小型极地探险豪华邮轮的电气生产设计方案

翟鸣晖, 周 玲

(招商局邮轮制造有限公司，江苏 海门 226300)

0 引言

小型极地探险邮轮“格雷格.莫蒂默”号总长104.4 m，型宽18.4 m，设计排水量5 931 t，设计航速不低于15.5 kn，国际无限航区，能够同时容纳94名船员及160名乘客，集娱乐、休闲、美食、海洋探险、水上运动等多功能于一体。该船配备新风、地暖、二次加热制冷空调(FCU)，能够在零下40 ℃的低温下航行。

小型极地探险邮轮的建造主要难度在于施工要求精度高、材料种类和数量多、内装总承包商与各专业界面复杂、施工工序繁琐等。另外，该船还需要满足安全返港 (SRTP)、美国公共卫生组织(USPH)、美国海岸警卫队(USCG)在内的众多规范的要求。上述问题都和电气生产设计息息相关。

目前，有关邮轮电气生产设计的研究成果较少。顾一清[1]分析了海上人命安全公约(SOLAS)Ⅰ-1章和Ⅱ-2章关于安全返港、有序撤离、安全中心等内容，对客船的总布置、机舱布置、动力系统、船舶系统和电气系统要求。许必丰[2]提出了900客位/480 m客滚船电站布置及配电系统、导航系统等各系统的设计方案。以上文献更多关注规范要求和方案功能的描述，涉及设计建造具体内容和安全返港电缆实际敷设及冗余设备布置的指导内容较少。

本文以小型极地探险邮轮电气生产设计为研究对象，根据邮轮规范的要求，进行前期生产设计策划； 其次以实船案例所得经验总结出了邮轮的设计界面，从而减少不必要的设计及施工工时。

1 设计前期策划

1.1 施工材料的选型

由于邮轮对重量控制、基座美观以及空间利用率都有较高的要求，在设计前期电气生产设计人员需要和船东、内装总包公司(主要是厨房和室外装饰设备的基座及电缆固定的舾装件形式)确定电气生产的主要舾装件材料。主要材料分为电缆桥架及其支撑腿材料、电缆密封件、设备底座。在材料选用及数据库建立的同时要考虑舾装件的材料重量、使用区域、外形样式以及安装是否便利等。

1.1.1 电缆桥架及密封件的选用

电缆桥架材料的选用应满足下列2个要求：

(1)海安会MSC.1/Circ.1369 通函中关于客船发生火灾或进水事故后系统能力评估的暂行解释性说明第II-2/21.4 条解释3对耐火电缆的安装支撑要求，必须在火灾事故和灭火期间幸存。

(2)IEC 60331-1 和IEC 60331-2标准耐火电缆的试验温度为830 ℃，而铝镁合金托架的熔点为660 ℃，所以铝镁合金无法在火灾或者灭火期间起到给耐火电缆作为支撑的作用。

按照上述要求，具有安全返港要求的邮轮电缆桥架不能因为减重而使用铝镁合金桥架或者其他熔点较低的金属材料，需要选用碳钢或者不锈钢作为电缆桥架的材料。

邮轮的防火分隔和电气相关的等级主要为B0至A60级。所有相关的防火、防水密封材料必须有厂家提供的船级社证书以及防火实验报告作为依据，实际设计、施工标准工艺节点必须和证书完全一致。防火密封节点是船舶检验部门重点检查对象，需要特别关注。

由于邮轮放置电缆的空间极其狭小，但管路和设备数量多，因而在舱壁和甲板电线封堵的地方经常会出现电缆填充率高或者只有单面空间封堵的情况。遇到这种情况可选用欧洲某国的一种密封堵料，这种堵料的证书上显示，在其封堵范围内的电缆间距为0。但是这种堵料对贯通件厚度有要求，即贯通件材料厚度要不能小于10 mm，或者直接使用厂家配套卡片作为密封堵料的支撑物。

1.1.2 舾装件的形式

设备底座上的选型主要遵从轻量化、组合化、减少焊接、灵活安装、外形美观等原则。在实际应用中要尽量选用网孔板、设备托盘、打孔扁铁等灵活安装的基座，并将其安装在附近的托架、管路支架、风管支架上。其优点是可以达到减轻舾装件的总重、减少薄板上的焊接点、降低材料和人工成本的目的。

内装总包的设备及布置同样重要。例如厨房设备：由于厨房需要满足USPH的要求，电缆不能外漏，所以落地安装的厨房设备需设置不锈钢基座；设计时需要选用不锈钢MCT，根据实际情况加长与底座满焊，以满足规范要求。

内装艺术设计图纸中包含的电气设备数量非常多，必须根据艺术设计图纸，将所有的信息建模到三维模型中，否则就会出现系列的后续问题，如：漏装舾装件、设备、电缆等。若后期防火或者保温绝缘材料安装后再去修改会有较大的损失或者安全隐患。

1.2 主干电缆的综合设计规划

邮轮的电缆主干路径规划要远远难于其他船型。首先邮轮空间局促，可供电气做主干路径的地方少；其次邮轮的主干路径要考虑安全返港的电缆布置。更重要的是，安全返港不仅仅考虑电气本专业的原理设计，还要与总体的安全区布置、轮机的设备泵组以及通风的风管空调布置相结合。

1.2.1 安全返港的事故门限定义

邮轮安全返港的设计与检验需要遵从安全返港和有序撤离这2个要求。以事故门限定义火灾事故和进水事故，超过事故界限即损失掉1个A级边界的舱室，依靠自身动力安全返港；如果超过事故界限只损失1个主竖区，即3 h安全撤离；如果损失超过1个主竖区，即不考虑返港和撤离[3]。事故处理定义见图1。

图1 事故门限定义图

1.2.2 安全返港及安全撤离

在进行安全返港路径规划前，首先需要了解安全返港系统的基本原理架构，在未来事故发生后船员具体如何操作设备，并通知乘客安全撤离，这样才能区分出哪些是安全返港电缆。事实上不是所有的设备都是通过双套设备来满足冗余设计，而是通过其他设备或者手动操作的方式来满足安全返港的系统设计。如：推进器和舵机系统在MSC.1/Circ. 1369第20条解释就明确说明可以通过手动操作来满足安全返港的要求。前提条件是需要有照明、内部通讯以及空调通风等系统的支持。此外，在通导系统中，中高频和卫星电话也可互相作为远距离通讯的备用设计。

1.2.3 安全返港的电缆

电缆主干托架设计时，首先要根据全船的水密分隔图和防火分隔图将整船分区，然后根据安全返港的12个安全返港必须的系统，其中包含支持安全区的系统(如照明、饮用水、卫生设施、通风等)和主管机关认定的对控损努力至关重要的其他系统。将这些系统按照分区进行电缆路径规划，保证在规划路径中，使用到的双套冗余设备电缆不交叉。如果无法有效地避开，需要更换成防火电缆或者在A60的通道中通过。由于邮轮电缆通道可利用空间较少，当计算出安全返港的系统所占的电缆空间后，首先要布置主要电力、自动化以及网络电缆。因这些电缆不涉及到安全返港问题，且在整个电缆总数量中占比较大，首先按照就近原则布置，其次考虑所需要的电缆托架的面积，最后策划其他系统电缆的布置。将所有的电缆托架宽度、位置以及穿舱壁的贯通节点进行汇总，清理出主干托架的宽度以及主要贯通件的大小。为了方便安全返港的电缆报验，进行电缆册和规划时要将安全返港的电缆尽量置于托架下方或者容易检查的位置。

2 设计界面分析

邮轮的建造工序较多，尤其是电气专业和其他专业的界面。电气专业界面最多的是管系专业和内装专业。管系专业有大量的油管和水管的限位、流量计、通风管路的风闸等，这些管系设备和邮轮电气的生产设计都有很大的联系，但是最为复杂的还是内装的界面。

内装板上会有数以万计的筒灯、装饰灯、探头、广播、摄像头、插座、按钮、音响等，在实际绘图中易遗漏。这样不但会影响房间的设备开孔，有的还会影响到舾装件及电缆的敷设。艺术设计的图纸一般会将公共区域和房间典型图做成六面图，但是这份图纸一般仅限灯具、插座等，不包括船厂如探头、摄像头等设备。根据极地邮轮的项目实践经验，首先将需要在涉及到内转板上开孔的系统列出，然后整理出相对应的设备数量、型号、开孔尺寸清单，最后将设备的定位尺寸添加到艺术设计的六面图上，形成一个完整的内装舱室六面图。电气生产设计输入文件界面见图2。

3 结语

综上所述，客船、探险邮轮的电气生产设计需要在前期策划中重点考虑建造工艺、舾装件材料及制作形式的选型，并且综合考量安全返港系统的原理以及和安全返港相关的设备布置及电缆的路径。目前国内邮轮设计建造还是在起步阶段，在其设计思路和建工艺仍然沿用了普通货船及海工船的，但其中很大一部分不适合运用在邮轮设计上。本文介绍的工艺以及材料在探险邮轮的实际应用对未来邮轮的设计建造有一定的借鉴作用。但是很多设计工艺的细节、材料利用率的把控以及对各种设备基座美观性的要求还有待进一步的研究。另外，在整个电气生产设计环节中理清各专业关于电气相关的界面并控制好输入的时间点对设计节奏把控以及设计工时控制也是至关重要的，这样不但可以高效地完成邮轮电气生产设计，而且可以减少由于界面不清或者工序颠倒造成的设计修改。

图2 电气生产设计输入文件界面图