大型旅游客船的技术创新及其发展趋势

B站影视 电影资讯 2025-10-31 11:09 1

摘要:海上休闲旅游是陆地上兜里有钱、生活悠闲人们的一种美好享受。最早的海上休闲旅游可以追溯到19世纪三十年代欧洲王室贵族们专门乘坐客船的海上旅行。到世纪之交的1900年,世界上(仍然是欧洲)已经建造出一艘总吨位达到四千多,船长达到120多米的专用旅游船。在洲际客运主

大连海事大学综合运输研究所 谢新连 李猛 赵瑞嘉

交通运输部水运科学研究院 杨秋平

海上休闲旅游是陆地上兜里有钱、生活悠闲人们的一种美好享受。最早的海上休闲旅游可以追溯到19世纪三十年代欧洲王室贵族们专门乘坐客船的海上旅行。到世纪之交的1900年,世界上(仍然是欧洲)已经建造出一艘总吨位达到四千多,船长达到120多米的专用旅游船。在洲际客运主要由远洋客运班轮承担的时期,专用旅游客船的发展速度并不快。直到洲际旅客运输由航空飞机取代远洋客运班轮之后的20世纪七十年代,才重新启动大型专用旅游客船的设计建造。进入21世纪,国际海上旅游客船发展速度加快、吨位增大。根据国际游轮协会(Cruise Lines International Association,以下简称CLIA)统计,到2025年初,该协会成员的海洋旅游客船总数达到310艘,载客铺位数达到65.1万个(约占全球的92%)。在中国,随着经济的改善、中产阶级群体的扩大、必要劳动时间的缩短,特别是国产旅游客船建成投入使用,海上旅游也不再是梦想,越来越多的人有能力体验这种高品味生活。因此,无论国内还是国外,海上旅游都具有巨大的发展空间和靓丽的前景。

旅游客船在汉语中规范的专业简称应该是游船,但在现在社会各界的日常用语中,更多地简称为游轮。与同样作为远洋客船的客运班轮注重航速、抗风浪能力和传统奢华不同,旅游客船更加注重船上的生活娱乐设施(如游泳池、剧院、舞厅、赌场、体育设施等)的现代化、新颖性。这些要求决定了游轮设计建造与其他船舶存在显著不同,需要更多学科交叉与更复杂技术的综合运用,也被公认为是船舶设计建造领域皇冠上的一颗明珠。

一般地讲,作为海洋中航行的大型客船,提高其安全性、适航性是游轮发展永恒的主题,必须持续在这些方面做出新的探索和努力。在此基础上,列举出可预见的游轮技术创新发展趋势如下。

游轮的大型化

竞争驱使游轮公司建造更大的船只,设计更独特的卖点。皇家加勒比国际游轮有限公司(Royal Caribbean International)建造的4艘海洋标志(Icon of the Seas)级别系列游轮船长达365m,型宽48.5m(最大船宽66m),船舶定员是载游客5610人和船员2350人。采用液化天然气(LNG)驱动,总吨位数达到250800左右。这4艘船分别于2024年至2027年期间,平均每年1艘船陆续投入营运,以满足不断增长的市场需求。

国际游轮协会给出的调查分析指出:有12%乘过游轮的人,一年乘过两次游轮 ;有10%乘过游轮的人,一年乘过3-5次游轮 ;有82%乘过游轮的人表示可能还会再乘游轮 ;在那些以前从未乘坐过游轮的人中,71%的人表示会考虑乘坐一次游轮。(来源: CLIA Sentiment Perception andIntent Survey (March 2024))。由于有巨大的客源数量和持续增加的市场需求,游轮的大型化趋势仍可继续。游轮越大,不仅载客数可以越多,规模经济性会越好,其功能和设施也可以更加丰富和完备。尽管建造大型游轮对资金、技术和设计的要求更高,游轮大型化发展趋势如今还在持续。

在近年人们都在为集装箱船的大型化而感到讶然之时,这里不妨参照人类建造过的最大船舶外形主尺度做出对比说明。首先,从船舶总吨位和高度方面,游轮在现服役的各类船舶中毫无疑问独占鳌头。再看船舶的长和宽,最大集装箱船船长399.9m,船宽61.3m;最大油轮船长458.5m,船宽68.9m。虽然从游轮的船长、船宽方面看还暂时小于超大型油轮,但从市场需求和造船技术客观发展趋势以及投资经营者的主观愿望分析,游轮船长突破400m,甚至达到500m,船宽突破70m,载人总数突破10000人是可能的、可以期待的。船舶更大,意味着船舶稳性、抗沉性、安全性更好,人的活动空间更大。从船舶主尺度上看,游轮将会超过油轮成为人类建造出来的最大船舶。

生活娱乐设施的持续创新

为了提高吸引力和市场竞争力,游轮须为乘客提供多种类、高密度,且高规格的船上休闲、娱乐服务功能,包括 :舒适的居住条件、优美的观光体验、丰富的娱乐设施、刺激的运动项目等,应更注重品牌的个性化塑造。其特色主题、特色外观造型、特色休闲娱乐设施、特色餐饮等方面往往在船舶设计之初就要统筹规划。有时需要研究将陆上高端、受欢迎的一些生活娱乐设施经过适应性改造后搬至游轮上。通过软文化与硬设施的相互配合和标志性设施凸显自己与众不同的文化与服务特色。如“海洋光谱号”游轮上设置的南极球、“诺唯真喜悦号”游轮上设有的卡丁车赛道、“嘉年华全景号”游轮上设有的高空自行车……。生活娱乐设施的品味性、奢华性、新颖性是关系到游轮船型设计是否成功的一个关键点,其中蕴含着无限创新可能与机会。

追求更加精美和舒适的室内设计

游轮除了要有安全感外,还要让乘客有更舒服、更惬意、更新奇、更超前、更特别、回味无穷、甚至莫名其妙的感觉。这种感觉不仅是对一处、一物、一场景的,而是处处、多物、多场景的。与此同时,不仅要求客房内、乃至所有旅客能够到达的场所设计精美、细腻,而且还要控制成本、尽可能降低建造、营运费用。由此,特殊的艺术造型、结构设计也会应运而生。反之,对游轮上新颖、高效设施的研制、应用,也会带动陆上产业的发展。

随着游轮大型化发展,单船载客数增多,船上等级减少,以及合规统一的生活设备设施增加,特别是对于定位于大众型或经济型游轮,由于相同级别的客舱数量大,就有可能采用标准化舱室,预先批量生产,然后上船组装。

船舶造型更加新奇与适航性改善

与常规运输船舶不同,船体造型对游轮非常重要。船体外形、艏部样式、烟囱外观、预期涂装配合,以及船体内部特殊区域(如大型公共场所)等方面都要在设计之前预先构思。在此基础上才能展开船舶的基本设计。船舶外形对其适航性有一定影响,而船舶适航性又对载客量巨大的游轮至关重要。这就需要在强调游轮外形新、特、奇的同时,更加重视实用性、舒适性。过去为了获得美丽流畅的动感造型,游轮通常都采用外飘艏,而近年在大、中型游轮上船艏外飘明显减小,有些采用了直立型艏的设计方案,见图1。相对于传统的球鼻艏加大外飘艏设计,直立型艏可以减小船艏在波浪中的升沉,降低船艏受到的砰击,同时也可带来较好的快速性、经济性。预计未来将会有更多的新建游轮采用直立型艏,特别在涉及到访极地的小型游轮时,甚至采用适度内收型艏的设计,见图2。

除船艏外形外,改善游轮适航性、舒适性的一个有效措施是在船体水线下设置减摇装置,如减摇鳍,以便取得更好的减摇效果和航海性能。为了提高船舶稳性,有时要适当增加船宽来提高稳性。但增加船宽又会使初稳性高度GM值增加较大,导致横摇周期减小,从而影响乘客在船上的舒适性。进一步优化减摇装置的效果,降低船舶摇摆引起的晕船率是设计建造更好游轮的一个研究方向。

异性结构设计与上层建筑轻型化

为了标新立异、追求卓越,在大型豪华游轮上,必须设有很多特殊结构,包括高大空间(影剧院、中庭)、扁平大空间(自助餐厅、舞厅)等区域的结构。公共娱乐场所室内宽敞且很少设置支柱,注重可见结构的协调、流畅、美观。为形成高大空间、增强恢宏感受、提升视觉效果,需要在多层甲板上设置大开孔,并尽可能少地设置支柱,形成大范围长悬臂结构,见图3。中庭区域多为人员集聚区,旋转楼梯、群组电梯等特殊造型设计会打破原甲板纵横构件的连续性,大幅削弱构件的载荷吸收及传递能力。这些特殊形式的结构直接影响游轮整体的空间效率和档次,往往带来超出一般船舶设计中遇到的结构问题,出现应力过大及应力集中等问题,必须格外关注、特殊处理。

游轮特殊结构设计过程中需要遵循的一项基本要求是 :构件尽可能少占空间、尽量减少支柱且满足强度要求,这个要求是支撑休闲娱乐设施进一步创新的基础。如果在影剧院中设有支柱,会影响观感,见图4。特殊的使用目的和苛刻的艺术、质量要求,带来的异型结构设计要求更高,也决定了游轮结构设计往往超出规范,需要直接计算,具有更大的挑战性。

此外,大型游轮上层建筑庞大,如果不加以控制,上层建筑的结构重量就会很大,加大空船重量、提高重心高度,不利于船舶稳性和安全性。因此,游轮上层建筑设计中,需要更多采用轻型材料,进行结构轻量化设计。

安全性的持续增强

随着船舶的大型化,作为人员数众多、集聚密度大、空间封闭受限的客船的安全性更加突出。大型游轮的安全性主要体现在防火、公共卫生、抗沉性等方面。而游轮上始终存在这些隐患,难以根除。例如,船上准备餐饮需要动火或用电 ;保持室内环境温度需要中央空调。一旦发生失火类安全事故,在海上难觅可以疏散、逃离的避难场所。因此,需要继续研究船上防火、卫生、抗沉的新技术、新方法,而且必须是经济、可靠的技术方法。以卫生及医疗保障系统为例,有人建议在空调器末端增加具有净化杀菌及微粒过滤功能的滤网,或者在新船上加装全新风的空调。但如果这些措施经济代价太高或可靠性不达标,就难以广泛应用。在人员密集、密接和空间密闭的特点无法改变的情况下,未来应主要在船上技术措施和运营组织管理两方面探索保障安全新途径。例如,研究制造更好的安全设备与生活设施,提高船舶抗沉性,配备更充足、更高效的救生、消防和通信设备,以及怎样确保登船人员无传染源、船舶尽可能在海上巡游、以避开污染源等。

此外,游轮丰满的上层建筑更长、更高、更宽,使得游轮的重心更高、侧面受风面积更大。有关客船安全返港规范中的独特要求也会增加载客量巨大的游轮设计的复杂性。对于经常到访极地的游轮还要研发更强、更有效的抗冰、破冰设施。诸如此类问题,都需要技术创新予以更好地解决。

节能减排新技术

随着全球环境保护要求越来越高,且受日趋严格的污染物排放限制法规的驱动,游轮的节能减排也受到高度关注和深入研究。如皇家加勒比国际游轮公司2024年就推出其第1艘LNG动力游轮——“海洋标志号”。由此证实,随着人类对环境保护更加重视和造船技术的进步,在新型游轮上采用清洁能源作为燃料的前景很好。并且已经看到,越来越多的新型游轮开始选择使用LNG为燃料。相比于传统燃油,LNG燃料可有效减少硫氧化物、微小颗粒物、氮氧化物、二氧化碳等排放,满足国际限硫令和Tier Ⅲ排放标准。

然而,游轮装机功率大、运行时间长,能源消耗和废气排放自然就大。特别是游轮近岸航行时间占比较高,相对而言,其对陆上环境的影响更大。因此,需要通过引入替代燃料技术等,不断扩大绿色能源的应用规模,逐步推进全球大型游轮船队节能减排的整体进程。最终,解决船舶净零排放的根本方案是使用零碳绿色燃料,所以氢燃料、氨燃料、甲醇等绿色能源在游轮上的应用是未来的一个研究重点。

在节能方面,由于大型船用柴油发动机的燃烧热量仅有一半左右被转化为电能或有用功获得利用,其余能量则通过主机废气、冷却水、空冷器以及滑油冷却、热辐射等排失,而大型游轮的总装机功率高达数万千瓦,能量回收的潜力很大。尽管在许多游轮上通过在烟道内安装废气锅炉,吸收主机废气余热后生产蒸汽,提供给造水机、厨房、洗衣、空调、泳池水、淡水、燃油加热等的日常使用,且已经有一些类似措施通过换热器回收一部分热能,但大型游轮装机功率大,仍然还有很大剩余能量回收潜力。需要研究高效率的综合热能回收等新技术,开发更高效的节能新设备,以便尽可能多地供给造水机、生活娱乐等船上大量日常能源需求。

减振降噪新措施

船上振动和噪声是衡量居住舒适性的一个重要指标,大型游轮上动辄设有数万千瓦的发动机或机组,船上振源大且无法避免。尽管现代大型新游轮上已经将噪声、振动控制到相当低的水平,但与陆上高等级酒店或自然居住环境相比,仍然有一定的差距,一些对噪声、振动比较敏感的人还是难以适应。船上轻微的振动就可能给船上的生活、工作和休息带来不利影响。长时间的振动则不仅会使人体疲劳、不适,损害身心健康,而且还可能引起船体结构发生疲劳破坏,或导致机械设备损伤而发生故障。这就需要科技人员继续研究游轮减振降噪的更高效措施,解决好这些问题对吸引客源大有裨益。

游轮服务管理的数字化和智能化

就大型游轮来讲,船上人员众多,而且年龄、性格、习惯、要求等千差万别,要为每一位乘客做好服务,高效率地组织管理船上、岸上活动,船上组织者的工作量巨大,而且稍有不慎就会出现纰漏,给乘客带来问题、引起不满。另外,目前船舶远离岸线后,乘客与岸上通信、联网仍然存在障碍或费用昂贵。这些上船带来的不便,也需要科技的进一步发展来更好地解决。为了高效率地在船上为乘客做好各项服务工作,需要深入研究数字化、智能化服务管理设施,通过技术创新提高游轮上的服务管理水平。

第二次世界大战之后,随着人们生活水平提高和科学技术进步,游轮的蓬勃发展是人类闲暇时间增加、物质需求扩大的必然结果。游轮的吸引力来自其本身的舒适性、豪华性和新奇性。发展游轮旅游业就需要不断推陈出新,建造出更加豪华、更加新奇、更加巨大的游轮必然是游轮投资经营者、设计师持续的追求。在保证安全的前提下,游轮要做到美观、豪华、舒适、新颖,甚至震撼、刺激,并追求极致。这在本质上是要求游轮船型、设施设备勇立潮头、持续创新,并引领人类美好生活的发展方向。

客观事实已清晰表明,游轮尚处于不断更新、创新的历史时期。创新发展是游轮的生命力和活力,只有能够创造或引领需求动向的新型游轮并配以恰当的运行组织模式,才能够更受欢迎、获得超额利润。游轮科学技术具有巨大的发展空间和潜力,人们天马行空的想象力和对美好生活的追求已经成为创新的动力,游轮也自然成为人类的创新试验地:适用海上的优秀创新成果可以转移应用到陆上,造福更多的人,反之亦然。只要科技的发展不停顿、市场需求不断变化与提升,游轮创新就不会停止。

一言以蔽之,游轮是船舶中一种以创新为灵魂的船,游轮的总体发展方向是持续探索、不断创新,没有的东西可以创造,已经创造出、有需求的东西可以放大,向更加奇异、有魅力的方向发展。这是游轮高品质定位和满足人们不断增长的美好生活需求所决定的。

基金项目 :国家自然科学基金项目(72204035)

来源:中国船检

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