崔濛，司南，孫利

中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院, 上海 200011

0 引 言

郵輪是人類建造的體量最大可用于全球旅行的交通工具。作為跨海域旅行的海上建筑物，郵輪在人類遷徙史中扮演了重要角色。現(xiàn)代豪華郵輪，已經(jīng)從19 世紀(jì)中葉至20 世紀(jì)70 年代的交通屬性轉(zhuǎn)變?yōu)槁糜螌傩浴?017 年，中國船舶工業(yè)集團有限公司與美國嘉年華集團、意大利芬坎蒂尼集團簽訂三方備忘錄協(xié)議，這標(biāo)志著我國造船行業(yè)朝著摘取最后一顆“皇冠上的明珠”—豪華郵輪方向邁出了實質(zhì)性的步伐。

相較于普通運輸船或客船，豪華郵輪的特殊性在于其對于乘客而言更像一座移動的度假酒店和游樂場。設(shè)計如此復(fù)雜的海上城市，需要在藝術(shù)設(shè)計、工程技術(shù)及其交叉領(lǐng)域具備充分的想象創(chuàng)造力和扎實的工程經(jīng)驗。國外郵輪的設(shè)計不僅有來源于跨洋班輪時代的美學(xué)文化、工程設(shè)計經(jīng)驗的積淀[1]，還結(jié)合工程技術(shù)創(chuàng)新和游客娛樂需求的升級，不斷推出具備吸引力的船型。Sheridan[2]以工業(yè)美學(xué)關(guān)注的色彩、幾何比例等元素特征，對“海洋綠洲”號、“瑪麗皇后”號等郵輪進行了實例剖析，探討了美學(xué)設(shè)計融入船舶工程設(shè)計的方法；Musio-Sale 等[3]展望了未來郵輪設(shè)計在內(nèi)飾裝潢、整體外觀與環(huán)境的協(xié)調(diào)性等方面的發(fā)展；Jo 等[4]通過建立外觀尺寸參數(shù)結(jié)構(gòu)樹，采用模糊模型量化郵輪設(shè)計中應(yīng)考慮的外觀影響。綜上所述，可見這些研究具有相當(dāng)?shù)墓こ陶J(rèn)知基礎(chǔ)以及明顯的交叉學(xué)科研究成果的特征。

國內(nèi)郵輪的設(shè)計研究起步較晚，在學(xué)科設(shè)置和人才培養(yǎng)模式方面存在缺陷。例如，船舶工程設(shè)計專業(yè)缺乏深入的美學(xué)設(shè)計教育，工程設(shè)計人員通常缺乏所需的美學(xué)設(shè)計知識，且由工業(yè)設(shè)計、藝術(shù)設(shè)計等專業(yè)人員組成的外觀設(shè)計團隊又不了解船舶設(shè)計的基本原則，使國內(nèi)郵輪設(shè)計方面的研究一般各自重點圍繞工程、外觀設(shè)計領(lǐng)域來展開，交叉性研究較少。孫利等[5]從需求分析、主尺度論證、型線與外觀設(shè)計等角度介紹了豪華郵輪總體設(shè)計的要點及基本流程；孫家鵬等[6]梳理了豪華郵輪設(shè)計應(yīng)遵循的相關(guān)國際安全和環(huán)保規(guī)范的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢；張濤等[7]應(yīng)用公理化設(shè)計原理，對面向知識工程的郵輪總布置設(shè)計機理進行了剖析；張娟娟[8]通過分析國外郵輪集團的品牌與家族化特征，提出了一型融合中國消費者需求的外觀設(shè)計方案；鄧菲潔等[9]從郵輪的功能系統(tǒng)、空間環(huán)境等方面分析了美學(xué)設(shè)計趨勢；張玉梅等[10]融合中國元素，提供了具備文化特色的一型郵輪功能空間和外觀設(shè)計案例。然而，以明確交叉協(xié)作設(shè)計框架性約束邊界為目的的研究，國內(nèi)暫無具有普適性參考意義的相關(guān)研究結(jié)論。

考慮到豪華郵輪的工程設(shè)計和外觀（或造型）設(shè)計通常由不同的專業(yè)設(shè)計團隊協(xié)作推進，本文將以總布置設(shè)計對郵輪外觀設(shè)計的約束為切入點，旨在明確郵輪外觀設(shè)計與郵輪總體設(shè)計的交叉工作界面應(yīng)注意的問題，盡量減少因不同學(xué)科的關(guān)注盲區(qū)而導(dǎo)致設(shè)計進程的反復(fù)。

1 外觀設(shè)計與總布置設(shè)計耦合因素梳理

郵輪總布置設(shè)計與外觀造型是骨與肉的關(guān)系，骨決定其形，肉豐滿其狀，二者相互依賴，相得益彰?？偛贾迷O(shè)計是基于總體功能對郵輪進行區(qū)域劃分、艙室與設(shè)備布置，而外觀設(shè)計需要遵循總布置設(shè)計所確定的框架約束。同時，基于對約束條件的理解，外觀設(shè)計師也可以提出對船舶整體造型或局部布置調(diào)整的建議。這樣，則可以避免脫離技術(shù)可行性談藝術(shù)造型，同時也避免了造型過于刻板而一成不變。

為分析總布置對外觀設(shè)計的約束影響，本文將典型郵輪的外觀構(gòu)型進行區(qū)域劃分（圖1），包括艏部區(qū)域、側(cè)面區(qū)域、艉部區(qū)域以及頂部區(qū)域。

圖1 郵輪構(gòu)型區(qū)域劃分Fig. 1 Fuctional zones of a cruise ship

1.1 各區(qū)域的設(shè)計約束元素集合

如圖2 所示，郵輪的艏部區(qū)域包括主船體艏部以及上層建筑艏部，其設(shè)計最能表現(xiàn)郵輪的速度和整體的靈動性；側(cè)面區(qū)域占據(jù)了側(cè)視外觀的絕大部分視野范圍，在船舶航行和靠離港時，該區(qū)域和頂部輪廓包絡(luò)線構(gòu)成的視覺印象一定程度上定義了郵輪的外形特征；艉部區(qū)域與上層建筑的舷墻相連，其造型的主要作用是產(chǎn)生動感，表現(xiàn)前進和運動的姿態(tài)；頂部區(qū)域則是船舶功能艙室與游客活動區(qū)域交叉最頻繁復(fù)雜的位置。

圖2 郵輪各構(gòu)型區(qū)域的典型外觀特征Fig. 2 Typical external features of each functional zone in cruise ship

郵輪各區(qū)域與外觀設(shè)計相關(guān)的元素如表1 所示。

1.2 主要約束因素的參數(shù)樹

表1 所列約束因素是郵輪各構(gòu)型區(qū)域視覺可見的元素集合，其對郵輪外形設(shè)計（視覺造型）的影響分為一定的層次。按照元素的類別或相互關(guān)系，本文梳理了主要約束因素及其相關(guān)幾何參數(shù)，形成如圖3 所示的結(jié)構(gòu)樹，并逐一展開討論。

圖3 郵輪外觀主要約束因素參數(shù)樹Fig. 3 Tree structure of major constraint factors in the appearance design of cruise ship

表1 各構(gòu)型區(qū)域外觀設(shè)計的相關(guān)元素Table 1 Appearance design related elements of each functional zone

2 總體參數(shù)對整體外觀設(shè)計的約束

2.1 主尺度

郵輪外觀設(shè)計通常晚于主尺度設(shè)計，一般以初步確定的主尺度參數(shù)為基礎(chǔ)。郵輪方案設(shè)計初步確定的主要參數(shù)中，與外觀設(shè)計關(guān)系緊密的參數(shù)通常包括總長Loa，船寬B和甲板層數(shù)。

總長Loa表征了船舶最前端至最后端的水平距離，與布置空間、材料重量、總噸以及造價等因素有直接關(guān)系?？傞L與空高（船舶水線至上層建筑最高點的垂直距離）的比例是否協(xié)調(diào)對郵輪的整體造型影響非常大。以某型130 000 t 郵輪為例，其空高占總長的比例約20%。若確定了總長，外觀設(shè)計階段應(yīng)使視覺效果的創(chuàng)造約束處于已確定的長度范圍內(nèi)，否則會對艙室劃分、結(jié)構(gòu)強度、成本控制等帶來較大影響。

船寬B與郵輪的總布置、穩(wěn)性、水動力、總噸及與乘客舒適性相關(guān)的橫搖周期等有關(guān)。對于郵輪而言，一般有兩個重要船寬參數(shù)：夏季載重線吃水型寬Bhull, mdl和最大船寬Bmax。Bhull, mdl在運輸船中比較常見，是與郵輪布置、性能等有直接關(guān)系的參數(shù)。運輸船的Bmax一般與水線處型寬基本相同。但對于郵輪、客滾船等船型而言，由于救生艇和翼橋等突出船側(cè)外立面，Bmax比水線處型寬更大。通常，當(dāng)船寬確定后，在外觀設(shè)計階段不允許改變，尤其是水線處型寬，因為該參數(shù)的變動會直接影響船舶水動力性能、穩(wěn)性性能。

多層上層建筑甲板是郵輪的典型特征之一，甲板層數(shù)直接決定了郵輪可布置艙室的面積，對船舶總噸、物量、全船重心高度、穩(wěn)性等也有直接影響。水線以上甲板層數(shù)直接反映了郵輪空高，除非原定甲板層數(shù)會導(dǎo)致總長與空高的比例失調(diào)，否則在外觀設(shè)計階段不對甲板層數(shù)進行修改。

2.2 總 噸

在外觀設(shè)計之前，通常郵輪總噸指標(biāo)已經(jīng)經(jīng)過了若干輪的迭代評估。可布置的艙房數(shù)量、公共區(qū)域面積、主要設(shè)備功率、初投資、營運費用等都與郵輪的總噸相關(guān)。郵輪總噸反映了郵輪整體外圍所包含的總?cè)莘e。在外觀設(shè)計階段，不應(yīng)對郵輪總噸造成顛覆性的改變。若對造型輪廓進行調(diào)整修改，應(yīng)使郵輪局部調(diào)整的綜合結(jié)果與原方案設(shè)計的總噸指標(biāo)接近。

3 駕駛室布置對外觀設(shè)計的約束

駕駛室是船員進行航行操作、船舶安全控制的指揮場所。駕駛室的布置設(shè)計需滿足SOLAS公約和入級船級社對于視線的要求，其對外觀的影響主要體現(xiàn)在駕駛室布置位置、開窗范圍、翼橋以及前端壁窗戶傾斜角度等方面。

3.1 駕駛室位置

根據(jù)SOLAS[11]公約第5 章航行安全對駕駛室可視范圍的要求，從駕駛室位置所見的海面視域，在所有吃水、縱傾、甲板上物體遮擋的狀態(tài)下，自船艏前方至任何一舷10°范圍內(nèi)均不應(yīng)超過兩倍船長或500 m（取其小者）的遮擋。

駕駛室位置越高、越靠近船舶前端，海面視域越好。因此，郵輪駕駛室通常位于船員居住甲板層的最艏端。結(jié)合不同造型的典型上層建筑設(shè)計，駕駛室的布置位置如圖4 所示。

圖4 駕駛室布置位置示意Fig. 4 Schematic diagram of the location of navigation bridge

3.2 駕駛室開窗范圍

根據(jù)SOLAS 駕駛室可視范圍的要求[11]，駕駛室開窗范圍應(yīng)滿足：

1） 從駕駛室觀測位置所見的水平視域應(yīng)延伸為一個不小于225°的扇面，即從正前方至船舶任一舷不小于22.5°的正橫后方向；

2） 從任一駕駛室翼橋所見的水平視域應(yīng)延伸為一個至少225°的扇面，即從船艏另一側(cè)至少45°經(jīng)正前方，然后從正前方經(jīng)180°至船舶同一舷的正艉方；

3） 從主操舵位置所見的水平視域應(yīng)延伸為一個從正前方至船舶每舷至少60°的扇面。

駕駛室作為船舶航行指揮和安全控制中心，船員一般在幾個關(guān)鍵的操控站位點上同時對船舶駕控臺面板和航行水域周圍情況進行觀察，視域要求也是基于這些觀測位置來評估。在外觀設(shè)計階段，具體的駕控臺布置通常尚未明確，外觀設(shè)計可基于駕駛室中心點確定大致的開窗范圍，即如圖5 所示的至少225°扇形陰影。

圖5 基于外觀設(shè)計的駕駛室簡化開窗范圍要求Fig. 5 Simplified window arrangement requirement of navigation bridge based on appearance design

3.3 前端壁傾角要求

駕駛室前窗的上下緣范圍應(yīng)盡量延伸至層高以保證更好的視域。對于郵輪而言，一般駕駛室正前方的窗戶均為落地窗。為有效避免反射，駕駛室正前方的窗戶應(yīng)如圖6 所示自垂直平面頂部向外傾斜，角度應(yīng)不小于10°且不大于25°。

圖6 駕駛室正前方窗的前傾角度要求Fig. 6 Inclination angle requirement for front window of navigation bridge

3.4 兩舷翼橋設(shè)計要求

SOLAS 公約第5章22-1.8[11]以及MSC.1/Circular.1350[12]針對船舷從駕駛室兩舷翼橋可見的情況給予了要求及解釋。例如，MSC.1/Circular.1350 明確指出，在翼橋邊緣探出400 mm 應(yīng)能觀察到船型寬與最淺營運吃水的交點，或站立觀察到船型寬與最淺營運吃水交點偏移500 mm 的位置，如圖7 所示。由于郵輪船寬方向主船體有較大外飄且駕駛室位置高，因此一般設(shè)計如圖8 所示的凸出船寬范圍的翼橋來滿足上述要求。

圖7 MSC.1/Circular.1350 對船舷兩側(cè)在翼橋可見的解釋[12]Fig. 7 Illustration of visibility requirements for bridge wings according to MSC.1/Circular.1350[12]

圖8 駕駛室翼橋設(shè)計示例Fig. 8 Design example of bridge wings

4 桅桿對外觀特征的影響和約束

自帆船時代開始，基于升風(fēng)帆、布置瞭望臺等需要，船上設(shè)置了高低不等的桅桿，各桅桿頂點連接的包絡(luò)線一定程度上決定了帆船的外觀比例，如圖9（a）所示。隨著現(xiàn)代船舶的發(fā)展，常規(guī)船舶的動力已不再來源于風(fēng)帆，為滿足懸掛號旗、安裝信號燈、支撐天線、裝設(shè)雷達等需求，各類桁架桅桿、桅屋、猴島桅體等結(jié)構(gòu)仍設(shè)置于露天甲板上，如圖9（b）所示，可見其頂端與煙囪一起形成的視覺包絡(luò)線仍影響著船舶的外觀造型。

圖9 桅桿對船舶外觀特征影響的演變Fig. 9 Evolution of mast's influence on ship external features

4.1 前桅桿的布置位置和尺寸

《1972 年國際海上避碰規(guī)則》（COLREGS）[13]對船舶應(yīng)設(shè)置的信號燈及其布置位置提出了明確要求。設(shè)計的前桅也正是為滿足COLREGS 規(guī)則要求的前桅燈和艏錨燈等而提供的安裝平臺。具體要求如下：

1） 前桅燈應(yīng)安裝在船舶縱中剖面，距離船艏不超過船長1/4。對于郵輪而言，一般船寬大于12 m，則前桅燈應(yīng)在船體以上12 m 處。

2） 艏錨燈應(yīng)安裝在船舶前部，對于船長50 m以上的船舶，安裝部位應(yīng)在船體以上6 m 處。

基于以上兩條要求，一般在船艏前端設(shè)計一個高6 m 的前桅，如圖10 所示。對于前桅燈高于船體12 m 的要求，如直接布置在船艏則前桅桿的高度過高。對于某些外觀造型而言，艏端過高的桅桿設(shè)計打破了整體平衡，同時不利于桅桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計?；贑OLREGS 規(guī)則，對于艏桅燈位于艏部船長1/4 范圍的要求，可在上層建筑駕駛室層上方設(shè)置滿足要求的前桅燈。

圖10 前桅桿和前桅燈的典型設(shè)置Fig. 10 Typical design of foremast and masthead light

4.2 雷達桅的布置要求對外觀特征的約束

雷達桅主要是供安裝航行所需雷達天線而搭建的結(jié)構(gòu)體，通常在雷達桅上還會布置如汽笛、航行燈、號旗等設(shè)備。雷達桅上布置的雷達天線需要完全開敞的空間以避免遮擋信號，同時雷達及其他設(shè)備的信號也需要輸入到駕駛室控制站。因此，雷達桅通常布置在船舯前方最上層露天甲板上，其位置沿船長方向距離駕駛室不宜過遠(yuǎn)。

雷達桅的外觀是郵輪上層建筑造型的延展，在保證結(jié)構(gòu)強度和振動性能的情況下，其形狀可以有多種變化。而由于其上布置有多種設(shè)備，需設(shè)計多層平臺，避免設(shè)備間互相干擾。

IMO SN.1 Circ.271 [14]要求安裝于雷達桅上不同波段的雷達在20°范圍內(nèi)無垂向干涉且至少有1 m 的高度差。如圖11 所示將雷達布置在桅桿中線，桅上搭載的雷達、衛(wèi)通天線對避免干涉的空間要求間接決定了雷達桅的高度。

圖11 雷達桅的設(shè)備布置要求Fig. 11 Equipment arrangement requirements of radar mast design

4.3 后桅的布置要求對外觀特征的約束

COLREGS 要求后桅燈比前桅燈高至少4.5 m，位于船舶縱中剖面且沿船長方向距離前桅燈應(yīng)不小于1/2 船長，但不必大于100 m。

對于130 000 t 級別、總長在300 m以上的郵輪，前、后桅燈的距離應(yīng)大于100 m。若已在艏部1/4 船長范圍內(nèi)設(shè)置如前所述的前桅燈，在船長方向上通常在煙囪頂設(shè)置一小型燈桅，從而避免甲板增加高于前桅燈4.5 m 的后桅桿（圖12）。

圖12 煙囪上布置的后桅燈Fig. 12 Second masthead light arranged on the top of funnel

4.4 艉燈和艉旗桿及甚小口徑衛(wèi)星終端站（VSAT）天線對外觀特征的影響

COLREGS 規(guī)則要求在盡量接近船艉處布置艉燈。艉燈無明確的高度要求，可布置在艉部適宜甲板層的船舯處。通常，在適宜甲板層的艉部舷墻或欄桿的船舯處設(shè)置一艉旗桿。在重大儀式或節(jié)日，停泊的船舶需要掛滿旗時，艉旗桿同時也是斜拉旗繩在船艉的固定點。此時，結(jié)合艏旗桿、前桅、雷達桅，斜拉旗繩形成了從艏至艉的裝飾效果。

郵輪上一般設(shè)置有一定數(shù)量的VSAT 天線，為游客提供網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)。根據(jù)采用的不同波段，VSAT 天線尺寸有所差異。郵輪一般采用C 波段VSAT 天線，其球體直徑在3.6 m 以上，且面向的開敞空間不應(yīng)有遮擋，也不應(yīng)與雷達天線的反射范圍形成干涉。因此，在雷達桅附近布置VSAT 天線時，雷達桅的高度、VSAT 天線與雷達桅的相對位置應(yīng)在垂向和船寬方向上留有足夠的空間。在網(wǎng)絡(luò)通信帶寬、信號穩(wěn)定程度要求高的情況下，VSAT 天線的尺寸在3.6 m 直徑球體的基礎(chǔ)上還會增大。VSAT 通過與其尺寸匹配的支撐基座布置于船舶最上層開敞甲板上（圖13）。

圖13 郵輪的VSAT 天線Fig. 13 VSAT antenna on the top deck of cruise ship

5 煙囪對外觀設(shè)計的約束

在蒸汽機驅(qū)動時代，巨大的煙囪成為了船舶視覺主體?，F(xiàn)代船舶的煙囪主要用于機艙廢氣排放管道布置并滿足機艙進、排風(fēng)的需要。煙囪造型變化多樣，是體現(xiàn)郵輪美學(xué)設(shè)計理念的重要元素，成功的煙囪外形設(shè)計，甚至一定程度上成為了郵輪甚至郵輪航線的代表性標(biāo)志。對煙囪外形進行外觀設(shè)計時，應(yīng)注意其形式及布置位置、尺度、與風(fēng)機室相對位置等因素的約束。

5.1 煙囪形式及布置位置

為滿足機艙排煙管道進排風(fēng)的要求，煙囪及風(fēng)機室的布置需在船長方向上與機艙的位置匹配，是船體內(nèi)機艙棚向露天的延伸。煙囪的形式結(jié)合不同的機艙布置，有單體、前后雙煙囪，左右雙煙囪等多種形式。圖14 示出了3 種類型煙囪與機艙布置的對應(yīng)關(guān)系。

圖14 不同類型煙囪布置與機艙布置的對應(yīng)關(guān)系Fig. 14 Different types of funnel design according to engine room arrangement

郵輪尺度、航速所需的推進功率、推進方式、船舶安全返港要求等諸多因素影響了機艙布置方式的選擇，對于總噸達到130 000 t 級的大型郵輪而言，通常采用船舯單煙囪形式，煙囪布置范圍包括了前、后機艙，滿足前、后機艙棚布置需要。

根據(jù)不同設(shè)計需求，每艘船機艙的具體布置位置和長度范圍會有較大差異。為給外觀設(shè)計輸入相對簡潔的條件，按照大型郵輪船舶總長和機艙布置范圍占船長的百分比給出煙囪的布置范圍，如圖15 所示。

圖15 煙囪、機艙與船舶總長的相對位置關(guān)系Fig. 15 The relative locations of funnel and engine room along ship length

圖15 中，坐標(biāo)軸表示沿船長的相對位置，綠色色塊表示煙囪相對船長的范圍，約占船長的17%。機艙通常布置于舯后區(qū)域，統(tǒng)計得出大型郵輪機艙布置范圍的平均值為距離艉部16%～41%船長，煙囪位置可在此范圍內(nèi)做一定調(diào)整。

5.2 煙囪寬度和高度的約束條件

郵輪煙囪的主要功能是作為柴油機排放廢氣以及機艙送、排風(fēng)的通道。其截面面積需要有足夠空間布置排氣管道和確保有效的通風(fēng)面積，這與柴油機可接受的最小背壓和郵輪最大裝機功率、機艙大小有直接關(guān)系。煙囪高度需要考慮廢氣排出后，避免隨氣流回落到露天甲板的情況，滿足這一要求的煙囪高度設(shè)計，應(yīng)充分考慮排氣口氣體流速、船速、相對風(fēng)速、船舶運動姿態(tài)等因素，如圖16 所示。圖中，H為排氣管超出基準(zhǔn)線的高度，e為排氣管超出煙囪的高度；h'為廢氣與船舶上層建筑形成的空氣流場交叉滲透高度，ht為船舶上層建筑形成的空氣流場邊界超出基準(zhǔn)線的高度。上述4 個參數(shù)的單位均為m。

圖16 煙囪高度對廢氣氣流的影響[15]Fig. 16 Influence of funnel height on exhaust gas turbulence[15]

對于外觀設(shè)計而言，在不需要精確尺寸的情況下，船舯單煙囪的最大寬度占船舶型寬的35%～45%，煙囪頂點至底部高度占最上層連續(xù)甲板至基線高度的29%～34%。

5.3 煙囪、風(fēng)機室及進風(fēng)口相對位置關(guān)系

煙囪和機艙棚除滿足排放廢氣管道布置的需要，還需要考慮到維持機艙內(nèi)機器運轉(zhuǎn)、降溫所需的進、排風(fēng)循環(huán)。通常，在上層建筑露天甲板、煙囪底部設(shè)置一層或多層甲板室，布置風(fēng)機室。風(fēng)機室四周圍壁為吸入空氣設(shè)置的百葉窗。風(fēng)機室吸入的氣體在送往機艙進行循環(huán)后，會通過機艙棚至排風(fēng)口自然排出。因此，煙囪結(jié)構(gòu)并非全封閉，在圍壁側(cè)方或后方會設(shè)置如圖17 所示與黑色部分類似的開口，以滿足排風(fēng)需要。

圖17 典型風(fēng)機室和排風(fēng)口布置Fig. 17 Typical arrangement of fan room and outlet vent

6 系泊系統(tǒng)布置對郵輪外觀設(shè)計的約束

郵輪在碼頭?？繒r，需要通過纜繩與碼頭岸基上的纜樁進行系泊以抵抗諸如風(fēng)、水流、潮汐等外力因素的影響，保持船舶縱向和橫向位置的相對固定。為保證纜繩、系泊索形成較好的幾何分布模式，以提供足夠的約束力，布置系泊設(shè)備、帶纜孔時需要特定的位置和足夠的空間。對于郵輪外觀設(shè)計而言，艏艉系泊系統(tǒng)布置形式及空間需求對外觀特征有一定影響。

6.1 郵輪艏、艉系泊系統(tǒng)的布置位置

艏系泊系統(tǒng)和錨機布置在一起，通常位于艏部露天甲板上。但考慮到造型或露天休閑區(qū)、直升機降落區(qū)域布置的需要，會將系泊區(qū)域設(shè)計成頂部封閉、側(cè)向開孔的形式，從而將艏系泊系統(tǒng)布置在露天甲板的下方。

艉部系泊區(qū)布置于艉部，結(jié)合碼頭的高度和船舶吃水，為保證纜繩有適宜的垂向角度，一般將系泊系統(tǒng)布置在高度方向位于干舷甲板（型深高度）以上一層至兩層甲板的位置。

艏、艉系泊系統(tǒng)的布置位置如圖18 所示。

圖18 艏艉系泊系統(tǒng)位置Fig. 18 Locations of mooring system at ship bow and stern

6.2 艏系泊系統(tǒng)布置的空間要求

艏系泊系統(tǒng)布置應(yīng)結(jié)合錨系設(shè)備的布置，在船寬方向上延伸至兩舷，因此確定其空間需求的關(guān)鍵參數(shù)為系泊系統(tǒng)的長度及高度。高度參數(shù)是針對系泊系統(tǒng)上方采用封閉設(shè)計而言。

艏系泊系統(tǒng)布置空間與船舶所需的纜繩、系泊索數(shù)量以及帶纜方向相關(guān)。纜繩、系泊索的數(shù)量可通過船舶側(cè)投影面積、舾裝數(shù)計算確定，也可通過基于特定風(fēng)、流情況下所需的系船力確定。

由于郵輪上層建筑側(cè)投影面積大，受到側(cè)風(fēng)影響，郵輪所需的系船力比常規(guī)船舶大很多。以大型郵輪的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為參考，圖19 給出了可供外觀設(shè)計參考的系泊區(qū)域長度范圍，自船艏端開始計算，約占船舶總長的9%。其高度應(yīng)滿足船員進行系泊操作、錨機和系纜絞車布置的要求，一般比對應(yīng)郵輪的標(biāo)準(zhǔn)上層建筑層高更高，接近兩層標(biāo)準(zhǔn)上層建筑的高度。以標(biāo)準(zhǔn)上層建筑高度2.7 m計算，系泊系統(tǒng)的高度應(yīng)為3.8～4.2 m。

圖19 大型郵輪艏部系泊系統(tǒng)長度范圍Fig. 19 Length range of bow mooring system of large cruise ship

6.3 艉部系泊系統(tǒng)布置的空間要求

艉部系泊系統(tǒng)主要布置絞車和系泊屬具，比艏部系泊系統(tǒng)所需的空間小。圖20（a）為郵輪艉部系泊系統(tǒng)帶纜情況的示意圖。為使纜索有適宜的垂向角度，艉部系泊系統(tǒng)應(yīng)布置在干舷甲板以上一層或兩層的位置，頂部有封閉甲板。其高度一般為對應(yīng)位置的甲板層高，約為3 m。艉部系泊系統(tǒng)的長度從艉部至艏部方向約占船舶總長的4.5%，如圖20（b）所示。

圖20 典型郵輪艉部系泊系統(tǒng)及其長度Fig. 20 Typical stern mooring system and its length

6.4 系泊區(qū)對外觀特征的影響

艏、艉系泊區(qū)對郵輪圍壁的外觀有明顯影響。對于封閉的艏、艉系泊區(qū)，通常側(cè)壁上設(shè)置有如圖21 所示的開口以保證系泊區(qū)內(nèi)的通風(fēng)，且設(shè)置導(dǎo)纜孔、排水孔等滿足系泊系統(tǒng)布置和甲板面排水的需要。

圖21 系泊區(qū)圍壁上的開孔Fig. 21 Openings on ship structure around mooring area

7 住艙陽臺及救生艇布置對外觀設(shè)計的影響

郵輪在海上航行時，乘客的居住生活空間在船舶內(nèi)部，是相對密閉的空間。在長時間的航程中，船內(nèi)空間對人員活動范圍的限定，易使乘客產(chǎn)生疲勞和厭倦感。為構(gòu)建外部空間與內(nèi)部密閉空間的交互過渡空間，提高乘客在航程中的旅行體驗，現(xiàn)代郵輪普遍設(shè)計有露天甲板娛樂休閑場所和住艙陽臺。住艙陽臺的布置位置與救生艇的相對位置關(guān)系，是外觀設(shè)計時應(yīng)充分考慮的因素。

救生艇作為失事時供乘客、船員逃生的工具，在郵輪上尤其重要，是避免發(fā)生重大人員傷亡事故的保障。救生艇的設(shè)置數(shù)量、規(guī)范對布置位置的要求決定了船舷一側(cè)空間的布局，同時救生艇作為顯著的外觀特征也影響著船舶側(cè)視的視覺效果。

7.1 陽臺類型和布置位置

住艙陽臺可為乘客提供在居住艙室直接觀賞外部海景的休閑空間。陽臺通常布置在上層建筑船舷兩側(cè)面向海洋外部空間的位置。

然而，隨著郵輪對空間交互、空間單調(diào)性改善的追求逐漸提高，在例如“海洋綠洲”號這樣的豪華郵輪上，為進一步提高空間設(shè)計感，在朝向船舯的船體內(nèi)部設(shè)計了巨大的開敞天井，如圖22所示。對于如此特殊設(shè)計的郵輪，陽臺的布置位置不局限于面向海洋的船舷兩側(cè)，還有面向內(nèi)部天井人造景觀的區(qū)域。

圖22 “海洋綠洲”號豪華郵輪的陽臺設(shè)計Fig. 22 Balcony design of cruise ship Oasis of the Seas

7.2 陽 臺 布 置 和 救 生 艇 布 置 的 相 互 約 束關(guān)系

按照SOLAS[11]對防火的要求，救生艇存放位置至最輕載水線之間的舷側(cè)，以及位于救生艇和垂直撤離系統(tǒng)滑道的登乘區(qū)域下方相鄰的上層建筑以及甲板室屬于4 類防火處所，這些處所與住艙7 類和公共處所8 類均需要采用A-60 級防火標(biāo)準(zhǔn)，這對于陽臺移門玻璃的要求較難實現(xiàn)。因此，如圖23 所示，陽臺通常布置在救生艇布置層的上方。

圖23 陽臺布置與救生艇布置的相對位置關(guān)系Fig. 23 Relationship between balcony and lifeboats locations

7.3 救生艇的數(shù)量要求

對于130 000 t 級的大型郵輪而言，航程一般為非短途國際航行，根據(jù)SOLAS 第3 章第2 節(jié)第21 條1.1.1 款[11]，每舷救生艇的總?cè)萘坎簧儆诖先藛T總數(shù)的50%，在獲得當(dāng)局認(rèn)可通過后救生筏的設(shè)置不少于37.5%。假設(shè)總?cè)藬?shù)6 500，按照上述規(guī)范要求，救生艇應(yīng)滿足單舷3 250 人或獲得當(dāng)局認(rèn)可后至少2 438 人。

LSA 規(guī)則[16]要求救生艇總?cè)萘坎怀^150 人。當(dāng)救生艇最大乘員數(shù)超過150 人時，需采用救生設(shè)備替代設(shè)計方法對其進行評估。國外容量超過150 人的超大型救生艇替代設(shè)計產(chǎn)品比較成熟，規(guī)格較齊全，最大容量達450 人。

以450 人一艘計算，每舷3 250 人需要布置至少8 艘救生艇。根據(jù)救生艇廠商Palfinger[17]的產(chǎn)品MPC 49 參數(shù)，容量450 人的一艘救生艇長度為15 m， 在未計入收放裝置所需空間的情況下，8 艘救生艇在舷側(cè)占據(jù)的長度達到了120 m。

7.4 救生艇的布置位置要求

根據(jù)SOLAS[11]規(guī)則要求，每艘救生艇的存放位置應(yīng)滿足如下要求：

1） 救生艇或其存放裝置不應(yīng)妨礙存放在任何其他降落站的任何其他救生艇或救助艇的操作；

2） 在安全可行的情況下， 救生艇應(yīng)盡可能靠近水面，并對除需拋出船外降落的救生筏外，在船舶滿載時縱傾至10°和任何一舷橫傾至20°或橫傾至船舶露天甲板的邊緣浸入水中的角度（取較小者）的不利情況下，其存放處應(yīng)使其登乘位置在水線以上不少于2 m；

3） 對于采用吊架降落的救生艇，在登乘位置的吊架頂部至最輕載水線之間的高度應(yīng)盡可能不超過15 m。

上述后兩條要求基本限制了救生艇的布放高度和縱向位置，如圖24 所示。

圖24 救生艇受SOLAS 限制的布放高度和縱向位置示意Fig. 24 Available space for lifeboats arrangement according to SOLAS requirements

8 結(jié) 語

豪華郵輪的外觀設(shè)計與船舶工程設(shè)計的協(xié)作和交互迭代，是郵輪設(shè)計探索過程中需要攻克的難題。本文從解構(gòu)郵輪的外形分區(qū)、梳理各區(qū)影響外觀設(shè)計的元素以及將各元素受船舶規(guī)范公約、安全等因素的制約及各元素相互的關(guān)聯(lián)影響作為切入點，搭建了一個郵輪外觀設(shè)計可參考的框架邊界。不同類型、尺度的郵輪，與本文的130 000 t級的大型郵輪還會有一定的差異，但可采取類似方式在項目方案推進的初期構(gòu)建外觀設(shè)計的協(xié)作工作界面。

限于豪華郵輪船型系統(tǒng)的復(fù)雜性，以及中小型豪華郵輪項目經(jīng)驗的缺乏，本文未總結(jié)不同規(guī)模、尺度郵輪的普遍規(guī)律，所述內(nèi)容僅供參與到相關(guān)項目設(shè)計建造的工程設(shè)計、外觀設(shè)計人員討論，以共同摸索出一個可行、有效的交互工作界面，使國內(nèi)自主設(shè)計建造的大型客船和郵輪能夠充分兼顧美學(xué)設(shè)計的創(chuàng)造力和工程設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)與科學(xué)性。