淺析船舶焊接與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

董立燦

（中船澄西船舶修造有限公司，江蘇 江陰 214433）

目前，經(jīng)濟(jì)朝著全球化的趨勢(shì)發(fā)展，要想促進(jìn)我國(guó)船舶行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，提升核心競(jìng)爭(zhēng)力，就需要重視船舶焊接技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將智能化作為持續(xù)發(fā)展方向，積極創(chuàng)新焊接技術(shù)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。除此之外，要想促進(jìn)我國(guó)造船業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，就需要加大投資力度，積極采用先進(jìn)的材料和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的工業(yè)生產(chǎn)，在新的時(shí)代背景下，造船行業(yè)正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，但也是發(fā)展的機(jī)遇，要想把握住這一發(fā)展機(jī)遇，就要對(duì)現(xiàn)有的船舶焊接技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化，以振興我國(guó)船舶工業(yè)。

1 焊接技術(shù)在船舶制造業(yè)中的重要性

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提升和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，船舶制造業(yè)朝著現(xiàn)代化、人性化的方向發(fā)展，對(duì)于船舶制造而言，焊接技術(shù)是不可或缺的，每個(gè)制造環(huán)節(jié)都需要廣泛應(yīng)用，焊接技術(shù)影響著焊接處焊縫接口的穩(wěn)定性，還會(huì)影響后期投入使用過程中船體的強(qiáng)度和韌性。因此，焊接技術(shù)的優(yōu)化，能顯著提升船舶的整體質(zhì)量。目前，船舶焊接中還存在著焊接不到位、易產(chǎn)生變形等問題，而針對(duì)這些問題解決方法有很多種，但要結(jié)合船舶的尺寸、構(gòu)造而決定，結(jié)合船舶的實(shí)際特征，個(gè)性化地進(jìn)行解決。

2 船舶焊接技術(shù)的優(yōu)化

要想船舶制造業(yè)更好地立足于國(guó)際市場(chǎng)，就需要對(duì)我國(guó)船舶焊接技術(shù)形成清晰的認(rèn)知，對(duì)發(fā)展情況進(jìn)行準(zhǔn)確把握，并細(xì)心地發(fā)現(xiàn)發(fā)展中的短板，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，向國(guó)際水平看齊，秉持著可持續(xù)發(fā)展的原則，朝著智能化、多樣化、低碳化發(fā)展，并研究出新型焊接材料，設(shè)計(jì)出符合時(shí)代潮流的內(nèi)部構(gòu)造。焊接技術(shù)的提升并不是朝夕就可以完成的，要積極研發(fā)、積蓄經(jīng)驗(yàn)。

2.1 更新船舶焊接技術(shù)

制約著船舶制造行業(yè)發(fā)展的就是現(xiàn)代化技術(shù)的支持，現(xiàn)如今，在進(jìn)行船舶制造時(shí)，焊接材料相對(duì)來說單調(diào)，這樣就影響了船舶生產(chǎn)的實(shí)際效率，所以船舶在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，不同企業(yè)的需求各不相同，船舶制造的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也就各不相同，這就需要船舶焊接技術(shù)朝著多樣化的方向發(fā)展，只有這樣，才能滿足船舶制造的需求，船舶制造模式推動(dòng)了船舶焊接技術(shù)的發(fā)展，要對(duì)船舶焊接工藝技術(shù)進(jìn)行持續(xù)的更新，以提升船舶制造業(yè)的發(fā)展水平。除此之外，在船舶制造和焊接過程中，類型、功能不同的船舶不能采取統(tǒng)一的焊接方式，要做到焊接的有針對(duì)性施工，這樣才能切實(shí)有效的保障焊接質(zhì)量，延長(zhǎng)船舶的使用壽命，促進(jìn)船舶功能的現(xiàn)代化、自動(dòng)化發(fā)展。

2.2 采取新型焊接技術(shù)和材料

為了有效提高船舶制造業(yè)的水平，一方面，要引進(jìn)先進(jìn)的焊接技術(shù)；另一方面，則是引入新的焊接材料，從這兩方面提升焊接水平。人們的物質(zhì)生活水平正在不斷提高，所以船舶質(zhì)量不僅包括船體強(qiáng)度和韌性，還包括內(nèi)部的舒適性和功能性，所以要想船舶制造符合需求，就需要使用先進(jìn)的焊接工藝和材料。目前，大多數(shù)造船廠都摒棄了傳統(tǒng)的焊接技術(shù)，采用平面分段裝焊模式。并擴(kuò)大造船過程中的焊接范圍到板材對(duì)接和平板層，為了提高焊接效率，采取了自動(dòng)化和半自動(dòng)化的焊接方式，也能降低勞動(dòng)強(qiáng)度，在步驟優(yōu)化方面，采取全新的氣電立焊工藝，使船舶外板上的合攏口焊縫質(zhì)量得到提升。最新的焊接方式是通過焊縫坡口背面貼陶質(zhì)襯墊的方式，也可以在背面使用水冷銅滑塊的方式使背部成形，新型的焊接技術(shù)既提高了焊接的質(zhì)量，還提升了焊接的速率，所以應(yīng)科學(xué)地運(yùn)用新型焊接技術(shù)。

2.3 保障焊接過程中的材料質(zhì)量

船舶焊接質(zhì)量的好壞直接影響著船舶的整體質(zhì)量，而焊接材料影響的則是焊接質(zhì)量，所以焊接材料也是不容忽視的，焊接質(zhì)量的提升，就是船舶整體質(zhì)量的提升。近年來，我國(guó)廣泛應(yīng)用的焊接材料使藥芯焊絲，這一材料有著較強(qiáng)的熔覆作用，在焊接結(jié)束后，需對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)觀察，確保焊接質(zhì)量滿足實(shí)際需求，并且焊接時(shí)沒有出現(xiàn)大量飛濺，那么焊接就是良好的。藥芯焊絲的作用較為獨(dú)特，能更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和半自動(dòng)化。要想提高船舶制造質(zhì)量，焊接材料必須充分重視起來，并將藥芯焊絲的方式和二氧化碳焊接技術(shù)相互結(jié)合，確保焊接質(zhì)量整體效果的提升。

3 船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的策略

船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)船舶整體質(zhì)量的影響不言而喻，是最核心的環(huán)節(jié)。在當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)下，船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)就是實(shí)用性、科學(xué)性，只有這樣，才能保障船舶成品的現(xiàn)代化、智能化和多樣化，滿足現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。與此同時(shí)，還要結(jié)合現(xiàn)代化發(fā)展需求對(duì)船體進(jìn)行構(gòu)造，預(yù)測(cè)好船舶制造過程中的工程量。例如，在進(jìn)行船舶制造時(shí)，船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)占比整體船舶制造工程量的1/3，船體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)涉及的領(lǐng)域較多，這就需要船舶設(shè)計(jì)人員有著十足的專業(yè)素質(zhì)，并且在進(jìn)行船舶制造時(shí)，船舶設(shè)計(jì)人員和施工人員要做好配合，對(duì)施工重點(diǎn)進(jìn)行側(cè)重，保障船舶施工和預(yù)期設(shè)計(jì)一致，在進(jìn)行施工時(shí)，要統(tǒng)籌各個(gè)部門，確保船舶制造的系統(tǒng)化、合理化。

3.1 采用遺傳算法來優(yōu)化船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在優(yōu)化船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，首先考慮的就是遺傳算法，這是最高效的方式之一。遺傳算法就是借助“染色體”篩選的理念，在遺傳算法的應(yīng)用時(shí)，假設(shè)問題的解是一群“染色體”，并這些假設(shè)防止在問題的真實(shí)情境下，結(jié)合實(shí)際的需求，秉持著適者生存的原則，對(duì)符合環(huán)境的“染色體”進(jìn)行復(fù)制，并通過交叉變異產(chǎn)生出更加適應(yīng)環(huán)境的“染色體”群，在進(jìn)化后，將其集中在最適合環(huán)境的“染色體”上，這就是問題的最佳解決方案。而對(duì)于船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，合理的運(yùn)用遺傳算法，就能對(duì)船舶結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，結(jié)合設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和相關(guān)知識(shí)，最重要的是參照當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需求，利用遺傳算法優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在多次操作和試驗(yàn)過程中，得出最佳的船舶模型，對(duì)船舶的細(xì)節(jié)問題徹底解決，并彌補(bǔ)以往設(shè)計(jì)中存在的不足。

3.2 合理運(yùn)用蟻群算法優(yōu)化船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

蟻群算法指的是主要通過觀察螞蟻演變得出的仿生型算法，這一算法也是較為高效的，合理地運(yùn)用這一方法可以對(duì)船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行持續(xù)的優(yōu)化，將蟻群算法和其他算法有機(jī)結(jié)合在一起，并一起應(yīng)用到船舶設(shè)計(jì)中，就能找出更合理的船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，將優(yōu)化船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這一過程比喻成蟻群尋找食物，最優(yōu)的路徑集合的螞蟻?zhàn)疃唷Ｏ噍^其他算法，蟻群算法最顯著的優(yōu)勢(shì)就是效率快且準(zhǔn)確率高。因此，合理應(yīng)用蟻群算法，能對(duì)船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行持續(xù)性的優(yōu)化，根據(jù)蟻群算法得出的信息，對(duì)路徑進(jìn)行有效評(píng)估和科學(xué)優(yōu)化，這樣得出的傳播結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最科學(xué)合理。

3.3 船舶主體結(jié)構(gòu)的持續(xù)優(yōu)化

要想提高船舶制造工業(yè)的整體水平，立足于國(guó)際市場(chǎng)，朝著先進(jìn)的造船水平方向發(fā)展，那么就需要對(duì)船舶設(shè)計(jì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，這一問題不容忽視。首先，對(duì)船舶振動(dòng)部位的頻率，要根據(jù)船舶運(yùn)行的需求做合理的調(diào)整，分理處船舶振動(dòng)的固有頻率和干擾頻率，并結(jié)合具體問題，進(jìn)行科學(xué)的具體分析，改善船舶主體振動(dòng)的問題，進(jìn)一步提高船舶整體水平。其次，對(duì)于船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化而言，另一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)就是船舶軸承剛度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，要想從根源上解決船舶振動(dòng)問題，就需要對(duì)軸承的剛度、慣性進(jìn)行重點(diǎn)的優(yōu)化和完善，徹底地解決船舶振動(dòng)問題，真正地提高船舶運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

綜上所述，經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展趨勢(shì)復(fù)興了航海行業(yè)，而這就推動(dòng)了船舶制造業(yè)的發(fā)展，要想更好地立足于激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，就必須抓住當(dāng)下的發(fā)展機(jī)遇，對(duì)我國(guó)船舶焊接技術(shù)要產(chǎn)生清晰的認(rèn)知，并結(jié)合先進(jìn)的材料和科學(xué)技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行持續(xù)性的優(yōu)化，與此同時(shí)，要提高船舶的設(shè)計(jì)工作，使其更加智能化、現(xiàn)代化，更加符合社會(huì)發(fā)展的需求，為我國(guó)船舶行業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供一定的原動(dòng)力。