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摘要：本文针对甲板机械轻量化设计工作进行了一系列分析和阐述，基于更加先进的计算机应用技术以及现代工程设计理论的双向推动下，船舶甲板机械的设计工作正在不断朝着轻量化设计方向上不断发展。因此，本文针对甲板轻量化设计理论进行了介绍，并且建立起了甲板轻量化设计工作标准方案，推动我国船舶制造业的快速发展。
关键词：甲板机械；轻量化；设计
由于船舶结构构成相对比较复杂，甲板机械是其中非常重要的构成环节，是保证船舶正常运行和使用的重要基础。通常情况下，船舶在停靠码头过程中需要进行大量的货物装卸，并且旅客上下轮船也需要各种机械装置以及设备。其中比较常见的甲板机械设备主要包含了船舶舵机、起锚机、起重机等大型作业机械设备。在传统的船舶设计工作中，甲板机械设备的重量相对较大，进而会在很大程度上加大了船舶的负载量。随着我国各项科技技术的不断向前发展，有效结合现代机械化设计工艺，要求在船舶的设计和制造工作中，对甲板机械的设计工作也提出了一系列优化要求，其中甲板机械的轻量化设计理念，受到了各大船舶生产单位以及相关工作单位的高度重视，通过甲板机械的轻量化设计，可以有效降低船舶自身的荷载大小，降低了不必要的能源消耗量。
1.甲板机械轻量化设计方法分析
在船舶甲板的机械轻量化设计工作中，重点针对材料轻量化以及制造轻量化作为主要的设计工作内容，最终的目标是实现甲板机械设备的重量降低、性能提高以及整个成本得到有效的控制，具体的设计方法包含了以下几种：
1.1优化设计法
优化法是甲板机械清理量化设计工作中的重要方法，在设计工作中需要对先进的计算机技术以及数学模型技术之间进行合理使用。通过确定甲板机械设备的重要参数，建立起相应的数学分析模型，对甲板机械结构进行合理的调整，使得机械夹板的使用质量、成本投入以及整体的承载能力都得到明显的提升。现阶段，优化法已经成为甲板机械轻量化设计工作中的重要方法，同时也可以有效解决轻量化设计工作中的一些复杂性问题，提高了社区工作人员的设计工作效率和质量{1}。
船舶甲板机械轻量化设计工作，首先需要以机械设备的重量优化作为主要的设计工作环节，要有效考虑到甲板机械的使用性能、成本投入、生产工艺流程以及后续的维护保养等多方面影响因素。通过使用多目标的优化设计方法，对机械轻量化设计工作方案进行有效选取，对优化设计工作中的主参数进行合理匹配，并且要做好传动文件的设计以及布置等多方面工作，有效保证甲板机械的多目标设计工作得到合理的优化，不断提高甲板机械产品的使用性能，降低机械产品的生产制造成本。在后续的机械产品的使用过程中，具有更加良好的通用程度，以此来有效满足不同客户的使用工作要求。
1.2有限元法
在甲板机械轻量化设计工作中，通过有限元法的使用所表现出的优势非常明显。在设计工作中可以实现更加全面和多种工况相互之间的组合与衔接，通过静力、动力以及非线性条件的分析处理之后，对复杂的机械结构进行自由组合和设计，并且在整个机械轻量化的设计过程中，为工作人员提供出了更多的选择工作方案。通过有限元法的使用，在自由度系统的分析工作中具有非常明显的效果，可以对产品的使用结构边界条件进行更加精确的定位和计算，并且通过有限元软件的使用，可以为甲板机械设计工作人员，提供出更多符合实际的机械构成情况，同时在软件内部配备了非常丰富的动态图形显示功能效果。通过合理调整和优化机械设计工作方案，保证整个甲板机械的轻量化设计更加贴合实际，将各个不同环节的机械材料作用发挥到最佳，不需要降低甲板机械产品的不必要重量，实现了甲板机械的轻量化设计工作效果。
1.3模块法
在模块化设计工作中，主要是将甲板机械设备当中的一些基础构成单元，通过不同的组合方式形成各种不同的产品结构，以此来满足不同用户的多元化需求。模块法设计方式主要是以甲板机械的使用功能不同来作为划分基础，将同一种功能的基础单元，几种复合型单元设计成具有不同用途以及具有不同功能效果的甲板机械模块，这些机械模块需要具有相同的连接要素，相互之间可以实现互换适用于不同甲板机械的模块组合，同时也可以形成不同类型与规格的通用型甲板机械设备。因为，模块化设计工作可以有效保证甲板机械的零部件具有良好的互换性，整个设计时间相对较短，大大降低了甲板机械产品的生产成本提高了，产品的生产质量与效率，同时还可以有效满足不同用户，对不同甲板机械设备的需求，实现了最佳轻量化配置[2]。
当前我国各大船舶制造领域当中，针对甲板机械的设计方式通常都采用比较传统和单一的设计理念，通过单型号单规格对应单个船只的设计制造方式，整个产品的通用程度明显不足并且重量较大，甲板机械产品的管理工作比较复杂、生产周期较长、前期的成本投入量较大。而通过模块化的设计工作方式，节省了大量的人力、物力和财力，同时整体到甲板机械设计，实现了轻量化的优势，所获取的经济效益非常明显。
2.甲板机械轻量化设计应用实例
2.1锚机优化方案
随着我国船舶制造技术的整体发展速度不断加快，船舶的整体建造逐渐朝着大型化的方向的发展，进而对甲板机械产品的生产也提出了更高的要求。以船舶的锚机设计工作为例，如果通过使用应力法来进行设计，墙架的结构设计厚度越来越大，进而锚机的重量也随之提高，整个锚链轮显得非常笨重，这种传统的设计方式所表现出的弊端越来越明显。通过使用更加先进的轻量化设计工作方法，在锚机的设计工作中有效使用了更加先进的计算机分析软件，对锚机各个环节的零部件尺寸大小进行了合理的优化，有效保证产品的结构构成更加紧凑结构设计更加科学合理，进而达到了良好的轻量化设计工作效果。比如，墙架的结构需要充分考虑到材料的实际等级、材料重量以及材料的制造成本工艺等，有效实现成本效益最大化[3]。
2.2绞车齿轮箱优化方案
在船舶的齿轮箱设计工作中，齿轮系统结构是其中非常重要的构成环节，齿轮传动工作过程中，箱体会承受相应的传动荷载，会产生较大的变形与应力作用，有效使用有限元分析软件，可以对齿轮箱结构的定力大小进行优化和设计，保证齿轮箱的运行效率更高工作更加稳定。通过这一优化设计方法，充分保证了齿轮箱的整体使用效果，齿轮箱的重量明显降低同时箱体的结构厚度也有着明显的缩减，实现了轿车齿轮箱结构的轻量化设计效果，大大提高了齿轮箱的工作综合性能。通过轻量化的甲板机械设计方式，有效降低了船体在运行过程中的自重大小，节省了不必要的能源消耗，提高了船舶运输的整体质量和稳定性。
3.结束语：
由此可以看出，在船舶甲板机械设备的设计工作中，通过轻量化设计工作方式，大大提高了甲板机械设备的生产成本。通过更加先进的计算机软件分析和研究，对一些不必要的生产环节进行了优化，缩减了甲板机械设备的多余材料消耗量，实现了轻量化的设计工作效果，推动我国船舶产业的长远稳定发展。
参考文献：
[1]谢健，刘孟云.甲板机械轻量化设计技术研究[J].中国水运（下半月），2019，19（11）：7-8.
[2]沈晓迪，赵欣，王智远.超大型散货船货舱结构轻量化设计研究[J].船舶，2018，29（S1）：173-180.
[3]张彦儒. NURBS流曲线研究及船体曲面轻量化设计[D].大连理工大学，2018.
[4]师亮. 铰接履带车车体结构的强度分析及轻量化设计[D].吉林大学，2018.