绿色制造工艺在船舶结构中的设计及应用

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  摘要:造船业对于水源影响作用巨大,为了顺应社会环保的要求,船舶工程需要转变过去污染水源、浪费原材料、破坏大气等弊端,这就对船舶结构设计与船舶制造提出了较高的环保性要求,在船舶工程的设计与制造中需要充分融入绿色环保理念,全面遵循环保要求,积极打造稳定性强、航速快、性能高的绿色船舶。
  关键词:绿色;制造工艺;船舶结构;设计;应用
  前言:
  世界经济全球化进程,使得海上交通网络得到迅猛发展,社会对于船舶的利用与关注度也在不断增加。在此背景下,社会各界都加大了对绿色船舶技术的研发力度,期望能够遵守国际海事组织的要求,真正做到节能减排,为船舶绿色发展提供保证。为了对绿色船舶展开深度探究,有关人员首先应对“绿色船舶”内涵进行明确,以为后续研究做好铺垫。
  1绿色船舶具体的内涵
  绿色船舶指的是满足用户的基本经济性航运功能的基础上,减少船舶的资源消耗和环境污染,通过利用先进技术对船舶进行设计、制造、运营管理等。
  绿色船舶技术体现在船舶运营管理的每一个方面:船舶的运营当中,绿色技术主要体现在污水处理、控制发动机氮氧化物排放、严格控制与管理舱底油的卸载、避免各种有害的燃油和液体发生泄漏等;船舶的设计当中,绿色主要表现在工艺流程的简化与配置的优化方面,通过优化配置和简化工艺来提升系统的工作效率,降低原料和能源的损耗;材料的选用全部符合标准要求,所有部件的材料都要是绿色环保的,不会造成任何污染,逐渐提升船舶制造和交付过程中材料的使用效率;绿色船舶技术选用可再生生物材料与其他高科技材料,能够使船舶制造当中不可再生与稀缺资源的使用量减少;船舶运营期满之后,不恰当的报废和拆除会造成环境污染,绿色船舶技术通过对零部件和设备的再次利用,提升了材料使用的效率,有效的减少了船舶报废对环境造成的污染。“绿色”技术应用在船舶生产和制造当中,可以有效减少能源的消耗并缓解环境污染问题。
  2 绿色船舶结构设计的实施途径
  2.1 优化整合船舶设计
  (1)优化整合船体结构。对于绿色船舶的结构设计,需要积极优化船体结构,全面考虑资源与能源的节约,针对船舶的型号与尺度进行必要的优化,尽可能提升船舶的航速,增强船舶的稳定性,提高船舶的载重量,保证船舶的安全性。
  (2)优化船舶节能设计。针对绿色船舶进行节能设计方面的优化,一是重视新能源的研发利用,如积极利用风能、水能、太阳能等新能源,发挥新能源对船舶节能优化设计的作用;二是有效地提升推進方式,如寻求更为高效、节能的推进手段,快速实现优化推进的效果;三是关注燃油利用率的提高,如采用先进的燃油使用技术,促进燃油使用率的提升,进而实现节能环保的效果;四是注重能源循环使用技术的利用,如回收废气再利用技术和分离废弃物再利用技术的使用,从而有效实现绿色船舶节能设计的优化。
  2.2 选择利用绿色原材料
  (1)涂装材料。我国传统船舶工程选择的涂装材料对于水源、环境以及人体的危害都较大,其往往需要对钢材进行前期处理,然后再对预处理后的钢材进行二次涂装。该涂装处理过程较为繁琐,且资源浪费与环境污染都较为严重,因此在绿色船舶设计中要尽量避免采用传统的涂装材料,并且应尽量使用先进的涂装技术,积极选用绿色环保的涂料,将涂装材料对于环境、水源以及人体的危害降至最低程度,从而实现绿色船舶结构设计的目的。
  (2)焊接材料。我国船舶工程使用的传统焊接材料中包含着一定量的助焊药剂,该助焊药剂在高温焊接作业下极易挥发至空气中,直接危害到作业人员的身体健康,并造成一定的环境污染。在绿色船舶设计中,选用的焊接材料需要确保低烟、低毒,并采用先进的焊接工艺帮助焊接材料发挥实际效能。
  (3)绝缘材料。我国船舶工程中使用的传统绝缘材料往往为玻璃棉、矿棉等材料,这些传统绝缘材料在废弃后,难以进行降解处理,且对于土壤与水源的污染严重,故不适宜在绿色船舶设计中应用该类绝缘材料。在绿色船舶绝缘材料选择上,需要重点考虑绝缘材料的环保性与技术性,尽可能应用先进高效的新型环保绝缘材料,确保船舶工程结构实现绿色环保设计。
  2.3船舶标准及模块化设计
  (1)绿色船舶采用标准化的设计能够有效优化船体结构。在船舶工程使用零件的选择上严格按照标准进行,可以有效避免选择失误带来的损失与浪费,且标准的零件等材料可以有效发挥其性能,有助于材料之间的衔接组合,进而实现船体结构的优化,有效提升资源的利用率,达到节能环保的效果。
  (2)船舶模块化设计
  绿色船舶实行模块化设计,有利于提升工作效率与质量。模块化设计避免了逐件完成分装任务所耗费的大量资金与人力,使得物尽其用、人尽其能,且有效降低了噪音污染,促进设备的及时更新,从而有助于资源的优化整合,实现绿色船舶工程的节能环保目的。
  3绿色船舶技术的发展战略
  3.1发展的思路
  将我国经济的发展需求及国际上对绿色船舶技术的要求作为终极发展目标,利用新兴科学技术,结合当前我国船舶业的发展情况,树立国际性发展目标,促使绿色船舶技术的创新速度加快,使船舶技术当中的设计、制造、运营、拆装和配套设备相关技术取得突破性发展,提升我国船舶业在国际市场当中的综合实力,促使船舶业尽快实现转型和升级,增强我国船舶业的综合实力。
  3.2核心技术
  (1)设计的核心。综合利用各类信息技术来推动绿色船舶技术的数字化设计。数字化技术的设计核心内容与传统的设计相比已经产生了变化,详细设计和生产设计当中的内容逐渐转化为概念设计与基本设计,这样可以对船舶生产的每个环节实行数字化的控制与管理,即以市场需求为依据来设计船舶,并对船舶报废进行数字化的控制和管理。其次是以人机工程的视角进行虚拟性的设计,这样可以使船舶设计者能够更细致的展开设计,对设备使用性能及维修的难易程度进行迅速的验证与测试。另外,还能利用数字化技术分析出施工空间的实际大小,这样就能避免船舶制造时施工空间狭小、设备放置混乱问题的出现,提高施工的效率。在此基础上通过协同施工,使绿色船舶技术的应用范围得到强化,设计人员依据实际情况来优化设计流程。在船舶设计阶段,设计者要对各种生产因素进行考虑,提高协同制造的效率,保证制造人员与设计人员之间能够进行有效的沟通,使各部门实现信息的共享,这样才能提高船舶制造的效率。
  (2)制造技术的核心内容。要注重引进先进的生产工艺与生产设备,提升我国船舶业的技术水平。还要充分的应用智能科技进行制造,以原有绿色船舶技术为基础发展智能制造设备,利用互联网技术和大数据,加快绿色船舶技术的发展,提升船舶制造的效率,避免原材料不必要的耗损。
  结语:
  船舶工业绿色化发展,已经成为今后船舶工业必然的发展趋势,国内各船舶制造企业和相关技术研究单位,都应明确认识到这一点,要对绿色船舶与相应技术加以高度关注与研究,要加大在设计、制造以及拆解等环节对绿色技术的运用力度。应按照绿色节能原则,对太阳能以及其他环保性材料进行运用,并要结合节约、节能化的管理模式,打造出节能环保型船舶,确保海上运输发展与生态环境之间达到平衡状态,能够最大限度降低对自然环境的破坏。
  参考文献:
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