淺談綠色制造工藝在船舶結構中的設計及應用

王金雙 張宇 李鵬

摘要：綠色船舶是破解船舶污染的治本之策。船舶結構設計中借助綠色制造工藝能夠實現資源能源的節約和環境保護。綠色船舶的設計與制造日益成為船舶行業的綠色標準，本文通過分析綠色船舶的內涵，分析了綠色工藝在船舶結構設計中的設計及應用，以期保障船舶的功能性并促進綠色船舶的發展。

關鍵詞：綠色船舶;結構設計;應用

前言

船舶工業發展直接關系到國防安全以及國民經濟的發展狀況。早在黨的十八大召開時，已經對海洋發展極其重視，要求建設海洋強國，努力提高海洋資源開發能力，加快發展海洋經濟。經過這些年的努力發展，國家對于海洋生態環境保護的重視程度只增不減，在黨的十九大報告中進一步提出要加快建設海洋強國，對海洋強國的建設速度有了更高的要求。實現“中國制造2025”需要大力發展節能環保新產品，提高資源利用效率。因此，掌握我國船舶綠色制造工藝，走綠色船舶的發展道路，對于促進船舶企業實現經濟增長、推動國民經濟發展有著重要作用。

1綠色船舶的內涵

綠色船舶是指在船舶設計、制造、營運的整個壽命周期內，通過應用“綠色”技術，在確保船舶質量、滿足船舶的使用功能基礎上，最大程度上實現低能耗、低排放、低污染;高能效、安全健康的功能目標。其基本內涵為：船舶設計選用無毒無害材料，并盡量選用較少類型、可再生材料，使設計簡化;船舶制造使用性能優良的材料，先進的制造工藝，以降低加工難度和廢品率，減少能源消耗，減少廢料污染;船舶運營要盡量控制排放物和廢氣排放量，減少有毒有害氣體污染環境，防止燃料油、有害液體的泄漏，嚴格控制艙底油的卸載，同時采取控制噪聲的措施，減少噪聲污染。

2綠色制造在船舶結構中的設計

2.1框架設計

針對綠色船舶結構設計來說，應該全面實現船體框架的優化，在對能源和資源應用情況進行思考的基礎上，結合船舶框架以及規模加以科學設定，盡量提高船舶運行效率，保證船舶運行的平穩度，提升船舶承載能力，確保船舶運行安全。

2.2節能設計

鑒于綠色船舶節能設計，首先，應該給予新型能源開發和應用充分注重，例如全面應用風能、太陽能等，將新型能源在船舶節能設計中的效果充分激發。其次，可以選擇提升促進優化的方式，例如尋找具備高效性以及節能性的優化推行形式，促進優化推動效果的提升。船舶在馳航的過程中，通常都會遇到遠航動力供應不足的情況。太陽能光電系統是一種電子技術的逆變電源，可靠性高使用壽命長，不僅能夠獨立發電又能并網運行。相比常規的特性發電機而言，光電系統在受到外界無先兆壓力時，僅產生很小的變形和斷裂破壞。

此外，注重燃油材料應用效率，例如應用現代化燃油應用技術，保證燃油的高效應用，以此達到節能的目的。最后，重視能源循環應用技術，例如回收廢棄再利用技術以及分離廢棄物再利用技術等，從而起到綠色船舶節能設計的優化和完善。

2.3綠色材料的應用

（1）新型環保涂料。即采用低污染、省資源、低能耗的綠色涂料。船舶外板水線以下涂料，應用具有只驅趕不殺滅海洋生物的性能，既能防止海洋生物附著又不污染海洋的綠色環保涂料。新型涂料不僅具有一般保護作用，還具有減阻性能，壓載艙新型涂層可實現減少噴涂次數而達到膜厚要求。

（2）焊接材料。原始焊接材料中存在大量的助焊藥劑，并且助焊藥劑往往需要在高溫環境下進行，將會使得部分有害氣體揮發到空氣中，給施工人員的身體造成一定影響，并導致環境污染。而在綠色制造理念的作用下，在進行綠色船舶結構設計的過程中，選擇的焊接材料應該具備低煙低毒特性，并應用現代化的焊接方式和工藝，將焊接材料自身的作用和功效充分發揮。

（3）絕緣材料。在我國船舶工作中，應用的傳統絕緣材料一般以玻璃棉、礦棉等材料為主，這些傳統絕緣材料在舍棄之后，無法全面處理和降解，給周圍土壤以及水源等帶來嚴重影響。因此，不可在綠色船舶設計中運用該項絕緣材料。在綠色船舶絕緣材料選擇的過程中，應該注重對絕緣材料環保性以及技術性的思考，盡量選擇現代化環保絕緣材料，以保證船舶工程框架滿足綠色環保設計需求。

2.4船舶標準及模塊化設計

（1）船舶標準化設計。采用這一設計模式可以實現船體結構的優化設計。在選用船舶工程構件上，根據規范標準進行嚴格選擇，能夠防止由于不科學采用而產生的浪費和消極影響，而且標準化采用零部件及材料能夠最大程度發揮其自身特性，對于材料相互銜接運用有著積極作用，從而促進船體結構的優化設計，最大化資源利用率，符合節能環保的設計理念。

（2）船舶模塊化設計。綠色設計過程中采用模塊化設計對于提高工作效率和質量有著很大的作用。由于逐一進行分裝的過程中會消耗大量的人力、物力，影響設計成本，而模塊化設計能夠有效解決這一問題，促進人盡其能、物盡其用，同時能夠緩解噪音污染現象，有助于設備實現及時更新，實現資源優化整合，最終達到船舶設計綠色化發展的目的。

2.5實現綠色船舶要以綠色船舶制造工藝為基礎，綠色船舶制造工藝和綠色船舶制造有著較大的關系。由于CSR（國際船級社協會的共同結構規范）和HCSR（散貨船、油船協調共同結構規范）等對結構的要求較高，會增加制造船舶的經濟成本和原材料的浪費，需要利用綠色船舶設計工藝，也就是輕量化設計技術。例如在各個區域大力使用高強度鋼來減輕船舶結構重量，且要優化船體結構中的肋距或縱骨距，對各個疲勞節點進行有效地輕量化創新來降低船體結構的重量，且能保證船舶結構的安全性，該工藝既可以滿足對船舶結構性能高的要求，還做到了節能環保。

3綠色制造工藝的應用

3.1工藝模擬制造

在制造綠色船舶的過程中，工藝模擬制造一般用于水火彎板等加熱加工過程中。而在傳統的船舶制造工藝中，采用先實驗后模擬的做法，而在綠色船舶制造中利用工藝模擬可以在制造前獲得各個機構的參數，從而確定船舶的生產參數，既可以提高生產效率，還可以節約材料的浪費，同時還可以提前發現生產中的不足，及時進行補救，從而提高船舶的質量。通過三維模擬圖，可以更為清楚地找到工藝設計參數，進行詳細模擬與設計，不僅增強了設計精度，也降低了多次設計制造造成的環境污染與影響。

3.2綠色焊接技術

在船舶制作過程中起到關鍵作用的是焊接，焊接技術的好壞直接關系到船舶的質量。在綠色船舶制造技術中使用綠色焊機技術也可以較大程度地改善船舶制造業中存在的問題。目前在船舶制造業中，綠色焊接技術是指利用綠色環保焊接的方式去焊接和制造綠色的船舶，從而實現在綠色船舶領域內節能環保的目標。綠色焊接技術的高效焊接工藝利用熔化極氣體保護焊，在焊接過程中有效地降低了煙塵的排放，也是一種易掌握、高效率、節能的機械焊接工藝。此外，在綠色焊接技術中還有較多的焊接工藝既可以提高焊接質量，也可以達到環保節能的效果。同時，利用機械化的焊接方式可以較大程度提高工作效率，從而提高焊接自動化程度。這樣的焊接方式較大程度地提高了焊接效率和焊接質量，也為實現綠色船舶制造提供了保障。

3.3精度造船技術

當下，在綠色船舶制造的過程中，采用精度造船技術可以較大程度地做到節能和環保。精度造船技術可以使船體的建造參數更加標準，以先進的技術和工藝為船體各個部件進行精度制造，降低返工和后期修改的工作，一定程度上可以降低制作船體材料浪費，從而實現以綠色環保來發展船舶制作業。

結語

在進行船舶設計制造的過程中，會消耗大量能源，同時會給周圍環境帶來嚴重污染。為了給人們營造良好的生態環境，就要把綠色制造理念運用到船舶設計中，在減少能源消耗的基礎上，提升制造效率和水平。

參考文獻

[1]劉時進.綠色制造工藝在船舶結構中的應用[J].綠色科技，2018（16）：271-272.

（作者單位：1.大連中遠海運重工有限公司;2.大連大山結晶器有限公司;3.展翔海事（大連）有限責任公司船業分公司）