船舶居住艙室智能布局設(shè)計方法研究

劉曉玉

摘要：海工平臺惡劣的海上居住環(huán)境及噪聲，對船員的健康造成影響。對其居住艙室的布局設(shè)計措施進行研究很有必要，本文就此展開了探討。

關(guān)鍵詞：船舶;居住艙室;智能布局;設(shè)計方法

前言

近年來，經(jīng)濟全球化不斷加強，各國在商業(yè)貿(mào)易等經(jīng)濟領(lǐng)域合作不斷加強，水路運輸在經(jīng)濟領(lǐng)域的作用日趨重要。21世紀(jì)，中國朝向“海洋強國”的目標(biāo)邁進，加之國家“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略的提出，水路運輸在運輸界的地位進一步提升。以經(jīng)濟全球化和國家政策為導(dǎo)向，船舶噸位及性能得到快速發(fā)展，船舶艙室舒適性的發(fā)展也不容滯后.船上的人員90%以上時間都是在船舶艙室內(nèi)活動的。基于經(jīng)濟性考慮，船舶艙室的活動空間有限，艙室內(nèi)的微氣候直接影響船員的工作效率、船上乘客心情和海上旅行的舒適感。如何改善船舶艙室環(huán)境的舒適性，提高船員的工作效率成為船舶艙室環(huán)境研究的重要研究方向。現(xiàn)有研究的重點在于船舶艙室環(huán)境單一因素的影響，而綜合因素的影響考慮甚少。其激烈競爭的重點主要體現(xiàn)在安全性、舒適性、經(jīng)濟性、環(huán)保性等方面。而船舶艙室環(huán)境技術(shù)與船舶的安全性、舒適性、經(jīng)濟性、環(huán)保性直接相關(guān)。

1船舶居住艙室智能布局設(shè)計原則

1.1規(guī)范原則

船舶居住艙室劃分布局要嚴(yán)格按照相關(guān)國際和國內(nèi)法律規(guī)范。根據(jù)船舶種類、航區(qū)、噸位以及船東營運要求，特定的類型的船舶需要滿足對其的所有要求。船舶設(shè)計師通常需要參考《船舶設(shè)計手冊》。

1.2安全性原則

船舶居住艙室劃分布局的安全性主要包括防火需求、逃生需求、抗沉性需求等。艙室劃分要保證緊急情況下所有人員都能快速安全的撤離，安全性原則應(yīng)為船舶居住艙室布局最重要的原則。

1.3生活工作方便原則

船舶居住艙室劃分布局要有利于船員的生活工作，功能相關(guān)的艙室盡量就近布置，如餐廳和廚房。船上工作性質(zhì)決定了船員的生理和心理會非常疲憊，良好的艙室布局能夠使得船員工作方便，減輕船員的工作強度。

1.4舒適性原則

船舶作為一個封閉的區(qū)域，對在船工作人員的生理和心理都不利;此外，海上的環(huán)境多變，大風(fēng)海浪和船舶自身的振動噪音會導(dǎo)致船員的精神狀態(tài)不佳，這會增加海事風(fēng)險發(fā)生概率。所以在對船舶居住艙室進行劃分布局時要充分考慮舒適性原則，將船員的生活艙室盡量布置在遠(yuǎn)離噪音和振動的區(qū)域，使得船員能獲得良好休息，從而降低船舶海上營運風(fēng)險。

2船舶居住艙室智能布局?jǐn)?shù)學(xué)模型

為了將智能設(shè)計加入艙室布局中，首先要分析各種類型艙室之間的關(guān)聯(lián)性，將船舶設(shè)計者的設(shè)計經(jīng)驗和一般原則轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)思想表達，而后才能根據(jù)布局原則找到艙室布局的目標(biāo)函數(shù)。通過對船舶艙室布局原則、經(jīng)驗、法律規(guī)范的綜合分析，得到關(guān)于艙室布局的相對位置模型、絕對位置模型和人機工程約束模型。

2.1相對位置模型

相對位置主要用于解決艙室之間的流通需求和鄰接需求，該模型由流通強度目標(biāo)函數(shù)和鄰接強度目標(biāo)函數(shù)組成。這些目標(biāo)函數(shù)主要涉及各艙室之間的相互關(guān)系，是引導(dǎo)艙室布置向最優(yōu)的相對位置進化的目標(biāo)函數(shù)。

（1）流通強度目標(biāo)

流通強度目標(biāo)函數(shù)用來對船舶艙室間物流和人流進行定量描述。同樣，在船舶的各個艙室間同樣存在著物流和人流，為了定量描述各艙室間的流通強度，應(yīng)建立流通強度等級關(guān)系。

（2）鄰接強度目標(biāo)

艙室間的鄰接關(guān)系是描述艙室之間相鄰布置的強度等級關(guān)系。對于任意的兩個艙室，也許這兩個艙室之間的流通關(guān)系非常強，但這兩個艙室之間的鄰接強度等級卻可能非常弱，例如居住艙室和餐廳;所以在布置時要綜合考慮。

2.2絕對位置模型

絕對位置目標(biāo)函數(shù)是用來評價艙室布置并引導(dǎo)布置方案向某一方向進化，在艙室布置領(lǐng)域有許多難以量化但又對最終的布置方案非常重要的因素，包括環(huán)境、噪音、舒適性和艙室效用最大化等。這些因素難以量化，需要設(shè)計人員根據(jù)待布置船舶類型，結(jié)合多年積累的經(jīng)驗對艙室在甲板上布置的絕對位置給出相應(yīng)的評價，這也是對專家知識經(jīng)驗的一種綜合考慮。

2.3人機工程約束模型

該約束模型主要是針對艙室的長寬比進行約束尋優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)，人機工程學(xué)的目標(biāo)是設(shè)計更人性化的產(chǎn)品，從而滿足人的心理需求，使人保持良好的狀態(tài)。隨著社會的發(fā)展，各種產(chǎn)品的設(shè)計越來越趨向于人性化，強調(diào)以人為本，而房間參數(shù)會對人員居住和工作產(chǎn)生影響;船舶作為一個比較封閉的環(huán)境，在設(shè)計相應(yīng)的生活和工作艙室時更應(yīng)該考慮人性化。例如，對于居住艙室來說，相關(guān)的行業(yè)專家認(rèn)為其進深和面寬的黃金比例為6∶4，并且應(yīng)該有相應(yīng)合理的面積，這樣的居住艙室用來居住就會比較舒適。

3船舶內(nèi)裝設(shè)計

3.1絕緣設(shè)計

①絕緣材料的綜合布置須綜合考慮生活區(qū)及機械處所的防火分隔、保溫隔熱以及隔音降噪的要求。②為全船綜合性能考慮，應(yīng)優(yōu)先選用容重低（密度?。⑽鼫芈实汀⒂幸欢◤姸鹊沫h(huán)保型絕緣材料。③了解ZC、ILO、DOT及NSC等各國法規(guī)對隔熱的要求，會計算導(dǎo)熱系數(shù)的υ，從而選擇合適的絕緣材料，確認(rèn)絕緣厚度。④熟悉CCS、ABS、DNV等船級社關(guān)于舒適度等級指標(biāo)的要求，了解各艙室噪聲等級。⑤了解NORSOK標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于艙室噪聲等級的要求，注意選用合適的絕緣及其他減振降噪材料。⑥絕緣布置圖中的防火絕緣材料使用應(yīng)與防火區(qū)域劃分圖保持一致。⑦天花板內(nèi)加擋風(fēng)條需滿足SOLAS公約的要求。⑧A級艙壁和甲板的絕緣與其他處所交接點注意要有不小于450mm的過渡段。⑨防火級別高的絕緣可以代替低級別的，如A-60級可以代替A-30級。

3.2甲板敷料設(shè)計

①浮動地板的選用應(yīng)充分考慮減振降噪的需要，特別是下面是機械處所的生活區(qū)地板。②有防靜電要求的處所，如駕駛室、集控室等，需考慮防靜電橡膠電板的選用。③輕質(zhì)浮動甲板敷料有較好的隔聲性能，可適用于對振動、隔聲等性能有嚴(yán)格要求的艙室，但要考慮其耐水性能較差的特性。④A級甲板敷料與其他處所交接點注意要有不小于450mm的過渡段。⑤注意船舶孤拱對甲板敷料的影響。房間內(nèi)的甲板敷料易找平處理;因走廊跨度較大，一般甲板敷料都隨弧拱走。

3.3壁板天花板設(shè)計

為減輕重量，保證凈空高度，某些船舶的主甲板以下艙室可不作硬質(zhì)內(nèi)裝，只在必要處作減振、防火及隔熱處理。如果重量及空間大小較富裕，可采用玻璃鋼板、木作膠合板、鋁質(zhì)蜂窩板、防火型內(nèi)裝板等材料進行內(nèi)裝設(shè)計;主甲板以上主要工作艙、生活艙、醫(yī)療艙等圍壁可采用鋁質(zhì)蜂窩板、木作膠合板等，天花板可采用鋁質(zhì)微孔板、鋁質(zhì)蜂窩板或鋁板等作為裝飾材料;廚房可采用不銹鋼薄板或含防火型內(nèi)裝板等作為裝飾材料;對于衛(wèi)生間、浴室、洗衣間等潮濕艙室可采用防潮玻璃鋼板、不銹鋼板等作為裝飾材料;對于復(fù)溫室、桑拿室等特殊潮濕艙室還可采用防潮實木板進行裝修。

3.4船用家具的研究過程和方法

3.4.1家具定位

船用家具是船舶乘員日常生活中必需的用具，造型美觀而實用的家具會使乘員感到舒適從而消除或減輕他們的疲勞。居住艙室是為了滿足人群休閑、辦公、娛樂、文化、小型會談等多功能的人際交流的空間，因此，居住艙室座椅的造型性尤為重要。

3.4.2家具典型樣布選擇

通過船舶家具生產(chǎn)產(chǎn)品的介紹手冊、網(wǎng)絡(luò)等途徑進行樣本搜集本搜集，選取了具有代表性樣本10個，為避免色彩因素對本研究的家具感性意象的影響，代表性樣本都做剔除色彩處理。

結(jié)束語

船舶艙室劃分布局設(shè)計是船舶設(shè)計中的重要內(nèi)容，艙室劃分布局設(shè)計的合理與否影響著船舶內(nèi)其它布置的實現(xiàn)。船舶艙室智能劃分布局設(shè)計方法，將設(shè)計的布局方法與智能算法相結(jié)合，在一定程度上實現(xiàn)了艙室劃分布局的自動化。

參考文獻：

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