绿色船舶制造技术的发展趋势

1、 专科毕业设计（论文）设计题目：绿色船舶制造技术的发展趋势系 部： 船舶与海洋工程学院 专 业： 船舶工程（船体） 班 级： 船体工程131302 姓 名： 学 号： 指导教师： 职 称： 2017年4月 南京原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日论文使用授权本人完全了解江苏海事职业技术学院有关保留、使用论文的规定，学院有

2、权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏海事职业技术学院可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日摘 要 所谓绿色造船，是一个综合考虑环境影响和资源利用效率的现代造船模式，借助各种先进技术不断创造新的建造模式、资源、工艺和组织等，从全生命周期的概念出发，始终贯彻绿色制造的理念。其目标是能经济地满足用户功能和使用性能的要求，使船舶从设计、制造、营运到退役报废回收的整个过程中，对空气、土壤和水体等环境的负面影响最少，

3、资源耗费最少，且对劳动者(生产者和使用者) 具有良好保护，同时合理选择和使用海洋装备和物流装备制造材料以减少资源的浪费和污染。本文首先对船舶绿色制造技术进行了具体阐述，分析了目前我国船舶业绿色制造的现状，在此基础上，对船舶绿色制造技术进行了详细分析，主要包括加工工艺、焊接工艺和涂装工艺。 最后针对绿色船舶制造技术的发展趋势进行了分析。关键词： 绿色造船，节能减排，制造技术，发展趋势AbstractThe so-called green shipbuilding, is a comprehensive consideration of environmental impact and effic

4、iency of the use of modern shipbuilding model, with a variety of advanced technology to create new construction models, resources, processes and organizations, from the concept of the whole life cycle, and always implement the green manufacturing The idea. The goal is to meet the requirements of use

5、r function and use performance economically, so that the ship from the design, manufacture, operation to retirement retirement and recovery of the entire process, the air, soil and water environment, the negative impact of the least, the least cost of resources, and To protect workers (producers and

6、 users), and to rationally select and use marine equipment and logistics equipment manufacturing materials to reduce the waste of resources and pollution. In this paper, the green manufacturing technology of ship is expounded, and the present situation of green manufacturing in shipbuilding industry

7、 in China is analyzed. On this basis, the green manufacturing technology of ship is analyzed in detail, including processing technology, welding process and coating process. Finally, the development trend of green ship manufacturing technology is analyzed.Keywords Green shipbuilding, Energy saving a

8、nd emission reduction, Manufacturing technology, Development trend 目 录摘 要31 引言61.1 船舶绿色制造技术的定义61.2 船舶业绿色制造现状72 船舶的绿色制造技术分析82.1 绿色加工工艺82.2 绿色焊接工艺92.3 绿色涂装工艺103 绿色船舶制造技术发展趋势11结 论13致 谢14参 考 文 献151 引言“绿色”的概念最早出现于20世纪90年代中期，其核心内容是保护人体健康和人类赖以生存的环境，促进经济可持续发展。绿色船舶系指在船舶设计、制造、营运、报废拆解全寿命周期中，通过采用诸如最优化船型开发、无污染、轻

9、质材料的应用等绿色技术，能经济地满足用户功能和使用性能的要求，并节省资源和能源，减少或消除环境污染，且对人命财产具有良好保护的船舶。绿色船舶的终极目标是实现零污染和零排放物。制造业在为人类提供巨大财富的同时, 也在不断地产生污染物, 对环境造成严重的负面影响。船舶在制造过程中也同样存在材料的选用和利用不当而造成资源的浪费, 以及对空气、土壤和水体等环境的污染问题。船舶绿色制造技术, 是综合考虑环境因素和资源利用效率的现代制造模式。要求最大限度地减少对环境的负面影响, 要求原材料和能源的利用效率达到最高。走发展低碳经济之路，加快转变经济发展方式是我国当前的一项重要任务， 同时也是当今世界的一大潮

10、流。船舶行业作为我国十大振兴产业之一，落实低碳发展也有着极大的现实意义。因此，我国船舶行业的发展无论从长远利益还是从可持续发展战略角度考虑，走“绿色造船”的发展之路是大势所趋。船舶作为当今经济发展重要的运输工具之一，拥有着其它运输工具无法比拟的优势。近年来，随着世界经济一体化进程的加快，海上运输业更加繁忙起来，世界造船市场也异常火爆，船舶需求量达到了前所未有的程度。但与此同时，船舶所带来的环境污染的问题也越来越成为人们关注的焦点，针对船舶污染问题的公约、标准正不断出台，如目标型新造船标准、船舶涂层性能标准、压载水管理公约、拆船公约等，绿色船舶已成为未来船舶发展的代名词。11 船舶绿色制造技术的

11、定义在给船舶绿色制造技术定义之前,先对绿色船舶(产品)定义,以区别两者之间的关系。绿色船舶(产品) ,是指在其全寿命周期中(包括设计、制造、营运、报废拆解), 通过采用先进技术, 能经济地满足用户功能和使用性能的要求,并节省资源和能源,减少或消除环境污染,且对劳动者(生产者和使用者) 具有良好保护的产品。 船舶绿色制造技术,是力求船舶制造过程对环境影响最小,对资源利用率最高的生产技术。在船舶设计和制造过程中, 废弃物和有害排放物最少,以减少对空气、水和土地的污染；并节约资源, 从而提高制造活动的经济效益和社会效益。 船舶是一种特殊产品, 其营运寿命终止时, 一般不回原船厂拆解, 因此,船厂在制

12、造绿色船舶时, 重点应放在设计和生产两个环节上, 以保证船舶的绿色度。12 船舶业绿色制造现状为了更好地应对日益严格的环保要求，更加积极主动地应对未来船舶市场的需求，世界各大船舶研究机构、先进造船企业以及相关机构都在加大研发力度，不断推出满足绿色船舶要求的新技术、新船型以及新动力等。目前，关于绿色船舶的研发，从基本的高效节能船型开发、到低排放高效动力推进装置的研发，再到环保无污染涂料以及轻质材料的研制，可谓面面俱到，全方位地打造着未来的新型绿色船舶。其中，新概念无压载水（或压载水箱）船舶和新型能源推进船舶最具有革新性和代表性。船舶系统一向被认为是最清洁的运输方式，但IMO的一组研究报告数据显示

13、，2007点船舶行业排放10.46亿吨二氧化碳，约占全球排放总量的3.3%，到2020年估计将进一步增长。国际油轮独立船东协会也发布了类似的研究报告。这些报告显示全球远洋航运与海贸的快速成长和燃油消耗增加了二氧化碳对全球环境的影响。报告称，若再不加以改善，至2020年，水运船舶排放二氧化碳。量将在目前温室气体的排放量基础上增加75%，达每年14.75亿吨。目前，国际上许多知名船厂和航运公司都纷纷出台措施，积极应对低碳时代的到来。而这一情况对我国这个新兴的造船大国来说，冲击和影响将是多方面的。面对低碳要求，积极开发新技术，转变产业发展方式，加速船舶产品结构调整与优化升级，促进船舶从建造到运营,拆

14、解的全寿命周期的绿色环保是中国造船业最现实和必然的选择，也是中国造船业应对低碳挑战，顺应世界造船业发展的突破之路。具体来说，船舶企业应加快步伐，多管齐下，从船舶的设计阶段开始，到船舶建造，运营的全过程，始终贯穿低碳理念，通过运用新技术、采用新设备和开发新船型打造低碳船舶，为增强在未来船舶市场中的竞争力增添筹码。 2 船舶的绿色制造技术分析2.1 绿色加工工艺2.1.1净成形制造成形制造技术包括铸造、塑性加工等技术。成形制造技术正从接近零件形状向直接制成工件形状即精密成形或净成形方向发展。成形的零件有些可以直接或稍加处理即可用于组成产品, 这可以大大减少原材料和能源的消耗。2.1.2干式加工加工

15、过程中不采用任何冷却液。干式加工简化了工艺、减少了成本, 而且消除了冷却液所带来的一系列问题, 如废液处理和排放等。目前, 干式加工在国外已经得到局部应用, 如美国、日本、德国等国采用干车削、干磨削、干镗削等都取得一定的成果。我国还刚开始研究, 主要应用领域是机械加工行业。作为一种新型的加工工艺, 有望在船舶制造中发挥其应有的作用。 2.1.3工艺模拟技术工艺模拟技术主要用于水火弯板等热加工过程。过去通常必须做大量的实验才能初步控制和保证加工工件的质量。采用工艺模拟技术将数值模拟、物理模拟和专家系统相结合确定最佳工艺参数、优化工艺方案, 预测加工过程中可能产生的缺陷并采取防止措施, 从而有效地

16、控制和保证加工工件的质量。2.1.4网络技术、虚拟现实技术与敏捷制造虚拟现实技术主要包括虚拟制造技术和虚拟公司两部分。虚拟制造技术就是在真正产品生产之前在虚拟制造环境下生成软产品模型来代替传统的真实样品进行实验, 对其性能和可制造性进行预测和评估, 从而减少损耗, 降低成本。虚拟制造技术和网络技术相结合就可根据市场需求, 将产品所涉及到的不同公司临时组建成一个由计算机网络联系的虚拟公司。各造船企业和设计院所可通过因特网建立制造资源信息网络来实施敏捷制造。 以上这些技术之所以都被归于绿色制造工艺,是因为这些工艺和技术或减少了原材料和能源的耗用量, 或可缩短开发周期、减少成本, 而且有些工艺改进对

17、环境起到保护作用。 2.2 绿色焊接工艺绿色焊接在船厂的应用前景非常广阔。主要体现在使用节能焊机, 采用高效、无弧光、无粉尘污染的焊接材料和方法等方面。2.2.1节能逆变焊机节能和节约原材料的逆变电源焊接设备的应用, 已得到了船厂的重视。在美国, 逆变焊机的产量占弧焊机总产量的比例已超过30% , 日本已超过50%。据统计, 2000 年国产逆变焊机仅占当年生产的弧焊机总产量的8. 4%。由于国产的逆变焊机, 主要还存在着可靠性低、质量不稳定和返修率较高等问题, 给推广带来了困难。2.2.2高效焊接高效焊接熔敷效率高、速度快、操作方便且易于自动化作业, 具有生产效率高、焊接质量好、节约能源和材

18、料等特点。常用的高效焊接方法主要有气体保护焊, 包括熔化极活性气体保护焊(MA G 焊) 和熔化极惰性气体保护焊(M IG 焊) 埋弧焊; 电渣焊;气电自动焊; 电子束焊和激光焊等。高效焊接在造船企业已成为船体建造中提高焊接生产效率和质量、节约资源和降低对环境负面影响的重要技术之一。2.2.3搅拌摩擦焊搅拌摩擦焊是一种固相焊接方法, 可用于对金属板材全熔深焊接, 而不会达到金属的熔点。它不仅可以焊接铝合金等低熔点金属材料, 还能焊接厚度在25mm 以下的钢板。搅拌摩擦焊无飞溅、烟尘, 不需添加焊丝和保护气体, 无气孔、裂纹等焊接缺陷, 形成的焊缝强度高、变形小, 是一项性能优良的环保焊接新方法

19、。2.2.4激光焊接应用激光进行焊接已逐渐被造船工业所接受。激光焊接过程是一种既快速, 又几乎无任何变形的低热量输入焊接过程。目前已能对15mm 厚的不锈钢和低碳钢进行激光焊接。国外船级社已制订出一套激光焊接焊缝的验收规范, 为这种焊接方法在工业中的广泛应用提供了依据。 最近, 在船体结构设计中出现了夹层平面分段结构, 这种结构与常规的带有加强筋的结构形式具有同等的强度, 但重量却大大减轻。激光焊接的优越性, 在这种夹层平面分段结构的生产中, 得到了充分发挥。激光焊接焊缝拉伸强度高, 生产成本低, 施工方便, 可以作为提高船舶的建造质量、缩短造船周期的有效手段。2.3 绿色涂装工艺2.3.1应

20、用现代造船理念, 实现涂装环保作业实现船舶绿色涂装, 应根据现代造船理念, 从全局出发, 以系统工程的思想加以实施。应按照船体分道、区域舾装、区域涂装的原则, 深化涂装生产设计,注重钢材预处理质量、缩短分段制造周期、提高预舾装率和分段完整性、加强涂装生产的动态管理, 通过环保型的涂装工艺、涂装设施的应用, 以及跟踪补涂等措施, 实现环保型涂装作业的目标。 2.3.2合理选择涂料, 优化施工工艺采用高性能专用涂料, 减少热加工区域的涂膜损伤, 以提高保护效果和生产效率; 采用长效型车间底漆, 减少分段制造期间的锈蚀; 采用厚膜型涂料, 减少涂装次数; 采用低表面处理涂料, 选择合理的除锈等级;

21、采用万能型底漆, 减少涂料品种, 简化工序,提高工时效率2.3.3应用现代造船理念, 实现涂装环保作业以壳舾涂一体化为目标, 完善涂装设计、施工、质量管理、物料管理等标准, 严格按涂装作业计划和标准要求施工作业。同时广泛应用计算机辅助涂装生产管理, 特别是计算机辅助涂装工程动态管理, 提高工时利用率, 降低物料消耗。 2.3.4应用现代造船理念, 实现涂装环保作业移动式涂装系统, 以模块化设计为指导思想, 以轻钢彩板结构为主体, 辅以各类专用系列接扣件、钢架件以及多种专用紧固件。涂装系统装置, 可根据工程需要的容积在指定地点按要求快速搭建。工程一旦完工, 又可方便地拆卸并运至下一个工程所在地再

22、行搭建, 继续涂装施工。 移动式涂装系统, 设有各种标准的设备接口模块, 主要有进气管道模块、除尘设备接口模块、除漆雾接口模块、喷砂设备接口模块、吸砂设备接口模块、温湿度控制设备接口模块、传感系统接口模块、动力设备接口模块等。 环保型分段涂装房内的空气温度和湿度可自动控制, 为船体分段涂装提供适宜的环境条件, 实现分段涂装全天候作业。同时, 采用粉尘和漆雾分离技术, 有效控制有机溶剂排放, 实现环保型的分段涂装。3 绿色船舶制造技术发展趋势开展绿色造船, 设计是先导, 设计人员的环境意识决定了船舶产品的绿色度。因此, 设计人员必须具备良好的环境意识。设计中应广泛采用绿色材料、标准化和模块化零部

23、件或单元, 充分考虑加工制造过程中的材料利用率, 同时还必须考虑船舶产品在营运寿命终止后, 报废、拆解不对环境造成负面影响,以及部分材料、零部件和设备能够再生利用; 尽量简化工艺, 优化配置, 提高整个制造系统的运行效率,使原材料和能源的消耗最少; 减少不可再生资源和短缺资源的使用量, 尽量采用各种替代物资和技术。发达国家的造船业对绿色制造技术较为重视,这与其高环保标准和保护施工人员的要求有关。他们对此技术的应用与开发力度较大。相比之下, 发展中国家对该技术的应用多处于一种不自觉的状态。丰富、廉价的劳动力和成本相对较低的原材料, 影响了对该项技术开发与应用的积极性。当前, 船舶绿色制造技术还不

24、会对造船竞争力构成很大影响, 但是,工业发达国家的多个行业, 已经开始重视绿色制造技术, 并在造船业的前瞻性项目和新一代造船技术研究中, 给予了充分的考虑。由于环境和资源的约束, 绿色制造将会变得越来越重要, 而造船的焊接、切割、涂装等大量作业, 已严重不符合环境保护的要求。因此, 这项制造技术的应用前景将是非常美好的。当前，人们正在通过利用世界最前沿、最先进的科学技术，从各个方面打造着新型绿色船舶。可以断定，未来绿色船舶的发展方向将是综合了所有绿色因素的新概念船舶。新概念船舶在其整个寿命周期中将不会向大气或海洋释放任何有害排放物，同时其运输效率和装载能力将达到最优化。 概括起来，绿色船舶未来

25、发展方向包括可再生能源的充分利用，零污染、零排放物目标的实现，最优化船型的开发，无污染、轻质材料的使用等方面。可再生能源的充分利用新概念船舶将充分利用燃料电池、太阳能、风能以及波浪能等零污染或可再生能源，为船上所有设施提供能量，完成船舶的所有操作。燃料电池技术目前发展迅速，尤其在汽车工业中的应用已非常广泛，这为船舶上的充分利用奠定了基础。太阳能将通过设置在船帆上的太阳能电池板等装置获得，当不需要通过风能推进时，船帆通过改变角度获得更多的太阳能。太阳能将被转化为电能直接应用或储存起来。风能将通过由轻质合成材料制成的船帆直接获得。船帆将可以向上、向外折叠，能够通过旋转桅顶来寻找最佳的位置，吸收通过

26、拖曳力、升力或是两者的合力所产生的风能。通过合理布置减摇鳍，结合波浪、减摇鳍与船舶的相对运动，将波浪能转化为不同形式的能，如氢能、电能或机械能。同时，减摇鳍又通过这些能量起到对船舶的推进作用。新概念船舶将采用轻质无污染材料，如由铝和热塑性塑料合成的材料，这种材料与传统碳钢材料相比具有抗张强度高、维护费用低、易于成型重量轻、耐疲劳以及可循环利用等优点，既能够提高船舶运输效率，又能够使船舶建造或拆解过程中对环境的污染降到最低。 结 论 在我国绿色制造概念最先被机械制造行业所接受并得到推广。由于船舶制造的特殊性,目前只有几家骨干企业提出绿色造船的口号。船舶制造是社会化协作面广的一项综合性系统工程。开

27、展绿色造船不仅船厂工程技术人员要有“绿色”意识, 要按绿色制造的技术要求开展设计、施工和管理，提供材料、设备的厂商也应树立“绿色”意识, 着眼于节约资源, 注重环保, 满足船舶绿色制造的需要。 绿色制造不仅是一种制造模式, 更是一种思想、理念。对企业来说, 通过改善管理、降低物资和能源的消耗, 提高资源的利用率, 从而提高企业的经济效益。然而, 绿色制造更多的是创造社会效益。保护地球环境最终受益的还是人类本身。因此, 在推广绿色制造技术的过程中, 政府应积极倡导和支持, 要制定相关政策、法规, 对实施绿色制造的企业给予政策优惠, 对通过牺牲环境而获取利润的企业加以制约, 从而营造一个绿色制造的

28、良好的社会环境。未来的绿色船舶将既是世界前沿科技发展的产物，又是人类环保意识、理念提升的体现。绿色船舶的实现不是一朝一日就能完成的，需要对船舶全寿命周期的每一个环节、每一个阶段进行不断地摸索与实践。此外，也是最重要的一点，绿色船舶的实现更取决于人们的环保意识的增强，船舶从最初设计、到建造过程中的每个细节再到船舶的运营以及后期的报废拆解，每个环节都与人的意识密切相关，因此，“以人为本”将是未来绿色船舶发展的前提条件。致 谢在此论文完成之际，首先非常感谢我的导师对我的精心指导，在整个论文写作中，无论是从论题选定、框架设计、资料搜集、初稿撰写、论文修改还是直到最终定稿，无不凝聚着导师的心血。如果没有导师不厌其烦的对论文的提出修改意见，我的论