小型極地探險豪華郵輪的電氣生產設計方案

翟鳴暉, 周 玲

(招商局郵輪制造有限公司，江蘇 海門 226300)

0 引言

小型極地探險郵輪“格雷格.莫蒂默”號總長104.4 m，型寬18.4 m，設計排水量5 931 t，設計航速不低于15.5 kn，國際無限航區，能夠同時容納94名船員及160名乘客，集娛樂、休閑、美食、海洋探險、水上運動等多功能于一體。該船配備新風、地暖、二次加熱制冷空調(FCU)，能夠在零下40 ℃的低溫下航行。

小型極地探險郵輪的建造主要難度在于施工要求精度高、材料種類和數量多、內裝總承包商與各專業界面復雜、施工工序繁瑣等。另外，該船還需要滿足安全返港 (SRTP)、美國公共衛生組織(USPH)、美國海岸警衛隊(USCG)在內的眾多規范的要求。上述問題都和電氣生產設計息息相關。

目前，有關郵輪電氣生產設計的研究成果較少。顧一清[1]分析了海上人命安全公約(SOLAS)Ⅰ-1章和Ⅱ-2章關于安全返港、有序撤離、安全中心等內容，對客船的總布置、機艙布置、動力系統、船舶系統和電氣系統要求。許必豐[2]提出了900客位/480 m客滾船電站布置及配電系統、導航系統等各系統的設計方案。以上文獻更多關注規范要求和方案功能的描述，涉及設計建造具體內容和安全返港電纜實際敷設及冗余設備布置的指導內容較少。

本文以小型極地探險郵輪電氣生產設計為研究對象，根據郵輪規范的要求，進行前期生產設計策劃； 其次以實船案例所得經驗總結出了郵輪的設計界面，從而減少不必要的設計及施工工時。

1 設計前期策劃

1.1 施工材料的選型

由于郵輪對重量控制、基座美觀以及空間利用率都有較高的要求，在設計前期電氣生產設計人員需要和船東、內裝總包公司(主要是廚房和室外裝飾設備的基座及電纜固定的舾裝件形式)確定電氣生產的主要舾裝件材料。主要材料分為電纜橋架及其支撐腿材料、電纜密封件、設備底座。在材料選用及數據庫建立的同時要考慮舾裝件的材料重量、使用區域、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滿足下列2個要求：

(1)海安會MSC.1/Circ.1369 通函中關于客船發生火災或進水事故后系統能力評估的暫行解釋性說明第II-2/21.4 條解釋3對耐火電纜的安裝支撐要求，必須在火災事故和滅火期間幸存。

(2)IEC 60331-1 和IEC 60331-2標準耐火電纜的試驗溫度為830 ℃，而鋁鎂合金托架的熔點為660 ℃，所以鋁鎂合金無法在火災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為減重而使用鋁鎂合金橋架或者其他熔點較低的金屬材料，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的等級主要為B0至A60級。所有相關的防火、防水密封材料必須有廠家提供的船級社證書以及防火實驗報告作為依據，實際設計、施工標準工藝節點必須和證書完全一致。防火密封節點是船舶檢驗部門重點檢查對象，需要特別關注。

由于郵輪放置電纜的空間極其狹小，但管路和設備數量多，因而在艙壁和甲板電線封堵的地方經常會出現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的一種密封堵料，這種堵料的證書上顯示，在其封堵范圍內的電纜間距為0。但是這種堵料對貫通件厚度有要求，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。在實際應用中要盡量選用網孔板、設備托盤、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、風管支架上。其優點是可以達到減輕舾裝件的總重、減少薄板上的焊接點、降低材料和人工成本的目的。

內裝總包的設備及布置同樣重要。例如廚房設備：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備需設置不銹鋼基座；設計時需要選用不銹鋼MCT，根據實際情況加長與底座滿焊，以滿足規范要求。

內裝藝術設計圖紙中包含的電氣設備數量非常多，必須根據藝術設計圖紙，將所有的信息建模到三維模型中，否則就會出現系列的后續問題，如：漏裝舾裝件、設備、電纜等。若后期防火或者保溫絕緣材料安裝后再去修改會有較大的損失或者安全隱患。

1.2 主干電纜的綜合設計規劃

郵輪的電纜主干路徑規劃要遠遠難于其他船型。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的原理設計，還要與總體的安全區布置、輪機的設備泵組以及通風的風管空調布置相結合。

1.2.1 安全返港的事故門限定義

郵輪安全返港的設計與檢驗需要遵從安全返港和有序撤離這2個要求。以事故門限定義火災事故和進水事故，超過事故界限即損失掉1個A級邊界的艙室，依靠自身動力安全返港；如果超過事故界限只損失1個主豎區，即3 h安全撤離；如果損失超過1個主豎區，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

在進行安全返港路徑規劃前，首先需要了解安全返港系統的基本原理架構，在未來事故發生后船員具體如何操作設備，并通知乘客安全撤離，這樣才能區分出哪些是安全返港電纜。事實上不是所有的設備都是通過雙套設備來滿足冗余設計，而是通過其他設備或者手動操作的方式來滿足安全返港的系統設計。如：推進器和舵機系統在MSC.1/Circ. 1369第20條解釋就明確說明可以通過手動操作來滿足安全返港的要求。前提條件是需要有照明、內部通訊以及空調通風等系統的支持。此外，在通導系統中，中高頻和衛星電話也可互相作為遠距離通訊的備用設計。

1.2.3 安全返港的電纜

電纜主干托架設計時，首先要根據全船的水密分隔圖和防火分隔圖將整船分區，然后根據安全返港的12個安全返港必須的系統，其中包含支持安全區的系統(如照明、飲用水、衛生設施、通風等)和主管機關認定的對控損努力至關重要的其他系統。將這些系統按照分區進行電纜路徑規劃，保證在規劃路徑中，使用到的雙套冗余設備電纜不交叉。如果無法有效地避開，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，當計算出安全返港的系統所占的電纜空間后，首先要布置主要電力、自動化以及網絡電纜。因這些電纜不涉及到安全返港問題，且在整個電纜總數量中占比較大，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點進行匯總，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驗，進行電纜冊和規劃時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 設計界面分析

郵輪的建造工序較多，尤其是電氣專業和其他專業的界面。電氣專業界面最多的是管系專業和內裝專業。管系專業有大量的油管和水管的限位、流量計、通風管路的風閘等，這些管系設備和郵輪電氣的生產設計都有很大的聯系，但是最為復雜的還是內裝的界面。

內裝板上會有數以萬計的筒燈、裝飾燈、探頭、廣播、攝像頭、插座、按鈕、音響等，在實際繪圖中易遺漏。這樣不但會影響房間的設備開孔，有的還會影響到舾裝件及電纜的敷設。藝術設計的圖紙一般會將公共區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、攝像頭等設備。根據極地郵輪的項目實踐經驗，首先將需要在涉及到內轉板上開孔的系統列出，然后整理出相對應的設備數量、型號、開孔尺寸清單，最后將設備的定位尺寸添加到藝術設計的六面圖上，形成一個完整的內裝艙室六面圖。電氣生產設計輸入文件界面見圖2。

3 結語

綜上所述，客船、探險郵輪的電氣生產設計需要在前期策劃中重點考慮建造工藝、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的原理以及和安全返港相關的設備布置及電纜的路徑。目前國內郵輪設計建造還是在起步階段，在其設計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用在郵輪設計上。本文介紹的工藝以及材料在探險郵輪的實際應用對未來郵輪的設計建造有一定的借鑒作用。但是很多設計工藝的細節、材料利用率的把控以及對各種設備基座美觀性的要求還有待進一步的研究。另外，在整個電氣生產設計環節中理清各專業關于電氣相關的界面并控制好輸入的時間點對設計節奏把控以及設計工時控制也是至關重要的，這樣不但可以高效地完成郵輪電氣生產設計，而且可以減少由于界面不清或者工序顛倒造成的設計修改。

圖2 電氣生產設計輸入文件界面圖