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摘要：当前，随着全球经济的快速发展，环境的污染和能源的匮乏问题已经越来越制约经济的发展，对于船舶业和航运业来说，它们随之带来对环境造成污染的问题也越来越引起社会的关注。因此，建造低污染、少油耗、环保节能的“绿色船舶”已成为造船业和航运业发展的必然趋势。
关键词：绿色制造；船舶结构；设计
1绿色船舶含义分析
所谓绿色船舶，实际上指的是为了在满足用户基本的经济性使用功能基础上，起到各种资源节省，减少环境污染作用，而在一些先进技术的利用下具备全寿命周期管理（囊括了运营、设计、报废拆除和制造等管理过程）能力的船舶。绿色船舶需要将“绿色”体现在各个方面，诸如：船舶运营中，“绿色”体现在有效处理污水、减少发动机污染气体排放（一氧化硫、一氧化氮等）、严控舱底油卸载过程及避免有害液体、燃料油泄漏等。船舶设计中，“绿色”体现在简化工艺流程的同时，优化配置，以此提升系统运行效率，以降低各种原材料能耗；全面使用符合标准化要求，且绿色无污染的单元零部件与材料，并逐步提升材料在加工制造环节的利用效率；有助于减少一些短缺资源及不可再生资源使用量，因为“绿色”船舶设计会使用到其他一些技术及可再生物资代替；此外当船舶到达运营年限后，错误拆除与报废行为，容易对环境造成污染，因其中有一些设备、零部件等能二次利用，这便说明其在减少环境污染、材料利用效率方面优势明显。船舶制造中，“绿色”体现在新的一些技术手段应用其中，在减少废弃物、能源消耗及环境污染等方面效果显著。值得一提的是，当前应用最多的绿色制造工艺有三种，即绿色涂装工艺、绿色加工工艺和绿色焊接工艺。
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利导作用；二是有效地提升优化推进方式，如寻求更为高效、节能的优化推进手段，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，一般针对待涂装的钢材进行前期处理，然后再对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，因此在设计中要尽量避免采用传统的涂装材料，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利导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）船舶标准化设计
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绿色船舶的制造工艺
3.1绿色加工技术
（1）干式切削
在船舶加工的过程中，不用任何切削液的干切削，不仅可以省去切削液的过滤、传输、回收等一些装置和相应的费用，也省去了切削液与切屑的分离装置及相应的电气设备，简化了生产系统，降低了生产成本，同时使机床的结构更紧凑，减少了占地面积；而且还使切屑干净、清洁、无污染，易于回收和处理。
（2）净成形技术
净成形技术就是在零件成形后，仅需少量的加工或者不需要再进行加工，就可直接作为机械构件的一种成形技术。它不但使传统毛坯的成形技术得到改造，使机械构件由粗糙成形变成优质、高效、轻量化、高精度的成形技术，而且对制造的构件或零件可直接或者经过稍微处理就能变为成形的产品，从而降低了能源消耗和减少了原材料的使用。长久以来，国内的大多船厂采购的钢板都是按照钢厂相关规定尺度，造成了剩余大量的边角材料，并且在使用碳刨切割时又给环境造成了污染。而国外的船厂，钢板原则上都是由钢厂直接轧制成型并且进行喷涂，然后根据造船厂的要求进行切割供应，因此钢材利用率极高，不会产生边角余料，而且无污染。
（3）分段无余量建造技术
分段无余量建造技术是指零件下料就不会产生余量或只预留一定的补偿量，经历一系列的加工工艺阶段后，分段不需要修整就能满足使用的精度要求。采用分段无余量建造技术不仅能提高造船的产量和效率，并且减少投资成本、能较快的成形。
（4）智能制造技术
智能制造技术是利用计算机来模拟船舶制造业专家的分析、判断、推理、构思和决策等一系列的智能活动，并将这些智能活动用在船舶的制造过程中。在零件的焊接、切割、分段铸造及其管理环节，使用智能制造技术，不仅可以降低资源的使用和减少能源的消耗，而且还可以提升船舶产品的质量和提高船舶的生产效率。
3.2绿色焊接技术
绿色焊接技术主要是使用高效的、节能的焊接电源，选择无粉尘污染、无弧光的焊接材料和合适的焊接设备，采用高效焊接方法的技术。高效的焊接方法包括了熔化极活性气体保护焊、气体保护焊等，它们具有高效率、操作便利、速度快、焊接质量高及节约能源等优点。
3.3绿色涂装技术
船舶的涂装分成钢板预处理与二次除锈涂装。对于造船比较先进的国家往往不进行二次除锈，因为进行二次除锈，不但要浪费资源，而且还降低了生产效率。我国在引进区域造船方法的时候，也在尝试着减少二次除锈涂装，而使用跟踪补涂技術。目前使用的传统溶剂涂料由于对人体的健康有危害并对空气也有一定的污染，因此不能满足绿色船舶涂装材料的要求，取而代之的应该是一些节省资源、减少使用能源、零污染的绿色涂料。
结语：
绿色船舶的设计与制造可以降低船舶的能耗和污染物质的排放，大幅降低船舶行业对海洋环境所带来的污染。船舶的绿色标准体现在船舶的完整使用寿命周期内，以安全、环保、节能等要求为原则，将日益成为船舶行业的绿色标准，在应用先进技术，保障船舶的功能性、使用性能以及安全等基础的情况下，实施绿色船舶的设计与制造具有重要意义。
参考文献：
[1]赵正平.船舶绿色制造技术初探[J].造船技术，2003（05）：7-10.
关键词：绿色制造；船舶结构；设计
1绿色船舶含义分析
所谓绿色船舶，实际上指的是为了在满足用户基本的经济性使用功能基础上，起到各种资源节省，减少环境污染作用，而在一些先进技术的利用下具备全寿命周期管理（囊括了运营、设计、报废拆除和制造等管理过程）能力的船舶。绿色船舶需要将“绿色”体现在各个方面，诸如：船舶运营中，“绿色”体现在有效处理污水、减少发动机污染气体排放（一氧化硫、一氧化氮等）、严控舱底油卸载过程及避免有害液体、燃料油泄漏等。船舶设计中，“绿色”体现在简化工艺流程的同时，优化配置，以此提升系统运行效率，以降低各种原材料能耗；全面使用符合标准化要求，且绿色无污染的单元零部件与材料，并逐步提升材料在加工制造环节的利用效率；有助于减少一些短缺资源及不可再生资源使用量，因为“绿色”船舶设计会使用到其他一些技术及可再生物资代替；此外当船舶到达运营年限后，错误拆除与报废行为，容易对环境造成污染，因其中有一些设备、零部件等能二次利用，这便说明其在减少环境污染、材料利用效率方面优势明显。船舶制造中，“绿色”体现在新的一些技术手段应用其中，在减少废弃物、能源消耗及环境污染等方面效果显著。值得一提的是，当前应用最多的绿色制造工艺有三种，即绿色涂装工艺、绿色加工工艺和绿色焊接工艺。
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利导作用；二是有效地提升优化推进方式，如寻求更为高效、节能的优化推进手段，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，一般针对待涂装的钢材进行前期处理，然后再对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，因此在设计中要尽量避免采用传统的涂装材料，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利导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）船舶标准化设计
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绿色船舶的制造工艺
3.1绿色加工技术
（1）干式切削
在船舶加工的过程中，不用任何切削液的干切削，不仅可以省去切削液的过滤、传输、回收等一些装置和相应的费用，也省去了切削液与切屑的分离装置及相应的电气设备，简化了生产系统，降低了生产成本，同时使机床的结构更紧凑，减少了占地面积；而且还使切屑干净、清洁、无污染，易于回收和处理。
（2）净成形技术
净成形技术就是在零件成形后，仅需少量的加工或者不需要再进行加工，就可直接作为机械构件的一种成形技术。它不但使传统毛坯的成形技术得到改造，使机械构件由粗糙成形变成优质、高效、轻量化、高精度的成形技术，而且对制造的构件或零件可直接或者经过稍微处理就能变为成形的产品，从而降低了能源消耗和减少了原材料的使用。长久以来，国内的大多船厂采购的钢板都是按照钢厂相关规定尺度，造成了剩余大量的边角材料，并且在使用碳刨切割时又给环境造成了污染。而国外的船厂，钢板原则上都是由钢厂直接轧制成型并且进行喷涂，然后根据造船厂的要求进行切割供应，因此钢材利用率极高，不会产生边角余料，而且无污染。
（3）分段无余量建造技术
分段无余量建造技术是指零件下料就不会产生余量或只预留一定的补偿量，经历一系列的加工工艺阶段后，分段不需要修整就能满足使用的精度要求。采用分段无余量建造技术不仅能提高造船的产量和效率，并且减少投资成本、能较快的成形。
（4）智能制造技术
智能制造技术是利用计算机来模拟船舶制造业专家的分析、判断、推理、构思和决策等一系列的智能活动，并将这些智能活动用在船舶的制造过程中。在零件的焊接、切割、分段铸造及其管理环节，使用智能制造技术，不仅可以降低资源的使用和减少能源的消耗，而且还可以提升船舶产品的质量和提高船舶的生产效率。
3.2绿色焊接技术
绿色焊接技术主要是使用高效的、节能的焊接电源，选择无粉尘污染、无弧光的焊接材料和合适的焊接设备，采用高效焊接方法的技术。高效的焊接方法包括了熔化极活性气体保护焊、气体保护焊等，它们具有高效率、操作便利、速度快、焊接质量高及节约能源等优点。
3.3绿色涂装技术
船舶的涂装分成钢板预处理与二次除锈涂装。对于造船比较先进的国家往往不进行二次除锈，因为进行二次除锈，不但要浪费资源，而且还降低了生产效率。我国在引进区域造船方法的时候，也在尝试着减少二次除锈涂装，而使用跟踪补涂技術。目前使用的传统溶剂涂料由于对人体的健康有危害并对空气也有一定的污染，因此不能满足绿色船舶涂装材料的要求，取而代之的应该是一些节省资源、减少使用能源、零污染的绿色涂料。
结语：
绿色船舶的设计与制造可以降低船舶的能耗和污染物质的排放，大幅降低船舶行业对海洋环境所带来的污染。船舶的绿色标准体现在船舶的完整使用寿命周期内，以安全、环保、节能等要求为原则，将日益成为船舶行业的绿色标准，在应用先进技术，保障船舶的功能性、使用性能以及安全等基础的情况下，实施绿色船舶的设计与制造具有重要意义。
参考文献：
[1]赵正平.船舶绿色制造技术初探[J].造船技术，2003（05）：7-10.