船舶结构设计中绿色制造工艺的应用

船舶结构设计中绿色制造工艺的应用

赵宝建

江南造船（集团）有限责任公司  上海市  201913 

摘要：造船业对于水源影响作用巨大，为了顺应社会环保的要求，船舶工程需要转变过去污染水源、浪费原材料、破坏大气等弊端，这就对船舶结构设计与船舶制造提出了较高的环保性要求，在船舶工程的设计与制造中需要充分融入绿色理念，要全面遵循环保要求，积极打造稳定性强、航速快、性能高的绿色船舶。

关键词：船舶结构设计；绿色制造工艺；应用

引言

近些年，世界生态问题日趋恶化，已引起全球各国的高度关注，且纷纷将目光转向于绿色制造。在船舶建造领域，船舶的设计、结构以及生产等对周边生态有所影响的环节，已引起业界人士的重视。为了确保新发展理念的全面落地以及实现“又快、又好”发展的目标，将绿色制造工艺运用于船舶结构中十分必要。

1.绿色船舶制造工艺的现状

绿色船舶制造是一项在整个船只设计、建筑、运营、修理、拆解等全生命周期中重点去解决环境影响和资源利用效率等问题的多维庞大系统工程[1]。并且我国的船舶制造工业中，普遍存在劳动密集型特征、高能耗、高物耗、环境重度污染等问题，在绿色造船技术、资源利用以及管理模式上与国际先进水平存在着不小的差距，在资源利用率方面，除了因为船舶结构设计技术不够成熟，使得建造精度受到影响，材料的加工余量较大，更多的重复操作导致了建造过程中的废料增多，造成了不必要的材料浪费；部分船型的主体尺度太小，这也就使得大板材的利用率降低；船舶制造企业中的自动化程度较低、节能设备也没有得到有效的普及和利用，这也就直接导致了余料的利用和管理不能得到有效的控制。在环境污染方面，因为加工方式的问题，导致了在船舶的制造过程中会产生大量固体废弃物，其中包括废弃钢材、各种加工过程中产生的粉尘等；传统的机械重工业生产中，对于钢材的焊接、锻造、喷漆等一些生产过程中产生的废气、粉尘等污染没有进行有效的控制；在钢材、型材的生产加工过程中，在相互碰撞以及与风铲、风砂轮等进行接触时产生的高噪声污染没有进行有效的控制。以上这些都是目前我国船舶企业生产过程中的状况。

2.船舶结构设计中绿色制造工艺的应用

2.1轻量化绿色设计工艺

实现绿色船舶要以绿色船舶制造工艺为基础，绿色船舶制造工艺和绿色船舶制造有着较大的关系。绿色船舶要通过绿色船舶制造工艺对船舶结构进行绿色的设计，然后利用绿色环保的材料制作船舶。如在船舶内室要用绝缘性能较好的无害材料，需要设计者在设计时重点注意。一旦绿色船舶的设计完成，必须严格按照绿色船舶的设计进行操作。同时，由于ＣＳＲ和ＨＣＳＲ等对结构的要求较高，会增加制造船舶的经济成本和原材料的浪费，需要利用绿色船舶设计工艺，也就是轻量化设计技术。

2.2优化整体船舶结构的设计体系

首先，应当关注到整体的船舶结构，充分地实现资源的节约，并对船舶的型号进行适当的优化，提高船舶的节能性、稳定性和载重量，进而能够保证船舶在航海过程中的安全性能。其次，需要针对船舶的节能设计方面进行适当的优化。可以适当利用一些新型节约能源，包括风能、水能、太阳能等，体现出新能源在船舶设计中的客观价值，也可以优化船舶的推进手段和方式，寻找更加经济、节约、高效的推进手段来体现出节能设计的优化效果，还可以提高燃油的利用率，在船舶的设计中采取更加先进的燃油使用技术，保障燃油的使用率，并实现环保的要求。还应当重视能源的循环使用技术，思考怎样去回收在船舶航海过程中产生的废气，并采取适当的技术来对废气进行再利用，从而进一步满足船舶制造设计的优化要求。

2.3绿色涂装工艺的应用

在正常状况下，绿色船舶结构中需要选择使用环保型和绿色型的涂料，主要是涂装工艺的选取在某种程度上对其生产标准有决定性影响。因此，采取厚膜型可以严格控制涂装的总数。在对厚膜型进行选取的具体环节，应当考虑涂装工艺的各种要求，推动船舶涂装水平的提高，经由应用简化来缩减涂装环节，能够高效满足船舶结构的绿色化要求。与此同时，按照船舶结构的具体要求开展模块化生产，需注重对涂装工艺的选择，应当动态化地对涂装工艺做出调整。在船舶建造的具体环节，应将环保和绿色的理念贯穿整个过程，从而保障船舶结构的环保性、科学性以及绿色性等。

2.4绿色焊接工艺的应用

选择性能更良好的焊接电源。随着现代社会的进一步发展，各种焊接电源已经源源不断地产生，并逐渐向节能、高效的方向发展。对比之下，高性能的焊接电源会体现出更加环保、节能、稳定输出的特点，同时能够和现代信息技术紧密融合，体现出信息化以及数字化的特征，使焊接精度更高，因此具有良好的焊接效果。因此，在绿色制造工艺中焊接电源的性能选择值得重视；选择性能更良好的焊接设备。船舶制造中焊接设备起到关键性的作用，因此需要重视焊接设备的选择，使焊接设备能够兼具节能性、环保性，同时使用效果良好。在船舶制造过程中，使用性能更良好的焊接设备是体现出绿色制造工艺节能环保要求的重要途径；选择更高水平的焊接工艺。焊接工艺会对焊接的效果产生直接的影响，因此，需要针对焊接工艺进行选择，保证焊接工艺在船舶制造过程中体现节能的效果。与此同时，应当了解到高性能焊接技艺的应用能够有效地保证焊接的效率，并简化操作的流程，改进焊接的具体效果，帮助减少在船舶制造过程中产生的能源消耗量。实际中，船舶制造时选择更高性能的焊接工艺是保障船舶制造绿色、环保效果的关键性要求。

3.绿色船舶的发展趋势

绿色船舶要实现零排放和零污染。这是绿色船舶的基本标签，要做到环保性，就必须确保船舶是排放量小，没有污染性的。在绿色船舶的建造过程中，能力的相互作用是可以产生大量的热量和水蒸气的，这种水蒸气对于环境不会造成消极的影响。然而，如果采用燃料电池以及LNG液化天然气等做为船舶运行的燃料，就会实现避免出现燃烧中出现噪音污染。从宏观的角度出发，绿色船舶的优势是在行驶过程中更加灵活了，而且实现了整体的节能和环保。对创建环境友好型社会是能够起到帮助作用的。2）通过各样的清洁能源实现船舶的环保。在船舶中的形式过程中，可以通过各种再生能源发挥动力作用，通过清洁能源的使用改善燃烧过程中给环境带来的污染。此外，还有很多优势，比如在海面上，日照时间长的时候，海平面没有遮挡物，完全可以利用太阳能板吸取和储存太阳能，将太阳能转化为电能，可以实现整艘船体的运行。帆船较多的都是采用轻质的合成材料制作而成的，桅杆的顶部还可以向外或向上折叠，这样就可以将太阳能板放在最佳的位置吸收太阳能，或者通过搜集升力和拖拽力等，从而使其产生风能。

4.结束语

在提倡全面贯彻新发展理念的大环境下，绿色制造是时代发展的主流趋势，对船舶结构来说也应积极采用及创新绿色制造工艺。伴随着船舶行业的迅猛发展，绿色船舶发展也取得了较好的成果，比如燃料的绿色化、电气设施的绿色化等。现阶段，已经运用于船舶结构中的绿色制造工艺主要包含绿色设计、绿色加工、绿色焊接以及绿色涂装等。船舶企业应当进一步创新绿色制造工艺，进而确保船舶结构的绿色化。

参考文献

[1]高兆进.船舶结构优化设计方法及应用实践微探[J].科技创新与应用,2018,(05):103-104.

[2]程维平.某型高速船船体结构生产设计优化[J].船舶标准化工程师,2018,051(02):53-56.

[3]景娴,顾伟锋,陈磊.基于拓扑优化的船舶结构优化设计探讨[J].中国科技投资,2019,(09):221.

[4]陆明锋. 基于目标船舶结构规范的超灵便型散货船设计[J]. 江苏船舶,2019,36(02):4-8+52.

[5]吴铭. 浅析绿色制造在船舶结构中的设计和应用[J]. 科技视界,2018,(16):16-18.