綠色制造工藝在船舶結構中的設計及應用

徐海軍

摘要：造船業對于水源影響作用巨大，為了順應社會環保的要求，船舶工程需要轉變過去污染水源、浪費原材料、破壞大氣等弊端，這就對船舶結構設計與船舶制造提出了較高的環保性要求，在船舶工程的設計與制造中需要充分融入綠色理念，要全面遵循環保要求，積極打造穩定性強、航速快、性能高的綠色船舶。要實現可持續發展，必須創新船舶生產建造技術，減少生產活動對環境的影響。

關鍵詞：綠色制造；工藝；船舶；結構設計

1導言

近些年，船舶制造業的快速發展，規模持續擴大，造成的環境污染問題也愈發嚴重。通過對綠色制造在船舶結構中設計和應用的探究，便于研發出具備創新特性的技術，為綠色船舶事業的健康發展營造良好條件，實現綠色制造領域的穩定發展。

2船舶綠色制造的全面闡釋

2.1船舶的綠色制造定義

所謂綠色船舶，其實質是一種節能減排型建設理念，通過將這種理念貫穿于船舶整個設計、建造、運營及報廢拆解全過程，并通過引用現代化技術形式，在充分滿足船舶性能、運營效益的基礎之上，達到對生態資源和自然能源的雙重節約，維護整個環境免受船舶產品生產的破壞及污染。在綠色船舶制造過程中，船舶的綠色制造作為其中一項較為基礎環節，在其中發揮著不可磨滅的作用。

2.2船舶的綠色制造內涵

與其他行業相比，船舶產品制造行業的特殊性較為顯著，當船舶停止運行廢棄時，回原船廠進行拆解的可能性較小，因此，船舶設計以及制造成為綠色船舶生產的重點研究方向。綠色船舶制造的最終目標是在整個船舶生產過程中，減少生產過程中不利因素對環境的直接影響與破壞，減少對制造原材料的浪費程度，確保現有資源的有效利用率，確保綠色船舶制作達到預期制造效果。

3綠色工藝標準

目前國際上“綠色船舶”的標準是在現有 SOLAS 和MARPOL 兩大海事支柱性公約體系的基礎上進行延伸和發展的。中國船級社發布的《綠色船舶規范（2015）》從環境保護要求、能效要求、工作環境要求等三個類別對綠色船舶進行了規范和界定。其中，環境保護劃分為防止油類污染、防止生活污水污染、NO X 和 SO X 排放控制、壓載水控制等子要素；能效要求包括船舶設計能效指數（EEDI）、船舶能效管理計劃（SEEMP）等評價指標；工作環境方面分為自動化和振動噪聲兩個方面。同時，該規范將國際航行海船和國內航行海船進行了綠色船舶附加標志分類，國際航行海船分為Green Ship I/II/III；國內海船分為 Green Ship1/2/3，每個等級對應不同的要求。以環境保護方面為例，GreenShip II 類船舶的防止空氣污染的硫氧化物（SOX）及顆粒物質（PM）排放控制要求為：船舶上使用的任何燃油的硫含量，應不超過 3.0%m/m。當船舶位于 SO X排放控制區或特定港口時，其使用的任何燃油的硫含量應不超過 1.0%m/m。而Green Ship III 防止空氣污染標準更為嚴格：船上使用的任何燃油的硫含量，應不超過 0.5%m/m；當船舶位于 SO X 排放控制區或特定港口時，其使用的任何燃油的硫含量應不超過 0.1%m/m。也可采用廢氣清潔系統，將排放廢氣中 SO X排放量控制在等效水平。

4船舶結構中綠色制造工藝設計思路

4.1優化船舶推進系統

在船舶結構中增加綠色制造工藝可以從優化船舶推進系統著手，按照船舶制造業中現有的發動機和推動器進行重新組合，按照每艘船的類型進行匹配，從而實現優化船舶推進系統。如淺水的快速船需要的推進系統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行匹配推進系統，一般會選用柴-燃-點聯合的推進系統，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力。此外，為船舶挑選最合適的推進裝置不僅要考慮內在因素，對其相關的外在因素也需要考慮，如主機效率、水漿的動能以及發電等設備都要選用節能環保的裝置，才能做到優化船舶推進系統，實現綠色船舶的目標。

4.2優化船舶節能體系

實現船舶綠色還可以在設計中加入節能的理念：①要足夠重視能源的創新性，如對風能、水能等可再生能源提高利用率，讓自然能源在綠色船舶結構中起到重要作用；②利用合理的方法提高船舶結構的推進方法，利用節能環保的方法提高船舶的推進速度；③提高船舶燃油的利用率，可以利用先進的相關技術對船舶的燃油進行處理，增加其使用率，避免浪費，從而做到節能環保；④要提高船舶的可再生或回收利用率，將某些廢棄物通過特殊處理可以再利用，做到優化船舶節能的設計。

5綠色制造工藝在船舶結構中的應用

5.1優化整合船舶設計

（1）優化整合船體結構對于綠色船舶的結構設計，需要積極優化船體結構，全面考慮資源與能源的節約，針對船舶的型號與尺度進行必要的優化，盡可能提升船舶的航速，增強船舶的穩定性，提高船舶的載重量，保證船舶的安全性。

（2）優化船舶節能設計

針對綠色船舶進行節能設計方面的優化，一是重視新能源的研發利用，如積極利用風能、水能、太陽能等新能源，發揮新能源對船舶節能優化設計的利導作用；二是有效地提升優化推進方式，如尋求更為高效、節能的優化推進手段，快速實現優化推進的效果；三是關注燃油利用率的提高，如采用先進的燃油使用技術，促進燃油使用率的提升，進而實現節能環保的效果；四是注重能源循環使用技術的利用，如回收廢氣再利用技術和分離廢棄物再利用技術的使用，從而有效實現綠色船舶節能設計的優化。

5.2綠色船舶的焊接技術

焊接在船舶綠色制造技術實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質量。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制造作業的順利開展，且符合21世紀新時期背景下綠色生產理念。以高效焊接工藝為例，生產作業的開展選擇熔化極氣體保護焊，操作極為便利，加工效率相對較高，可以在完全機械化條件下快速完成焊接工作，焊接過程中煙塵產生幾率較小。

5.3綠色加工工藝

現階段凈成形加工技術不斷完善和應用，使其在生產綠色船舶過程中可以得到很好的利用。凈成形加工技術是將原料直接生產成所需要產品的形狀，并且還附有其功能，省去了中間環節，大大降低了物資浪費情況，在制造過程中不僅節約了成本，提高了工作效率，最主要是在船舶制造過程中達到了綠色環保的作用。將干式加工技術合理有效地運用到綠色船舶生產當中，這些技術和工藝都是基于現在科學技術的發展產生出來的，可以有效地避免資源的不必要浪費，而且干式加工技術操作簡單，還克服了使用冷卻液過程中帶來的諸多不便。綠色船舶工藝的構建是一項精確度高、復雜性較強的工藝流程，干式加工技術可以滿足綠色船舶制造工藝的需求。運用該項技術為我國綠色船舶制造工藝添磚加瓦。

5.4保證涂裝工藝應用的綠色性

首先，綠色環保涂料的選擇。在進行綠色船舶制造時，涂料選擇非常重要，其直接影響著船舶制造的環保特性和標準。因此，要想實現對涂裝數量的把控，應該科學選擇厚膜型，在底漆選擇時應該具備萬能特性。通過應用簡化涂裝流程，促進涂裝水平的提升，進而更好滿足船舶制造節能環保需求。其次，保證環保作業的全面性和高效性。綠色船舶制造應該把綠色環保理念貫徹其中，結合船舶制造模塊化制造，注重涂裝工藝設計，實施涂裝工藝動態修整，在綠色環保涂裝工藝的作用下，達到船舶涂裝工作的環保效果。

結語

綜上所述，在船舶制造行業飛速發展的今天，其生產過程的節能性與環保性備受關注，而綠色制造最為新時期背景下一種新型生產模式及生產理念，船舶的綠色標準體現在船舶的完整使用壽命周期內，以安全、環保、節能等要求為原則，將日益成為船舶行業的綠色標準，在應用先進技術，保障船舶的功能性、使用性能以及安全等基礎的情況下，實施綠色船舶的設計與制造具有重要意義。

參考文獻

[1]劉時進.綠色制造工藝在船舶結構中的應用[J].綠色科技，2018（16）：271-272.

[2]吳楓.關于船舶綠色制造技術分析[J].南方農機，2018，49（15）：45+50.

（作者單位：南通中遠船務工程有限公司）