超过2500万个零件、100多个系统……建造一艘游轮有多难？

“十五五”规划纲要强调要“实施工业基础设施改造工程”和“实施重大技术装备攻关工程”，并明确“大型客船、大型液化天然气运输船等的研发、设计和制造”。 “大型液化天然气船的重要性不难理解，那么为什么规划纲要中会包含‘大型邮轮’呢？” ”，很多人可能会问。
今天，科学中国采访了该邮轮的设计研发人员、中船邮轮技术开发有限公司研发部副部长、总体组长何明明和研发部内饰组组长张毅，详细解读了国产大型邮轮在设计和制造过程中克服的困难。
Q1：邮轮被列为“十五五”“重要技术装备”ar计划》大纲。造一艘游轮有多难？他们说比航母还难造，到底什么难度呢？
造船业有三颗顶级明珠：一颗是邮轮，一颗是航母，一颗是液化天然气船。这三种类型的船有不同的难度级别。
首先，邮轮是一个庞大的系统工程，并不是简单地从A点到B点。邮轮的设计初衷是为乘客提供优质的体验，从而为整个邮轮运营建立良性循环。但对于什么才是良好的体验并没有硬性规定。每艘船都有不同的市场、主题和设计方法。需要平衡不同的想法，调整不同的设计逻辑。
二是控制整艘船的重量。巡航舰的大小与航空母舰差不多，或者稍小一些。巡洋舰通常以体积为单位进行测量我们称之为“总吨位”，而航空母舰总是以称为“排水量”的重量单位来衡量。因此，13.55万吨的邮轮总吨位和8万多吨的航母排水量实际上并不相同。
回到重量这个话题，大型游轮的排水量很大程度上是由于恒载造成的。可调移动负载能力特别小，设计余量非常有限。一艘游轮上使用了数千万个零件。如此大的体积，达到毫米级。为了实现重心的控制，设计者在计算时必须考虑桌椅和地毯。
其次是减振、降噪。航空母舰出于战斗隐蔽目的寻求减振和降噪，而巡洋舰则有更全面的要求。除了控制全船主要噪声源外，还必须控制每个客舱内的噪声。晚上普通客舱噪声控制在49分贝以下，套房噪声控制在45分贝以下，提高旅客舒适度。从最终的降噪效果来看，比航空母舰还要好。
我还想提到资源分配的复杂性。建造航母有潜力汇集日本最尖端的军事技术。建造建筑物时，无论是设计还是后续施工，成本考虑都不是最优先考虑的。但无论建造一艘游轮有多困难，最终它仍然是一个商业项目。你应该关注的是总体成本以及后续操作是否可以收回成本。我们希望使邮轮成为一个可持续、盈利和健康的生态系统，为邮轮乘客提供最佳的旅行体验。
航空母舰上有数千名训练有素的官兵。这些游轮载有1000多名船员和服务员，数千名消费者，其中大多数是老年人。大型邮轮要促进船员有序工作，为旅客营造舒适、无障碍、有保障的海上度假环境。必须考虑空间、舒适度、安全性和长期经济效益之间的最终平衡，设计必须没有缺陷。
因此，虽然发展航母和巡洋舰所需的“科技树”不同，但设计建造的难度和技术深度是相似的。
Q2：您在设计国产大型邮轮时克服了哪些技术难点？第一个核心技术是重量控制技术。我们采用“数字孪生”概念，精心设计了从概念设计到总装建造的整个过程，并管理船上设备的重量。
二是安全返港的技术。当船舶遇到意外情况时在海上，它充当救生艇，将船上的每个人安全运送到最近的港口。马苏。要做到这一点，游轮本身必须是最好的救生艇。整个海洋很大，安全返航指标是从海洋中心到最近的港口，是1500海里的非常长的距离。
三是减振降噪。我们采取了三项举措来解决减振降噪问题。
首先是噪声源。需要对整个主机及几台大型设备的振动源的噪声进行抑制。中间振动传递级优化了船舶整体结构，防止下方大型振动源的大量机械噪声传递到上方建筑物。最后一步是最终的噪音优化，例如机舱空调通风口的噪音控制。它还控制所有内部驾驶室的隔音效果在面板中。
游轮的舱室结构与陆地建筑的舱壁不同，本身隔音性能较差。典型的建筑隔墙是混凝土或砖石结构，具有相对优良的隔音和隔振性能。游轮上的舱壁通常采用金属板结构、薄型或非结构装饰墙板。由于对重量和墙壁厚度的敏感性，您不能不必要地增加墙板的厚度或添加隔音材料。
在传统游轮上，听到邻近客舱的乘客聊天或打鼾是很正常的。因此，技术团队必须研究其他想法，例如开发和应用使用带有空气屏障的两层涂层或带有开放式隔音涂层的单层涂层的新面板。此外，标准化、模块化提高了室内施工作业的精度，降低了噪音接头精度差造成的衍射效应。目前，我们游轮上的乘客在客舱里唱卡拉 OK，但沿着外部走廊行走的人除非躺在门板上，否则听不到声音。
我们目前还积累了许多关键技术，包括薄板施工技术、装配工艺的各种创新、室内工程设计管理和协同设计技术。当时我们投入了大量的精力进行科学研究，投入了大量的时间进行大型邮轮的研发。
Q3：说到国家大型邮轮，国内生产的比例是多少？ “中国制造”？为什么我们选择自己制造产品而不是从世界各地购买产品？可以吗？
一、二艘船的国产率其实并没有那么高，大概在30%左右。我们后面还有3号和4号船。目标是为国家产品第三艘船的利用率为50%，第四艘和第五艘船的利用率为80%。
这里的每艘船对整个工业体系都有着不同的影响。前两杯主要用于引入、消化和吸收。第一步是实施。整个邮轮产业体系是从0到1的突破，不可能一举将国内产能提升到一个高水平。
我们建造第一艘游轮时遇到了疫情。在此期间，许多国外制造的设备无法发货，出现延误。另一个问题是战争，这大大增加了欧洲的成本。许多球队合同已经签署并估值。不可预见的情况导致我们的供应商提高价格，大大增加了我们的成本。我们要求他赔偿，但金额明显高于最初沟通的金额。还有国外的设备很先进但不卖给我们。这是并非特例。
因此，要提高国产化率，培育自己的产业体系，避免高端技术受阻、价格上涨和物流延误。
Q4：最难引入、消化、吸收的部分是什么？
最困难的部分是支持工厂和系统的各种措施之间的系统集成和协调。游轮设施太大，系统太多。总共有超过2500万个零件，船上安装了100多个系统，这与普通船舶有一个数量级的不同。图纸也比一般的船好很多。商船的详细图纸有3000到4000份，总图只有几百份。
数量级完全不同，不同系统之间的协调要求非常高，供应商也很多。整合这一切，用有限的空间建造一艘船，有限的成本和有限的时间，实现所有功能并使所有功能很好地协同工作是极其困难的。这种飞行器不需要航天器的高精度技术。主要是复杂系统的集成。
造船业，包括游轮，是一个重视经验的领域。欧洲邮轮业经历了近200年的技术发展。它包括大规模的总体技术和各个子系统、子系统的经验积累。多年来，技术壁垒非常高。所谓的欧洲大型造船集团，慢慢地在整合这些技术壁垒，形成了现在的局面。
即使我们复制欧洲模式，外国人也无法完全消除这些对其商业利益的技术障碍。在最初的船舶设计过程中，许多子系统都外包给外国公司，以保证其设计和集成。化。整个研究院和造船厂只收到了设计成果。人们不会告诉你“为什么”。他们创建了自己的通用合约技术解决方案供您使用，但就中国而言，很难了解底层技术逻辑的全貌。将相关技术专业知识应用到未来新船或旧船改造项目的设计和建造中还不够，这给规范的施工工作增加了许多困难，难以建立完整的技术体系。
整个邮轮是一个庞大的系统工程，包括很多供应链子系统。造船厂负责总装，意大利芬坎蒂尼船厂也是如此，拥有自己的邮轮设计中心。每个子系统都可以由一家小工厂设计，相关设备可以运行数十年甚至数百年。这方面的追赶需要很长时间，并且无法通过完全放开商业活动来实现。疫情期间，我们遇到了我上面提到的意外情况。
这种组装是在中国完成的，供应链似乎很遥远。物流成本和其他不可预见的负面因素超出了整个邮轮设计和建造的控制范围。如果我们想把整个邮轮产业带到中国，让它更加成熟，就必须消除这些不确定因素，保证整个邮轮产业是盈利的，是正常经营的。
Q5：除了邮轮建造之外，这些重要的技术进步还可以应用于哪些行业？这对整个中国制造业意味着什么？
对于整个航运业来说，很多邮轮技术都可以对外扩散。货船、商船甚至军用船舶和海上施工船舶都可以受益于巡航技术，包括减振降噪和安全返港。在其他行业中，振动和噪声硒减排技术、腐蚀防护技术和复杂的大系统管理技术可以应用于建筑中，例如机场和高铁车站的建设。
老实说：游轮并不是当今技术革命的尖端产品。目前，纯粹专有的邮轮技术在其他领域的应用非常有限。邮轮作为象征产业融合水平的最终产品，起到了地面测试、天花板提升、某些技术跨界融合的作用。
例如，在酒店智能管理系统中，陆地上的大型酒店系统需要在线处理数千个数据点，而游轮则需要处理数千个数据点，整个数据传输架构比陆地上更加紧凑、高效、稳定。同样，进入游轮进行检查和技术应用，包括建筑装饰材料、音视频系统、商用厨房系统等，通常是公司技术能力的可靠证据。
此外，邮轮作为复杂的大型系统工程，也成为大型设计软件、数据库、辅助建造设备、5G工厂技术、海事卫星网络通信等新技术应用和测试的参考舞台。一些复杂的大型船舶，如豪华货轮、深水设施甚至未来的海上城市，都可以利用游轮积累的复杂庞大的系统管理技术。
事实上，游轮设计理念很快就传播到了其他工业领域。 20世纪初，现代主义建筑设计大师勒·柯布西耶在《迈向新建筑》中对远洋轮船标准进行了盛赞。转型是“根据新精神组织的世界的首次实现”，其中“一切都在按照新的精神组织”。“我们的房屋没有标准化，但远洋客轮……我们需要为我们的房屋制定标准。房子是居住的机器。”
传统施工中，所有材料均运至施工现场，在现场缓慢进行施工。未来，可能会出现新型建筑，这些建筑将在工厂生产，而无需在建筑工地上建造所有东西。
这些游轮拥有 2000 多个船舱。标准客舱模块是在造船厂附近的专用工厂生产的。制造完成后，它会作为标准部件运输到码头，并作为板条箱直接插入船上。效率非常高，质量也非常好。这是因为我们有标准的制造流程。这个概念实际上可以应用到建筑中。
未来的大多数建筑很可能是在工厂生产并组装的现场编辑。客户可以直接在工厂定制所需的配置，颜色设计也可以在工厂完成。这样，效率提高了，成本降低了，质量提高了。
何明明、张译
（来源：科普中国微信公众号）【编辑：苏亦宇】
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