船舶居住舱室智能布局设计方法研究

摘要：海工平台恶劣的海上居住环境及噪声，对船员的健康造成影响。对其居住舱室的布局设计措施进行研究很有必要，本文就此展开了探讨。

关键词：船舶;居住舱室;智能布局;设计方法

前言

近年来，经济全球化不断加强，各国在商业贸易等经济领域合作不断加強，水路运输在经济领域的作用日趋重要。21世纪，中国朝向“海洋强国”的目标迈进，加之国家“一带一路”发展战略的提出，水路运输在运输界的地位进一步提升。以经济全球化和国家政策为导向，船舶吨位及性能得到快速发展，船舶舱室舒适性的发展也不容滞后.船上的人员90%以上时间都是在船舶舱室内活动的。基于经济性考虑，船舶舱室的活动空间有限，舱室内的微气候直接影响船员的工作效率、船上乘客心情和海上旅行的舒适感。如何改善船舶舱室环境的舒适性，提高船员的工作效率成为船舶舱室环境研究的重要研究方向。现有研究的重点在于船舶舱室环境单一因素的影响，而综合因素的影响考虑甚少。其激烈竞争的重点主要体现在安全性、舒适性、经济性、环保性等方面。而船舶舱室环境技术与船舶的安全性、舒适性、经济性、环保性直接相关。

1船舶居住舱室智能布局设计原则

1.1规范原则

船舶居住舱室划分布局要严格按照相关国际和国内法律规范。根据船舶种类、航区、吨位以及船东营运要求，特定的类型的船舶需要满足对其的所有要求。船舶设计师通常需要参考《船舶设计手册》。

1.2安全性原则

船舶居住舱室划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。舱室划分要保证紧急情况下所有人员都能快速安全的撤离，安全性原则应为船舶居住舱室布局最重要的原则。

1.3生活工作方便原则

船舶居住舱室划分布局要有利于船员的生活工作，功能相关的舱室尽量就近布置，如餐厅和厨房。船上工作性质决定了船员的生理和心理会非常疲惫，良好的舱室布局能够使得船员工作方便，减轻船员的工作强度。

1.4舒适性原则

船舶作为一个封闭的区域，对在船工作人员的生理和心理都不利;此外，海上的环境多变，大风海浪和船舶自身的振动噪音会导致船员的精神状态不佳，这会增加海事风险发生概率。所以在对船舶居住舱室进行划分布局时要充分考虑舒适性原则，将船员的生活舱室尽量布置在远离噪音和振动的区域，使得船员能获得良好休息，从而降低船舶海上营运风险。

2船舶居住舱室智能布局数学模型

为了将智能设计加入舱室布局中，首先要分析各种类型舱室之间的关联性，将船舶设计者的设计经验和一般原则转化为数学思想表达，而后才能根据布局原则找到舱室布局的目标函数。通过对船舶舱室布局原则、经验、法律规范的综合分析，得到关于舱室布局的相对位置模型、绝对位置模型和人机工程约束模型。

2.1相对位置模型

相对位置主要用于解决舱室之间的流通需求和邻接需求，该模型由流通强度目标函数和邻接强度目标函数组成。这些目标函数主要涉及各舱室之间的相互关系，是引导舱室布置向最优的相对位置进化的目标函数。

（1）流通强度目标

流通强度目标函数用来对船舶舱室间物流和人流进行定量描述。同样，在船舶的各个舱室间同样存在着物流和人流，为了定量描述各舱室间的流通强度，应建立流通强度等级关系。

（2）邻接强度目标

舱室间的邻接关系是描述舱室之间相邻布置的强度等级关系。对于任意的两个舱室，也许这两个舱室之间的流通关系非常强，但这两个舱室之间的邻接强度等级却可能非常弱，例如居住舱室和餐厅;所以在布置时要综合考虑。

2.2绝对位置模型

绝对位置目标函数是用来评价舱室布置并引导布置方案向某一方向进化，在舱室布置领域有许多难以量化但又对最终的布置方案非常重要的因素，包括环境、噪音、舒适性和舱室效用最大化等。这些因素难以量化，需要设计人员根据待布置船舶类型，结合多年积累的经验对舱室在甲板上布置的绝对位置给出相应的评价，这也是对专家知识经验的一种综合考虑。

2.3人机工程约束模型

该约束模型主要是针对舱室的长宽比进行约束寻优的目标函数，人机工程学的目标是设计更人性化的产品，从而满足人的心理需求，使人保持良好的状态。随着社会的发展，各种产品的设计越来越趋向于人性化，强调以人为本，而房间参数会对人员居住和工作产生影响;船舶作为一个比较封闭的环境，在设计相应的生活和工作舱室时更应该考虑人性化。例如，对于居住舱室来说，相关的行业专家认为其进深和面宽的黄金比例为6∶4，并且应该有相应合理的面积，这样的居住舱室用来居住就会比较舒适。

3船舶内装设计

3.1绝缘设计

①绝缘材料的综合布置须综合考虑生活区及机械处所的防火分隔、保温隔热以及隔音降噪的要求。②为全船综合性能考虑，应优先选用容重低（密度小）、吸温率低、有一定强度的环保型绝缘材料。③了解ZC、ILO、DOT及NSC等各国法规对隔热的要求，会计算导热系数的υ，从而选择合适的绝缘材料，确认绝缘厚度。④熟悉CCS、ABS、DNV等船级社关于舒适度等级指标的要求，了解各舱室噪声等级。⑤了解NORSOK标准中关于舱室噪声等级的要求，注意选用合适的绝缘及其他减振降噪材料。⑥绝缘布置图中的防火绝缘材料使用应与防火区域划分图保持一致。⑦天花板内加挡风条需满足SOLAS公约的要求。⑧A级舱壁和甲板的绝缘与其他处所交接点注意要有不小于450mm的过渡段。⑨防火级别高的绝缘可以代替低级别的，如A-60级可以代替A-30级。

3.2甲板敷料设计

①浮动地板的选用应充分考虑减振降噪的需要，特别是下面是机械处所的生活区地板。②有防静电要求的处所，如驾驶室、集控室等，需考虑防静电橡胶电板的选用。③轻质浮动甲板敷料有较好的隔声性能，可适用于对振动、隔声等性能有严格要求的舱室，但要考虑其耐水性能较差的特性。④A级甲板敷料与其他处所交接点注意要有不小于450mm的过渡段。⑤注意船舶孤拱对甲板敷料的影响。房间内的甲板敷料易找平处理;因走廊跨度较大，一般甲板敷料都随弧拱走。

3.3壁板天花板设计

为减轻重量，保证净空高度，某些船舶的主甲板以下舱室可不作硬质内装，只在必要处作减振、防火及隔热处理。如果重量及空间大小较富裕，可采用玻璃钢板、木作胶合板、铝质蜂窝板、防火型内装板等材料进行内装设计;主甲板以上主要工作舱、生活舱、医疗舱等围壁可采用铝质蜂窝板、木作胶合板等，天花板可采用铝质微孔板、铝质蜂窝板或铝板等作为装饰材料;厨房可采用不锈钢薄板或含防火型内装板等作为装饰材料;对于卫生间、浴室、洗衣间等潮湿舱室可采用防潮玻璃钢板、不锈钢板等作为装饰材料;对于复温室、桑拿室等特殊潮湿舱室还可采用防潮实木板进行装修。

3.4船用家具的研究过程和方法

3.4.1家具定位

船用家具是船舶乘员日常生活中必需的用具，造型美观而实用的家具会使乘员感到舒适从而消除或减轻他们的疲劳。居住舱室是为了满足人群休闲、办公、娱乐、文化、小型会谈等多功能的人际交流的空间，因此，居住舱室座椅的造型性尤为重要。

3.4.2家具典型样布选择

通过船舶家具生产产品的介绍手册、网络等途径进行样本搜集本搜集，选取了具有代表性样本10个，为避免色彩因素对本研究的家具感性意象的影响，代表性样本都做剔除色彩处理。

结束语

船舶舱室划分布局设计是船舶设计中的重要内容，舱室划分布局设计的合理与否影响着船舶内其它布置的实现。船舶舱室智能划分布局设计方法，将设计的布局方法与智能算法相结合，在一定程度上实现了舱室划分布局的自动化。

参考文献：

[1]王晨.基于遗传算法的船舶智能布局设计方法研究[D].大连：大连理工大学，2014.

[2]胡耀，姜治芳，熊治国，等.基于改进型遗传算法的舰船舱室布局优化[J].中国舰船研究.2014，9（1）：20-30.

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