淺析綠色制造在船舶結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

劉可

摘 要：著節(jié)能減排理念的不斷深入，以及研究力度的持續(xù)加大，船舶整體設(shè)計(jì)、建造技術(shù)各個(gè)方面的均得到有效提升，在船舶的制造過程中，綠色制造工藝可以使船舶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造等方面達(dá)到環(huán)保的高要求，從而制造出低污染、低能耗等綠色船舶。

關(guān)鍵詞：色制造；船舶結(jié)構(gòu)；

1綠色船舶的特點(diǎn)

1.1技術(shù)先進(jìn)性

綠色船舶對(duì)于技術(shù)的要求較高，先進(jìn)技術(shù)能夠確保綠色船舶的實(shí)效性，故綠色船舶工程往往應(yīng)用國(guó)內(nèi)外比較先進(jìn)的技術(shù)，能較明顯地呈現(xiàn)出技術(shù)先進(jìn)性的特點(diǎn)。技術(shù)先進(jìn)性要求船舶在設(shè)計(jì)與制造時(shí)，采用的技術(shù)能夠確保船舶實(shí)現(xiàn)性能高效、安全，保證船舶符合國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，保障綠色船舶產(chǎn)品能夠具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

1.2現(xiàn)代性

綠色船舶的術(shù)要求相對(duì)嚴(yán)格，現(xiàn)代化技能的應(yīng)用可以保證綠色船舶的時(shí)效性，以此在進(jìn)行綠色船舶制造過程中，需要把現(xiàn)代化技術(shù)運(yùn)用其中，使其具備較為顯著技術(shù)性和現(xiàn)代性。技術(shù)性和現(xiàn)代性需要在進(jìn)行船舶設(shè)計(jì)以及制造過程中，應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)可以保障船舶具備較強(qiáng)的時(shí)效性和安全性，滿足國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證綠色船舶制造產(chǎn)品含有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

1.3經(jīng)濟(jì)合理性

船舶業(yè)要持續(xù)發(fā)展，必須重視其經(jīng)濟(jì)效益，故綠色船舶需要注重成本的核算，關(guān)注船舶的使用壽命和成本。只有高效控制綠色船舶的制造成本，才能規(guī)劃出符合用戶需求的合理使用價(jià)格，保證綠色船舶具備預(yù)期價(jià)值，并確保綠色船舶創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

1.4環(huán)境協(xié)調(diào)性

綠色船舶具備節(jié)約能源與資源、保護(hù)員工與環(huán)境等方面的環(huán)保特性，這些環(huán)保特性伴隨著綠色船舶的整個(gè)生命周期，故生命周期不同階段的環(huán)保特性需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得綠色船舶具備環(huán)境協(xié)調(diào)性的特點(diǎn)。

2船舶結(jié)構(gòu)中綠色制造工藝設(shè)計(jì)思路

2.1優(yōu)化船舶推進(jìn)系統(tǒng)

在船舶結(jié)構(gòu)中增加綠色制造工藝可以從優(yōu)化船舶推進(jìn)系統(tǒng)著手，按照船舶制造業(yè)中現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)和推動(dòng)器進(jìn)行重新組合，按照每艘船的類型進(jìn)行匹配，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)化船舶推進(jìn)系統(tǒng)。如淺水的快速船需要的推進(jìn)系統(tǒng)是重量和功率比值小的；而載客類型的船要按照其載重量和乘客的需求進(jìn)行匹配推進(jìn)系統(tǒng)，一般會(huì)選用柴-燃-點(diǎn)聯(lián)合的推進(jìn)系統(tǒng)，既可以減小噪音，提高乘客的舒適度，還可以提供船只的所需動(dòng)力。此外，為船舶挑選最合適的推進(jìn)裝置不僅要考慮內(nèi)在因素，對(duì)其相關(guān)的外在因素也需要考慮，如主機(jī)效率、水漿的動(dòng)能以及發(fā)電等設(shè)備都要選用節(jié)能環(huán)保的裝置，才能做到優(yōu)化船舶推進(jìn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)綠色船舶的目標(biāo)。

2.2優(yōu)化船舶節(jié)能體系

船舶綠色設(shè)計(jì)應(yīng)增加節(jié)能理念，需要做好以下方面，即：（1）重視能源創(chuàng)新，如提高風(fēng)能、水能等可再生能源的利用率，使自然能在綠色船舶結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作用；（2）合理運(yùn)用方法，提高船舶綠色設(shè)計(jì)的科學(xué)性。改進(jìn)船舶結(jié)構(gòu)推進(jìn)方式，采用節(jié)能環(huán)保的方法提高船舶推進(jìn)速度；（3）為提高船舶燃油利用率，可采用先進(jìn)的相關(guān)技術(shù)處理船舶燃油，提高其利用率，避免浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。環(huán)境保護(hù)；（4）為了提高船舶的可再生或循環(huán)利用效率，一些廢棄物可以通過特殊處理進(jìn)行再處理，利用此優(yōu)化船舶節(jié)能設(shè)計(jì)。

3船舶結(jié)構(gòu)中綠色制造工藝的有效應(yīng)用

3.1 船舶綠色設(shè)計(jì)

綠色設(shè)計(jì)是船舶綠色制造的前提，是船舶綠色制造的基礎(chǔ)，沒有綠色設(shè)計(jì)就不能實(shí)現(xiàn)船舶的綠色制造。船舶綠色設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)船型、結(jié)構(gòu)、材料、節(jié)能等幾個(gè)方面，當(dāng)前這些領(lǐng)域都做了很多嘗試。比如，艙室使用絕緣材料，選用對(duì)環(huán)境污染小的低毒、低煙的環(huán)保型焊絲，這些都是船舶綠色設(shè)計(jì)要考慮的重點(diǎn)問題，在綠色設(shè)計(jì)中就應(yīng)該確定下來，然后船舶制造過程中按照綠色設(shè)計(jì)去生產(chǎn)加工。由于 CSR 和HCSR 對(duì)大型結(jié)構(gòu)要求越來越高，為滿足要求船舶結(jié)構(gòu)重量逐漸增大，不及增加了成本，也會(huì)造成生產(chǎn)材料的增加與浪費(fèi)。對(duì)此，在綠色船舶制造中可以采用輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)，如合理布局優(yōu)化不同區(qū)域的縱骨間距和肋距，并對(duì)縱骨疲勞節(jié)點(diǎn)形式等進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，大量使用高強(qiáng)度鋼，以減輕船舶結(jié)構(gòu)本身的重量，既能保證船舶本身結(jié)構(gòu)安全，又能減少材料消耗，達(dá)到節(jié)能降耗作用。

3.2各種清潔能源的使用

綠色船舶可以充分利用各種清潔能源、可再生能源，包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、波浪能等。太陽(yáng)能是先將船帆上設(shè)置太陽(yáng)能電池板，無需風(fēng)力推進(jìn)，可以調(diào)節(jié)帆的方向和角度，獲得更多的太陽(yáng)能。太陽(yáng)能被轉(zhuǎn)換成電能，充分利用它。風(fēng)能直接從帆上收集，帆是由輕質(zhì)合成材料制成的，帆可以向上折疊，向外折疊，旋轉(zhuǎn)桅桿頂部，調(diào)整角度，使其保持在最佳位置，充分吸收其牽引和提升力產(chǎn)生的風(fēng)能。波浪能是通過科學(xué)獲得的。減搖鰭將波浪、減搖鰭和船舶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來，將波浪能量轉(zhuǎn)化為各種形式的能量，包括電能、機(jī)械能等，并能不斷促進(jìn)船舶的運(yùn)行。

3.3綠色船舶的焊接技術(shù)

焊接在船舶綠色制造技術(shù)實(shí)際開展過程中占有重要地位，在某種程度上影響著船舶總體生產(chǎn)質(zhì)量。在船舶制造過程中合理選擇焊接方式，如高效的焊接工藝、裝備以及焊接電源等，不僅有助于船舶生產(chǎn)制造作業(yè)的順利開展，且符合21世紀(jì)新時(shí)期背景下綠色生產(chǎn)理念。以高效焊接工藝為例，生產(chǎn)作業(yè)的開展選擇熔化極氣體保護(hù)焊，操作極為便利，加工效率相對(duì)較高，可以在完全機(jī)械化條件下快速完成焊接工作，焊接過程中煙塵產(chǎn)生幾率較小。

3.4新型材料

在綠色制造中使用節(jié)能材料是打造綠色船舶的一種主要方式。當(dāng)前，船舶綠色制造中普遍使用的節(jié)能材料有耐腐蝕鋼板和鋼管、新型涂料等。在傳統(tǒng)船舶生產(chǎn)制造中，常用礦棉、玻璃棉等材料作為船室材料，雖然此類材料具有良好的防火、保溫和可加工性，但是由于可降解性不佳，廢棄后易產(chǎn)生環(huán)境污染等問題，其應(yīng)用效果受到了一定質(zhì)疑。對(duì)此，需要大量應(yīng)用新型節(jié)能、環(huán)保材料，適應(yīng)船舶綠色制造需要。第一，耐腐蝕鋼板或管子。此類材料在船艙區(qū)應(yīng)用較多，可以增加船艙耐腐蝕性，簡(jiǎn)化生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，極大的降低了材料浪費(fèi)；第二，新型涂料。新型材料的使用能夠保護(hù)船體，減少船體阻性，同時(shí)涂刷次數(shù)較之過去相比也有減少，但膜厚符合船舶設(shè)計(jì)要求。

4綠色船舶技術(shù)發(fā)展的重要意義

綠色船舶技術(shù)的發(fā)展對(duì)海洋生態(tài)乃至自然界的和諧都具有重大意義。我們只有更多的重視環(huán)境，才能夠避免污染帶來的災(zāi)難。與此同時(shí)，這對(duì)于船舶技術(shù)本身也是一次歷史性的突破和決定性的考驗(yàn)。只有在技術(shù)上成為海上運(yùn)輸?shù)膹?qiáng)者，才能在海上貿(mào)易中獲取更多的機(jī)會(huì)。因此綠色船舶技術(shù)的發(fā)展是一種必然的趨勢(shì)，更是我們?nèi)祟愒诮煌ㄟ\(yùn)輸方面的一個(gè)偉大事業(yè)。

總結(jié)：船舶工業(yè)綠色化發(fā)展已經(jīng)成為今后船舶工業(yè)必然的發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)按照綠色節(jié)能原則，并要結(jié)合節(jié)約、節(jié)能化的管理模式，打造出節(jié)能環(huán)保型船舶，確保海上運(yùn)輸發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間達(dá)到平衡狀態(tài)，能夠最大限度降低對(duì)自然環(huán)境的破壞。

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