王 威
大连中远海运川崎船舶工程有限公司 辽宁省大连市 116052
摘要：近些年，我国的船舶工程建设的发展迅速，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是十分必要的。
关键词：船舶结构设计；绿色制造工艺；应用
引言：
随着现代社会进程的加快，经济发展也日益加快，但是由于发展方式过于粗放，所带来的问题日益增多，诸如能源更加匮乏，环境污染也更加严重，导致社会经济也相应受到制约。对于船舶航运业来说，严重的环境污染问题受到国际的广泛关注，如何能够在船舶的建造过程中降低污染以及燃油消耗量，实现绿色船舶的节能环保作用，是需要研究的重点内容。本文针对船舶制造过程中绿色制造工艺技术的具体应用进行分析，以求能够提高船舶的稳定性，保障船舶制造的性能。在此基础上，研究绿色制造工艺在船舶结构中的设计以及具体应用方式，制造出更稳定、更快速的船舶，以下主要围绕绿色船舶的基本内涵展开简单的分析与探讨。
1绿色船舶发展现状
目前，绿色船舶的发展主要反应出以下特征：1）电气设施绿色化。在科学技术日益创新的背景下，船舶内所使用的电气技术、通信技术等也在发生日新月异的变化。现阶段，绝大部分船舶已完成自动化的改造，能够利用各类自动化体系，进而实现对于船舶各类电气设施的精准调控。将船舶内各式各样的电气设施与集控平台相连，操作者能够经由此集控平台对船舶内的任何电子设施进行控制，出现突发状况或者做出不当操作时，可通过此平台及时、妥善化解。2）燃料绿色化。伴随绿色发展理念日益深入人心，船舶用燃料也日趋绿色化。近几年，船舶使用最多的燃料当属LNG燃料。相较于天然气来说，LNG燃料的体积仅仅只有其1/600，该燃料还具备无腐蚀性、无毒、无味等诸多特征。将此类燃料用于船舶中能够减小燃料的整体重量，可大幅提高燃料的存储数量，大大减少船舶运行中向外排出的气体，在一定程度上也降低了船舶运行的成本费用。除重量比较轻的优势以外，其产物危害性也远小于传统燃料。
2船舶结构优化设计常用方法
2.1经典优化设计方法
1960年，L.A.Schmit提出了用于结构优化设计的数学规划方法；提出在对结构进行优化设计的过程中，需要将限定尺寸要求的优化设计问题转化为目标函数求极值的数学问题。此方法很快就获得了其他专家的认同和赞赏。1966年，D.Kavlie等率先把数学规划法运用到船舶结构设计过程中，开启了船舶结构设计的“新时代”。20世纪70年代末，我国开始对船舶结构设计方法进行探究，探索出潜艇和船舶在框架、中剖面、圆柱形耐压壳、板架等结构的优化技术。船舶结构是较为繁杂的板梁组合架构，对于使用、受力等有着极高的要求，因此在船舶结构优化设计过程中，会牵扯到很多约束条件和设计变量，相关工作难度较大。分级优化设计方法正是在此前提下形成的，基本原理为：最佳配置第1级的所有材料，优选第2级的结构尺寸；每级还可按照实际状况区分为大量的子级。两级最终经由协调变量迭代，将优化问题转化为原问题。分级优化方法的使用，有效处理了船舶结构优化设计过程中所遇到的船舶框架、剖面结构等若干问题。
2.2全局优化方法
全局优化法属于比较常见的非线性优化搜索方法，其根本优势就是具备较好的全局收敛性，有助于寻找所求问题的全局最优解。
陈龙等为了加强车辆系统的稳定性，创建了车辆5自由度动力学模型，将悬架阻尼和刚度当作优化设计的变量，采取全局优化方法对其实施优化设计，结果表明：优化以后的结构可以使得车辆系统在各种车速下都表现出比较好的稳定性，乘坐舒适性大幅度提高。耿瑞光等为改善局部优化存在的不足，将全局优化方法运用到船舶轴系结构的优化中，结合使用有限元方法与多提系统动力学，创建起“波浪激励-船-轴系”互相影响的优化模型，同时对其实施优化设计，获得了比较好的效果。
3船舶结构设计中绿色制造工艺的应用
3.1绿色焊接工艺的应用
1）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。2）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。3）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。
3.2重视绿色涂装工艺的具体应用
在绿色环保涂料的选择方面，应当选择更加合适的绿色涂料，绿色涂料会直接影响到船舶制造中的环保效果。选择有针对性的绿色环保型涂料，可以思考选择厚膜涂料，控制涂装的次数；选择万能型的底漆来简化涂装的程序，并保证涂装的具体效果，进而能够达到在船舶制造过程中的绿色、环保性要求特点。在环保作业方面，应当体现出全面性以及高效性，环保理念应当贯彻整个船舶制造工艺过程的始终。通过船舶制造模块的划分、重视涂装工艺的运用、调整涂装工艺的动态，充分利用绿色环保的涂装材料来开展涂装环保作业，从而推动船舶行业的健康长远发展。
3.3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。
结束语：
船舶结构优化设计在提高船舶制造效率和质量方面，起到着无可替代的重要作用。当前，船舶结构设计常用的优化方法主要有经典优化设计方法、全局优化方法、启发式优化方法、多目标模糊优化方法以及知识工程优化方法等。未来，应开发出更多的船舶结构优化方法，不断优化船舶的结构。
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