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绿色制造工艺在船舶结构设计中的应用

发表时间：2021/6/3 来源：《基层建设》2021年第2期作者：张宇鹏

[导读] 摘要：科技的发展，各领域的技术水平逐渐提高，信息技术应用更加广泛的今天，人们的环保意识不断提高，世界各国对“节能、减排”高度的重视。

        广船国际有限公司广东广州 511462
        摘要：科技的发展，各领域的技术水平逐渐提高，信息技术应用更加广泛的今天，人们的环保意识不断提高，世界各国对“节能、减排”高度的重视。当前，绿色制造技术已比较成熟，且广泛应用于各个领域中。绿色制造技术在船舶结构中的运用有助于提高船舶建造的效率，助力船舶行业的高质量发展。基于此，本文就绿色制造技术在船舶结构中的运用进行深入研究。
        关键词：绿色制造工艺；船舶结构设计；应用
        引言
        基于现代化产业之中智能化科技的应用和发展，现代化船舶制造业也要朝着智能、绿色的方向转变。就目前的实际发展情况分析，配合上未来的改革，相关政府部门需要加大投资力度，引导船舶制造业与现阶段的先进绿色材料以及高科技结合起来，在提升现有水平的同时促进国际市场地位的全面提高。
        1船舶结构优化设计简介
        所谓“船舶结构优化设计”，是在符合船舶刚度、强度、频率以及稳性等约束的要求下，利用数学方法与计算机编程，针对船舶的尺寸、形式以及布局等实施优化，确保船舶结构的布局和重量等达到目标值的技术。船舶结构优化设计，是以水介质耦合动力学、船舶结构等专业理论为基础，用于提高船舶的结构安全性以及运动性能等，最终目标在于追求重量的最小化，达到最佳的静力或者动力形态特征，开发及制造出最科学的船舶结构尺寸和形式，在符合各项要求的前提下得到工艺性能、力学性能、应用性能和经济性能等更强的船舶结构方案。
        2绿色制造工艺在船舶结构设计中的应用
        2.1绿色设计工艺的应用
        绿色设计工艺在船舶结构中的运用，有利于提高船舶结构的合理性和科学性。对于绿色船舶来说，要做的是选择使用绿色、环保的材料。比如：在对船舶内室进行设计时，应当选择无任何毒害作用、绝缘性能极强的材料，这需要船舶结构设计人员在设计过程中给予高度关注。在船舶结构设计结束以后，应当根据绿色化设计来予以制造。因为HCSR、CSR等对于船舶结构有着异常严格的需求，船舶结构所需的材料较多，采用绿色制造工艺就能够减少材料的使用，从而提高其经济性。
        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选择绿色环保价值更高的原材料
        通常来说，我国在船舶制造工程中所使用的涂装材料会对水体、环境以及人体产生一定的影响，尤其是针对涂装钢材进行的沉浸处理，之后再对处理后的钢材进行二次涂装工作，整个涂装工作进行的过程体现出复杂性的特点，与此同时还会存在一定的资源浪费及环境污染现象，影响到涂装材料的使用价值。在此基础上，要求能够尽量使用更加先进的涂装材料，减少对环境和水体的危害，实现可持续发展的要求。

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传统的船舶制造过程中使用的焊接材料含有一些助焊药剂，这部分助焊药剂会在高温焊接作业中挥发到空气中，影响到作业人员的身体健康，并对环境造成污染。在绿色船舶的设计过程中，应当尽量减少使用焊接材料对环境造成的污染，并利用更加先进的焊接技术，配合环保的焊接材料，发挥出环保的作用。在船舶设计过程中所使用的传统绝缘材料通常是玻璃棉以及矿棉等，这些绝缘材料在废弃之后进行降解处理的水平并不高，会对土壤以及水源方面造成污染。在选择绝缘材料时，应当考虑到绝缘材料的环保性，尽可能地使用更加先进的新型环保绝缘材料，减少产生的污染。
        2.4绿色焊接工艺的应用
        1）选用性能强的焊接电源。伴随国内科学技术的快速进步，焊接电源反映出较高的节能性。相较于传统电源，性能强的焊接电源无论是在节能层面、又或是在环保层面，都有着十分明显的优势。此种类型的电源还能够与信息技术融合使用，赋予其现代化和信息化的特征，确保船舶焊接的精准性，增强焊接质量。2）选用性能强的焊接设备。在船舶焊接过程中，焊接设备起到无可替代的作用，需重视对焊接设备的选用。相较于传统设备，性能强的设备在环境保护及能源节约方面有着巨大的优势，具有较高的焊接效率和质量，从而在船舶结构中有着异常广泛的运用。3）选用性能强的焊接技术。从焊接技术角度来看，其直接决定着焊接的质量，在船舶结构中应选用性能较强的焊接技术，以确保船舶焊接的整体质量。对于性能强的焊接技术而言，能够在很大程度上缩减焊接程序，大大减少对于能源的使用，此种工艺在船舶结构中有着大量的应用。
        2.5绿色无码工装
        绿色无码工装采用专用工装件对合龙缝进行调平作业。此工装件的特点是在不需要焊接的情况下进行智能化调配，连接焊接两端的母材，并能够对焊接缝两端的高低差进行矫正，其目的是减少分段总装在装配过程中使用装配马板焊接对母材带来的破坏，同时降低对装配马板焊接磨补的作业，提升施工效率，减少材料消耗。无码拼装造船优化专利如下：1）潜艇组合肋骨腹板、面板相对位置调节无码工装专利；2）调节潜艇肋骨与壳圈垂直度的无码工装专利；3）潜艇壳圈合龙调节板壁差的无码工装专利；4）潜艇壳圈套装肋骨的无码工装专利；5）一种结构对接工艺装备专利；6）潜艇组合肋骨腹板、面板角度调节无码工装专利；7）潜艇、船舶用钢管调平无码工装专利；8）潜艇船舶T型材合龙调平无码工装专利；9）潜艇壳圈对接无码工装；10）潜艇、船舶用球扁钢调平无码工装专利；11）潜艇组合肋骨制作无码工装专利。针对CO 2陶质衬垫单面焊焊接工艺方法，装配对焊件定形固定的焊接工作，现采用在焊缝坡口内进行定位的方法，即取消马板固定而采用直接在焊缝内进行定位焊，包括1道打底焊和2道填充焊，共3道焊，结合定位焊和焊接2个过程。也可取消定位焊，使用绿色工装将整条焊缝全部装配矫正完毕后一次焊接完成的方法。其优点在于省去了定位焊缝两头都需打磨的工作量，现只需对每段焊缝的起弧处进行打磨，并且减少了焊缝的接头数量。装配工装之间间距在500 mm～600 mm（视钢板平整度情况而定），装配完成后，先焊接①段位置，完成打底层和填充1层，即工装1和工装2之间。然后拆除工装2并对起弧处进行打磨，接着焊接②段位置，完成打底层和填充1层。然后拆除工装3并对起弧处进行打磨。依次类推，直至整条焊缝都完成打底层和填充1层的焊接，接着可以采用埋弧焊完成剩余的焊接工作。无码工装工具的整套工装主要由螺纹压杆、插板基座、调整销、旋紧杆等组成，应用杠杆原理，在不需要焊接的情况下连接焊缝两端的母材，并对焊缝两端的高低差进行矫正。
        结语
        在船体结构设计和建造的过程中，相关工作人员需要加强对一些绿色环保问题的关注以及重视，结合实际设计和建造需求来开展工作，对以往工作理念进行不断的优化和调整，更加贴合与船体结构设计和建造的要求，从而使得整个船体结构能够具备安全性、环保性和稳定性的特征，推动我国船舶制造行业的良好发展。
        参考文献：
        [1]蓝晓平.绿色制造工艺在船舶结构中的应用探讨[J].华东科技（综合），2019，（12）：1.
        [2]钱炜.绿色制造工艺在船舶结构中的设计及应用[J].信息周刊，2019，（07）：1.