高端客滚船上层建筑设计流程与设计要点

李金宝,李玉山,明文高,王洪亮,黄轩,杨卓懿

(1.招商局金陵船舶(威海)有限公司,山东 威海 264200;2.山东交通学院 船舶与港口工程学院,山东 威海 264200)

高端客滚船上建区域的设计应兼顾美观性、舒适性[1]、实用性,为实现这些效果,设计阶段都会引入专业的艺术设计公司,负责上建区域整体的艺术效果和功能分区,同时引入优质的内装承包公司,负责艺术设计效果的落地。艺术和内装设计会额外增加艺术设计图纸、内装TK设计图纸,这些图纸都与生产设计紧密结合、相互影响,船厂需要沟通协调的界面增加,而且艺术设计图纸和内装TK设计图纸都需要送审船东,船东审图的意见较多,有一个协调周期,这些都会影响整个设计的进度,增加设计工时。经过多个项目设计经验,总结出一套切实可行的设计流程,将参与各方紧密协同,通过流程管控,缩短设计周期。

1 设计阶段

设计流程图见图1。

图1 设计流程

高端客滚船的上建设计主要分成4个阶段,输入阶段、策划阶段,模型阶段及输出阶段。针对高端客滚船的内装的复杂性,考虑建立以内装为中心,以内装TK图纸为平台的设计模式。客滚船的设计对比常规货船增加了策划协调阶段,在各设计方开始建模之前,进行周密的策划,能极大的减少模型阶段协调的工作量,提高设计效率,缩短设计周期。设计启动时,参与设计方需要成立专门的项目组,指定各个阶段的负责人,负责协调各方,编制可执行的各阶段的工作计划,持续盯紧计划执行情况。

1.1 输入阶段

主要目标是通过艺术设计和详细设计的交互协同,完成艺术设计图纸和详细设计图纸送退审及意见关闭。

艺术设计是后续上建设计的源头,项目启动后首先与船东一起讨论,确定艺术设计布置方案,固化各舱室功能分区和舱室布置,此阶段详细设计方和内装设计方参与船东的讨论,从艺术效果可实现性和造船法律、从规范方面审核艺术设计的可行性。需要建立例会制度,加强艺术设计公司、船东公司、详细设计方、内装设计方的沟通交流,减少后续返工的可能性,尽快固化艺术设计图纸,为详细设计和TK设计的展开提供设计基础。

同时利用艺术设计这段时间,进行上建区域相关的设备技术谈判,确认设备厂家。待艺术设计布置固化后,将艺术设计图纸输入给各设备厂家展开设计,同时展开详细设计、TK图纸的设计,在设计过程中协同详细设计、设备厂家、内装大包3方,完成生产设计所需的详细设计图纸[2]、设备资料、内装TK图纸。

1.2 策划阶段

高端客滚船的上建区域设计极其复杂,天花、墙板、地面的设计根据艺术设计效果要求的不同,数量和样式对比常规货船工作量剧增,如果不经过有效的策划,后续建模的周期会拖长数倍,因而上建的设计策划是重中之重,策划工作主要针对如下6个方面展开。

1)空调系统。要充分考虑客滚船通风设计的要求,提前规划空调机室到各个区域风管路径,综合风管布置空间和检修空间策划空调机室的布置。

2)天花红线。天花红线用于限制背景工程,包括电缆托架、管路、通风管路的建模布置,避免后续因为无法推进整理舱室单元或者天花板碰撞无法安装,造成返工。天花红线的设置,要综合考虑舱室单元的推进、空间净高要求、结构变型偏差、地面材料的厚度、天花的厚度和安装空间等因素。以某项目为例,房间净高2 100 mm的整体舱室单元区域高度要求包括如下部分:整体单元高度2 180 mm、单元运输车高30 mm、甲板变形20 mm、水雾管安装空间70 mm,整体舱室单元的推进路线净高要求2 300 mm。

3)电缆、风管、管路主干综合布置。 策划时充分考虑通风、电缆和管系的主干路径布置,墙板后留出适当的空间,防止后期因空间不足造成背景工程的返工。天花上的主干尽量避免交叉,不能避免的位置一般要求电缆和管系避开风管,如风管弯过多,可能导致压降计算无法通过,增加风机等措施对噪音控制不利,而且会造成大量的返工和成本浪费,灰水系统等无压力的管的提前策划和布置的斜度要求。

4)内装界面上的设备安装标准。上建区域设计理念是以内装为中心、以TK图纸为平台,展开各专业的设计协调,而通常由于船东的审美不同、喜好不同,对内装天花和墙板上设备按照的要求也不一致,这些设备主要包括:开关、插座、灯具、水雾、火警、广播、布风器、烟感、无线网等。通常情况需要在TK图纸送审阶段,船东才会提出布置意见,为避免出现这种情况,策划时就组织各设计方按照公共区域、走廊、舱室区域,编制墙面和天花设备的典型布置原则,提前与船东达成一致,用于指导建模阶段设备的布置。

5)检修门。对于上建区域的消防箱、接线盒、阀门、风闸、风机等,为了方便检修和日常操作,要设置检修门,但是检修门过多,会影响整个艺术设计的效果。前期的检修门布置原则策划也是至关重要,要与船东确认哪些设备需要设置检修门,哪些设备可以设置可拆天花,既保证检修操作的方便,也要满足艺术设计效果的美观性的需求。一般的设置原则,需要操作、检修的部件,尽量布置到非装修处所。如电气设备间、储藏室、被服间等,确实需要在装修区域设置检修门的,尽量设置在天花上,并且尽量集中布置,减少检修门的数量,经常操作的使用铰链式检修门,不经常操作只是损坏后维修用,设置可拆天花即可。

6)结构开孔原则。为了保持稳性要求,客滚船上建区域的采用薄板设计,结构强度受管系、电气、通风开孔的影响较大,但舾装工程师对结构强度认识不充分,不清楚哪里结构是不允许开孔,开孔的允许尺寸,路径规划时如不考虑开孔对结构强度的影响,会造成强度有限元计算无法通过,需要其他专业路径修改或者结构局部补强,增加重量。对于以上问题,需要参照规范和结构有限元计算结果,编制结构开孔原则,明确不允许开孔的位置,开孔的尺寸、开孔的距离等,为管系、电气、通风提供开孔指导,减少后续修改量[3]。

1.3 建模阶段

建模分为背景工程建模、内装工程建模、界面工程建模。背景工程主要是指设备、电气、管系、通风、绝缘等;内装工程主要是指天花、墙板、地面、家具等;界面工程是指在内装工程上安装的水雾、火警、WiFi、灯具等设备及各种标识、广告牌等,这部分界面工程,根据各项目分工不同,又可能分属不同的设计方。

高端客滚船上建区域的灯具一般由艺术设计公司完成设计,出于美观方面考虑,灯具选型丰富。高端客滚船天花板的设计,因功能分区不同,艺术效果不同,天花的型式样式很多,设计过程中协调量最大,而天花的设计很大程度受到灯具选型和布置的制约,所以灯具设计在需要特别关注,需要尽早与船东展开讨论。

内装工程建模时一般按照墙板、天花、地面的顺序建模,内装工程建完后,背景工程根据详设图纸和设备资料开始建模,重点做到:不与内装工程模型干涉,不超出天花红线。界面工程建模时,严格按照策划的标准原则进行建模布置,保证设备布置的美观性。

出于美观方面的考虑,公共区域的空调末端的设计一般采用雨降式设计,通过天花板之前缝隙,实现空调进风和回风,尽量不用布风器,保持天花板艺术设计的完整性,需要与通风专业和内装专业提前确认天花的型式和缝隙布置。

客滚船设计周期长,可采用一体化设计的模式,在详细设计阶段建立船舶结构模型,用于制作详细设计图纸。该模型直接过渡到生产设计阶段,为其他专业的设计提供结构背景,可以缩短设计建模周期。

1.4 输出阶段

上建区域的图纸,以TK图纸为协调平台,各专业需要把界面工程都输入到TK图纸上进行协调,流程见图2。

图2 TK图纸协调流程

根据艺术设计图纸及上建结构图,内装大包公司负责出协调版的TK图纸,此版图纸用于界面工程的输入和协调。协调过程中发现与策划阶段的原则不符的,修改背景工程的模型,更新界面工程输入,内装大包公司负责更新TK图纸形成送审版,发船东认可。

TK图纸的输入和送审计划务必制定紧密的计划,按照策划阶段的标准原则,协调各方尽快确认形成送审船东认可。

TK图纸的协调直接影响整个上建区域的生产设计发图速度,所以此阶段需分层或者分区域指定总协调负责人,用于沟通各设计方的信息,综合平衡完成TK的协调,提高协调效率。

2 设计要点

1)结构开孔。厨房、配餐间、厕所区域的管系和电气不提交结构开孔,在施工阶段根据内装大包方的实际划线位置开孔。如果提前开孔,由于船体结构搭载的建造误差,会造成孔与设备底座、墙板等干涉。

2)水雾喷淋系统布置。水雾喷头的位置在天花板上是固定的,为了防止施工偏差,留出适当的调节余量,水雾管到喷头使用软管连接。高压水雾系统,厂家对软管弯曲半径有严格的要求,为避免后续软件安装不符合厂家要求,软管也必须建模,以免造成软管长度不足或太长、弯曲半径不满足厂家要求,影响软管吸收往复运动、震动、热位移的性能,影响软管的寿命。

水雾喷头的布置要符合规范和厂家要求,建模时要将水雾的覆盖范围建好,并注意水雾喷头型式的选择,不同的喷头样式覆盖范围不同,需要按照厂家资料选择。上建区域布置水雾喷头时也要考虑玻璃门、装饰墙、屏风、大型灯具等障碍物,并严格按照厂家的布置标准建模。

3)黑、灰水系统布置。黑、灰水管的疏通口布置时,要考虑后期的检修和方便清理,应结合内装墙板、天花的的布置,合理规划疏通口的位置。黑水系统的管路布置,要严格按照厂家的标准要求,以免造成真空系统抽吸不顺畅。

4)地漏布置。上建区域地漏的布置要考虑美观性,特别是公厕、浴室等湿区,所有地漏的布置要与墙板距离保持一致,并布置在角落里,注意斜度变化,使水向地漏处流。

5)空调系统计算。上建的空调系统风管建模固化后,需要将路径模型导出,发给空调进行噪音和压降计算,此工作务必在生产设计发图前完成,以免后期增加消音器等修改,造成图纸修改返工[4]。

6)重量控制。客滚船空船重量占比大,重心变化敏感,稳性安全要求[5],需要在订货、设计、建造各阶段进行重量管控和预警,生产设计很重要,主要措施如下。

①钢板正公差控制,特别是上建区域,对重心的影响较大,钢板订货是要求厂家严控钢板正公差在0～0.2 mm范围内。

②上建区域结构墙壁,尽量使用槽型舱壁。

③电缆堵料采用轻质电缆堵料。

④电缆托架采用轻质打孔托架。

⑤绝缘镀锌铁皮减薄至0.5 mm。

⑥采用轻质低容重的甲板辅料和绝缘材料。

⑦工具柜、货物架等采用轻质设计。

⑧管支架采用打孔角钢并适当的减少支架的规格。

⑨上建结构和舾装采用铝合金材质。

3 结论

高端客滚船的上建区域的设计,协调方多、协调内容广、协调周期长,通过设计流程的优化,设计流程和设计要点的管控,可以有效提高设计效率,从而缩短设计周期。高端客滚船设计对比普通货船,增加了设计策划阶段,为设计展开提供标准和原则,减少协调的工作量,进过实船测试可以缩短设计周期2个月。高端客滚船因为航线和定位的不同,船东个性化的要求多,如何更好的提高策划的准确性和可执行性,是进一步研究的方向。