按照船级社规范完成经验公式计算的基础上，应依托有限元手段对不同外载荷条件下邮轮结构进行模拟分析，明确其整体/局部结构强度，为规范计算提供验证，支撑设计结果。通过构建有限元模型，应用相关软件开展计算，可实现对邮轮的屈服、屈曲、疲劳强度及振动噪声等较为准确的评估，同时提高设计效率^[10]。

1.3 轮机专业详细设计工作流程

邮轮轮机专业详细设计主要包括推进系统设计、管路系统设计、通风系统设计，并完成相关船舶文件的编制，包括《轮机说明书》、《轮机设备明细表》及《轮机设备计算书》等。

1）推进系统设计

推进系统按类型可分为主推进系统和侧推系统。其中主推进系统按主机形式分为柴油机动力装置、汽轮机动力装置、柴油机电力推进动力装置、燃气轮机动力装置、柴油机及燃气轮机混合动力装置、核动力装置；侧推系统按推进形式分为螺旋桨推进系统、喷水推进系统^[11]。

① 主推进动力装置设计

按照前期方案设计阶段，基本已决定选用的主推进系统方式。如采用柴油机-螺旋桨推进动力装置，主推进系统主要设备包括主机、辅机等大型设备基本已经确定。详细设计阶段主要设计工作为动力装置与螺旋桨相互配合的轴系系统。轴系系统主要由螺旋桨轴、中间轴、尾管、尾管滑油系统等组成，按润滑方式分为水润滑和油润滑2种。在设计过程中，应对邮轮总体要求及推进轴系的具体特点进行全面分析，轴系设计须同步各阶段设计要求，需反复调整迭代。主机厂家或齿轮箱厂家配合设计单位的动力装置完成轴系扭振计算、轴系校中计算、轴系横振计算、轴系纵振计算，通过协同设计调整最终确定轴系设计方案。

② 侧推装置设计

为了提高船舶操纵性，满足低速航行及靠离码头的需要，需要装置侧推系统，尤其针对邮轮。在低速工况下，由于要求侧推力较大，如首部装设2台首侧推装置尚不能满足侧推力要求时，可增加1台尾侧推装置，以保持其航向稳定及顺利靠离码头。

2）管路系统设计

管路系统设计的主要内容包括对邮轮各个系统的机械、管系、阀件、容器等设备正常工作的基本原理说明和描述。管路系统按功能可分为辅助动力系统和船舶系统。

辅助动力系统是整个船舶管路系统中专门为动力装置服务的部分，任务是保证动力装置的正常工作，使船舶能够正常航行。辅助动力系统包括燃油系统、滑油系统、冷却系统、压缩空气系统及排气系统。船舶系统包括舱底水系统、压载水系统、疏排水系统、生活污水系统、生活用水系统、加热系统、消防系统及空气管/测深管注入管系统。

3）通风系统设计

邮轮因结构设计复杂、居住舱室多样化，舱室通风系统设计也较为复杂。通风系统分为机械送风和机械抽风、机械送风和自然排风、机械抽风和自然进风、自然进风和自然排风。各舱室通风方式的选择根据具体舱室的通风要求及有关规范、规则和公约的要求确定。

通风系统按照处所性质可分为舱室通风系统和机器处所通风系统。其中舱室通风系统主要包括上层建筑起居室/卧室、病室、洗衣室、烘干室、餐厅、厨房、公共卫生间、储藏间、干粮室、客船特有舱室包括酒吧、娱乐厅等；机器处所通风系统主要包括机舱、应急发电机室、首侧推舱、尾侧推舱、舵机室、制冷机室、蓄电池间、油漆间、CO₂站室等。

4）船舶文件编制

在轮机详细设计阶段，依据方案设计中已明确的邮轮基本信息及主要动力设备信息，结合船东规格书、船级社规范、国际公约及法规的相关要求，对邮轮各部分系统分别进行详细计算，包括机械设备计算、消防系统计算、油舱舱容计算等。明确轮机专业各系统与设备的选型与参数、管系路线及管子规格等，完成《轮机说明书》、《轮机设备明细表》及《轮机设备计算书》等船舶文件的编制与图纸设绘。

1.4 电气专业详细设计工作流程

邮轮电气专业详细设计的主要任务为按造船合同、技术规格书和船级社规范等要求进行电气原理设计，按照送审要求完成对船东和船级社的送审设计及退审意见的处理；按照详细设计图纸目录，绘制详细设计图纸，为生产设计提供计算书、布置图、结构图、系统原理图、明细表等图样和技术文件。电气专业详细设计与生产设计分线独立进行，设计过程中需结合详细设计与生产设计具体进度，根据船东与船级社意见、设备与建模相关要求，开展专业间反复协调沟通，完成对系统图、布置图及设备图纸等的修改调整。

因船舶电气系统内容较为复杂，不同类型/用途船舶的电气系统整体框架存在较大差异。在邮轮电气详细设计过程中，需结合邮轮实际设计要求，对设计方案进行合理规划，抓住设计要点，明确需注意的事项，研究新型设备的特点，确保电气系统的设计符合邮轮的特点，且保证技术性能指标合理，经济性良好。

电气系统设计主要包括电力系统、电力拖动系统、照明系统、电力推进系统、船内通信系统、无线电通信和导航系统、机舱自动化及其他相关系统的设计，如图1所示。

邮轮电力系统设计包括电源装置的选择、配电系统的设计、配电装置的设计及电力系统保护设计等内容^[12]。电力拖动系统设计包括邮轮辅助机械电力拖动、起锚系缆机械电力拖动、起重机电力拖动和舵机电力拖动设计等。照明系统设计包括照明系统设计和航行信号灯系统设计等。电力推进系统设计包括电力推进系统主电路、励磁系统及控制、保护系统的设计等。船内通信系统设计包括电话、操纵信号设备、广播和收音系统等。无线电通信和导航系统设计包括无线电通信及雷达、计程仪、测深仪和自动驾驶仪等船舶导航设备的系统等。机舱自动化设计包括机舱监视报警、主机遥控和自动电站等设计。此外，邮轮电气专业设计在常规船舶电气设计的基础上，还需综合考虑并完成安全系统、娱乐系统、IT系统、电力推进系统^[13]、低位照明系统^[14]、中控系统及全船门禁系统等的设计。

2 邮轮多专业协同设计关键点 2.1 总体专业协同设计关键点

根据总体专业工作流程中各部分任务的具体要求，梳理出邮轮总体专业详细设计阶段，与轮机、电气、内装等其他各专业间交叉的具体任务内容，及总体专业内部交叉设计任务，如表1所示。

邮轮总体专业在总布置设计中，与轮机、电器、内装、舾装等各专业设计工作均存在交叉，交叉内容主要包括全船主要电气设备、轮机主要设备及管路的布置，居住舱室设备家具布置设计及全船梯道与小舱盖等的布置。完整稳性校核与破损稳性评估，与轮机及舾装设计相关，在全船非保护开口布置、全船门窗盖及舱室空气管等风雨密开口布置等方面存在交叉。结构防火与绝缘布置中的结构防火材料、甲板敷料等与内装设计相关。消防设备布置选型与轮机专业设计工作存在交叉。总体专业的舾装数计算关系到舾装设计任务中锚泊与系泊设备选型。此外，EEDI估算涉及主辅机、发电机等主要设备的功率、油耗与论及专业设计任务存在交叉；CEDI评估涉及乘客舒适度要求，与结构专业振动和噪声要求密切相关。

2.2 结构专业协同设计关键点

根据结构专业工作流程中各部分任务的具体要求，梳理出邮轮结构专业详细设计阶段，与其他各专业间交叉相关的具体任务内容，如表2所示。

邮轮结构专业的设计任务，与总体、舾装、轮机、电气等专业存在多处交叉，如总体专业的舱室布置设计与结构专业的船体结构空间位置划分、骨材位置等密切相关；轮机电气设备的布置及其结构加强设计。同时关联结构、轮机、舾装、电气专业的设计任务，在设备基座布置、管道走位与开孔布局等方面，需进行相应的干涉调整，确保各专业的设计一致；结构振动噪声分析结果与轮机、电气专业的设备布置、基座结构形式等密切相关；大型设备的安装及分段划分中，结构与总体、轮机专业必须协调一致，确保分段划分与设备安装阶段的结构平衡，及考虑贯穿孔、肘板形式、开孔位置等因素的结构优化。

2.3 轮机专业协同设计关键点

根据轮机专业工作流程中各部分任务的具体要求，梳理出邮轮轮机专业详细设计阶段，与其他各专业间交叉相关的具体任务内容，如表3所示。

邮轮轮机专业设计任务中，推进系统设计包括主推进系统和侧推系统的设计，与结构、舾装、电气专业在机舱结构设计、首尾部结构设计、基座结构设计、螺旋桨及舵桨设计、电气设备及电缆布置等方面存在关键的业务交叉。管路系统设计与结构、电气专业密切相关，基本结构设计、机舱棚及烟囱结构设计、上层建筑结构设计、舷测开孔布置、电气设备及电缆布置等都离不开跨专业间的协调。轮机通风系统设计在机舱结构设计、上层建筑结构设计、电气设备及电缆布置、内装设计等方面与结构、电器专业需开展协同，确保设计结果的一致性。

2.4 电气专业协同设计关键要点

根据电气专业工作流程中各部分任务的具体要求，梳理出邮轮电气专业详细设计阶段，与其他各专业间交叉相关的具体任务内容，如表4所示。

邮轮电气专业的设计任务中的电气设备布置、电力负荷计算、蓄电池容量计算、主干电缆走向等与总体、结构、轮机、内装、舾装专业均存在关键交叉内容，涉及总布置设计，船体结构布置，轮机主要设备布置、管路、通风布置，居住舱室盥洗设备、家具布置，全船梯道布置、通道布置，全船论及设备选型等，需协同一致，确保最终设计方案同时满足多各专业的要求。

3 结　语

本文以详细设计阶段为例，开展邮轮多专业协同设计交叉关键技术研究，系统梳理邮轮各专业设计的具体内容与工作流程，分析总结邮轮设计各专业间的信息共享与业务交叉的关键所在，为邮轮多专业协同设计工作模式的形成、协同设计相关规则的制定以及多专业协同平衡设计体系的构建提供研究依据。推进邮轮多专业协同设计工作的深化开展，对提高邮轮设计质量与效率、优化整体设计过程、降低生产成本具有重要意义。