关键词：并行协同；设计理念；船舶设计流程
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.245
协同设计理念属于当前新出现的一种设计理念，它的出现得到了许多设计单位的认可，被成功的应用与设计生产之中，极大的提高了船舶设计的效率。但是在当前的并行协同设计理念下的船舶设计流程仍旧有着许多的不足，需要对这些流程进行进一步的优化。
1 船舶设计业务的流程分析
随着当前计算机技术的不断发展，在进行船舶设计的时候也发生了较大的改变，但是从整体上来看，船舶设计业务的内容基本是相同的，下面根据实际的船舶设计制造探讨整个船舶设计业务流程。
1.1 概念设计阶段
概念设计阶段也就是所谓的送审设计阶段。当企业在接受产品的订单之后需要对产品的总体性概念进行说明，以方便后期生产设计制造的顺利。其中主要包括生产产品的主要尺度、强度以及性能等，这些内容都必须对船东或者相关的部门进行明确。此阶段属于前期的准备阶段，对于后期的工作开展有着较大的实际性意义，对此应当给予足够的重视。
1.2 初步设计阶段和详细设计阶段
初步设计阶段和详细设计阶段实质上并没有进行明确的划分，只是二者在进行设计工作上的深浅有着一定的区别。在此过程中主要对前期概念设计阶段中一些局部的技术进行仔细的分析，能够构建出一个较为详细的三维船体结构模型，并且将该模型能够有效的利用到船体生产设计之中。
1.3 生产O计阶段
在生产设计阶段之中所需要的许多数据都需要信息设计阶段来提供，也就是从并行协同设计理念来分析和设计，使得在进行生产设计的时候能够高效快捷的对数据进行运用，使得整个生产设计阶段和详细阶段统一结合起来，让设计变得高效化，质量也更加具有保障。
在这整个设计的过程中，从最早期的概念设计阶段就应该考虑到生产设计的相关工作，设计工作人员可以充分的运用计算机辅助工装设计、数控加工仿真、装配设计、制造设计等设计软件，将将并行协同理念运用到其中，让整个仿真设计流程变得更加合理高效。让设计的各个阶段能够实现完美的配合，在此情况下才能够让各阶段的过度变得更加的科学自然，减少设计中出现不协调的情况。
2 基于并行协同设计理念的船舶设计流程优化措施
在当前的并行协同设计理念下的船舶设计流程主要可以分为两个部分：管理技术和计算机辅助工具技术，下面对其流程优化进行分析。
2.1 在设计管理机制上做出创新
在船舶设计的管理机制上需要做出创新，改变原有的船舶设计院单独设计的模式，在整个设计过程中应当由造船企业与船舶设计院来共同完成。船舶企业的设计人员与船舶设计院的工作人员之间各自擅长的领域有着差异性，让他们在一起组成船舶设计小组，能够让他们在设计中对各自不完善的地方进行弥补。如：船舶设计院的工作人员可能在设计的时候会忽略一些实际制造中的问题，此时船舶制造企业的设计人员可以及时的发现问题，并有效的处理问题。
2.2 加强计算机辅助设计和管理技术的应用
随着当前计算机技术的不断发展，在船舶设计中也有着较大的改变，其中主要在协同仿真上面，该技术的成功应用使得船舶的设计、生产制造变得更加的具有保障，各方面的性能都得到了较大的改善。但是从当前的许多船舶设计院使用现状来看，在设计的过程中对于船舶设计的各类型软件和硬件的应用还不是十分的完善，技术也不是十分的成熟，对船舶仿真模型设计带来较大的困扰。船舶的仿真模型设计对于船舶的设计制造有着较强的作用，要想在现实的设计过程中真正实现并行系统设计，就必须加强对一系列的计算机辅助设计技术的重视，使得在设计的过程中能够充分的将这些技术利用起来。
计算机数据的管理技术也是并行协同设计理念下船舶设计中的一项重要技术，加强对其的研究和应用能够对整个船舶设计的流程起到优化的作用。船舶的设计通常都较为复杂，其中涉及到的零部件也较多，对于这些零部件的信息也是处于一种零散的状态，如果某个零部件的信息出现错误，将会影响到整个船舶设计发生相应的变化。因此，为了能够保证在船舶设计的过程中对这些数据进行充分的应用，保证生产设计数据的准确性，在现代的科学技术环境下，可以建立起一套支持设计、生产、管理信息一体化的并行协同设计平台。在此设计平台之中，不管是生产企业还是设计单位都可以通过互联网络进行实时的交流和探讨，对于各个零件的设计带来的帮助非常大，将整个设计的过程有效的结合起来，使得生产制造企业和设计院在进行设计的时候能够更加的科学合理。同时，对于所有的设计数据村能够更好的存储和整理，提高设计效率。
3 结束语
综上所述，在船舶设计之中采用并行协同设计理念对于提升船舶的设计效率有着非常大的帮助，在当前许多的国家之中已经得到了实践的证明。但是为了更好的实现并行协同设计，应当加强计算机辅助技术的应用，建立专门的管理技术平台，在此情况下才能够让并行协同设计理念的船舶设计流程进行优化，让船舶设计能够更加的科学合理，提升船舶生产制造的质量。
参考文献：
[1]陈启涛，金钜峰，王聿.基于并行协同设计理念的船舶设计流程优化[J].船舶标准化与质量，2014（04）：21-27+16.
[2]胡诚程，马晓平，张磊.基于并行工程的船舶设计流程研究[J].造船技术，2015（03）：28-30+42.
[3]曲鹏翔.船舶产品并行协同设计计划管理系统研究[D].江苏科技大学，2010.
[4]贺泽.船舶协同设计及智力资源配置方法研究[D].哈尔滨工程大学，2006.
关键词：船舶结构；有限元法；优化设计；浮态调整；自动加载
一、引言
在船舶结构直接计算中，外载荷(包括波浪压力、砰击载荷、货物压力、晃荡载荷、波浪弯矩、剪力和扭矩等)[1]的计算都依赖于经验公式，不管是采用全船的计算模型还是采用舱段的计算模型，目前情况下很难得到一个完全平衡的外载荷力系。由于船舶结构是一个复杂的空间结构，直接计算时，有限元模型中节点数、单元数十分庞大，载荷计算的累计误差使得寻求一个完全平衡的外载荷力系的工作更加困难。在这种情况下，施加合理、合适的边界条件变得十分重要，因为约束点产生的很大的反力严重地影响(改变)了结构的实际受力状态。边界条件对于计算的结果有重大的影响，而边界条件的确定取决于对结构受力和变形状态的判断以及分析者的经验，其中人为的因素较多。也许可以认为根据StVenant原理，由于约束点距离我们最关心的部位较远，对应力分布的计算结果的影响有限，但是这样得到的结果毕竟是不甚合理的。因此用有限元方法计算船舶结构强度时，为了得到比较准确的变形和应力结果，可能需要特殊的处理方法。目前的研究中有采用惯性释放的方法[2]，此方法用结构的惯性力来平衡外力，由于人为的施加外载荷，虽然在大多数情况下，都经过了节点力的调整，但作用在船体的力系仍然不是平衡力系，根据达朗贝尔原理，利用惯性力使整个力系达到平衡。也有研究整船有限元模型自动加载技术的[3]，这些研究都需要经过节点力的调整和惯性平衡力计算的多次叠代，对船舶要进行浮态调整，实现起来，比较繁琐。
本文基于优化设计的思想，提出了一种应用ANSYS优化设计分析功能进行船舶浮态的自动调整及加载的方法，使得施加在有限元模型的整个外载荷几近于平衡力系，约束点的支反力接近于零，通过算例证明了该方法的可行性。
二、ANSYS优化设计理论及其应用于船舶浮态自动调整及加载
ANSYS优化设计分为目标优化设计和拓扑优化设计两种。目标优化设计是一种通过迭代试算以确定最优化设计方案的技术[4]。所谓“最优设计”，指的是该种方案可以满足所有的设计要求（如应力低于许用应力，长度小于临界长度），而且目标量的支出（如重量、面积和费用等）最小。一般来说，设计方案的许多方面都可以优化，如尺寸、形状、制造费用、自然频率等。所有可以参数化的ANSYS选项几乎都可以做优化设计。ANSYS优化设计实际就是程序提供了一系列的分析―评估―修正的循环过程，这一循环过程重复进行直到所有的设计要求都满足为止。ANSYS优化模块中的三大变量是设计变量、状态变量和目标函数，设计变量为自变量，优化结果的取得就是通过改变设计变量的数值来实现的，而实际上设计变量就是需要真正的进行设计的变量。状态变量是约束设计的数值，为因变量，是设计变量的函数。目标函数即为最后用以评估设计是否最优设计的量，一般来说是要尽量减小的量，它必须是设计变量的函数，也就是说目标函数的数值也必须随着设计变量的改变而改变。
本文的思路是基于ANSYS优化设计理论，我们将船舶首尾吃水定义为设计变量，也就是说将船舶模型的舷外水压力载荷作为我们设计的变量，再将单元的应力定义为状态变量，约束点处的支反力定义为目标函数，通过优化迭代设计，ANSYS优化设计程序将通过迭代试算自动寻找到船舶合理的也就是实际的吃水状态，使得目标函数值即约束支反力的大小接近于零，此时整个外载荷几近于平衡力系，得到的设计变量的解最接近船舶实际的吃水及浮态，这个解也就是我们所要寻找的最优解，寻找到最优解的这次迭代实际上也完成了船舶有限元模型合理的加载与计算。
整个优化程序设计的主要步骤为（1）用命令流参数化建立船舶有限元模型，船舶的吃水等设计变量用参数化的形式输入，并指定初始值，为了提取必要的状态变量以及目标函数，需要进行一次求解且用命令流提取并指定状态变量和目标函数，将船舶的吃水指定为设计变量，单元的应力指定为状态变量，约束处的支反力定义为目标函数，然后生成循环所用的分析文件，该文件包括整个分析的过程；（2）进行优化分析的设置，进入OPT，指定分析文件，声明优化变量，选择优化工具和优化方法，指定优化循环控制方式等。（3）运行优化程序，进行优化分析并查看设计序列结果和后处理。
三、算例
为了说明该方法的的可行性，本文对一柱体进行了基于优化设计的浮态调整。如图1所示，柱体的横截面为正方形，柱体上表面0-3000mm范围内的均布载荷为1/375 N/mm2，3000-7000mm范围内的均布载荷为3/800 N/mm2，7000-10000mm范围内的均布载荷为7/3000 N/mm2，首吃水的初始值B=300mm，尾吃水的初始值A=500mm，整个分析计算过程的APDL程序如下：
图1 柱体模型尺寸及载荷示意图（尺寸单位：mm）
/BATCH ASEL,A,LOC,X,10000
*SET,A,500! 定义设计变量初始值 ADELE,ALL,1
*SET,B,300 ASEL,S,LOC,Y,0
/PREP7！进入前处理建立有限元模型 ASEL,A,LOC,Y,1000
ET,1,SHELL63 ASEL,A,LOC,Z,1000
R,1,10, , , , , , AREVERSE,ALL
ET,2,LINK8 ESIZE,50,0
R,2,500, , MSHAPE,0,2D
MPTEMP,,,,,,,, MSHKEY,1
MPTEMP,1,0 ASEL,ALL
MPDATA,EX,1,,2.1E5 AMESH,ALL
MPDATA,PRXY,1,,0.3 N,0,-500,500
BLC4, , ,10000,1000 N,10000,-500,500
VEXT,all, , ,0,0,1000,,,, TYPE,2
VDELE, 1 MAT, 1
ASEL,S,LOC,X,0 REAL,2
ESYS, 0 D,NODE(0,0,500),,,,,,UX,,UZ,！施加约束
SECNUM, D,NODE(10000,0,500),,,,,,,,UZ,
TSHAP,LINE D,NODE(0,-500,500),,,,,,,UY,,
E,NODE(0,0,500),NODE(0,-500,500) D,NODE(10000,-500,500),,,,,,,UY,,
E,NODE(10000,0,500),NODE(10000,-500,500) ALLSEL,ALL
NSEL,S,LOC,X,0,3000 SOLVE ！第一次求解
NSEL,R,LOC,Y,1000 FINISH
FINISH /POST1！进入后处理
/SOL！进入求解器 SET,LAST
ANTYPE,STATIC ETABLE,STR,LS,1！提取状态变量值
SF,ALL,PRES,8000/(1000*3000) ！定义载荷 *GET,STR1,ELEM,ENEARN(NODE(0,-500,500)),E
TAB,STR
NSEL,S,LOC,X,3000,7000
NSEL,R,LOC,Y,1000 *GET,STR2,ELEM,ENEARN(NODE(10000,-500,50
0)),ETAB,STR
SF,ALL,PRES,15000/(1000*4000)
NSEL,S,LOC,X,7000,10000 *SET,C,ABS(STR1)
NSEL,R,LOC,Y,1000 *SET,D,ABS(STR2)
SF,ALL,PRES,7000/(1000*3000) *SET,W,500*（C+D） ！提取目标函数值
ALLSEL,ALL FINISH
*DIM,P1,TABLE,2,3,1,X,Y, LGWRITE,'OPT','lgw', ！生成优化分析文件
*SET,P1(0,1,1) , 0 /OPT ！进入优化处理器
*SET,P1(0,2,1) , B OPANL,'OPT','lgw',' '！指定分析文件
*SET,P1(0,3,1) , A OPVAR,A,DV,300,700, , ! 定义设计变量
*SET,P1(1,0,1) , 0 OPVAR,B,DV,200,600, ,
*SET,P1(1,1,1) , A/100000 OPVAR,C,SV,0,100, , ！定义状态变量
*SET,P1(1,2,1) , (A-B)/100000 OPVAR,D,SV,0,100, ,
*SET,P1(2,0,1) , 10000 OPVAR,W,OBJ, , ,10, ！定义目标函数
*SET,P1(2,1,1) , B/100000 OPSAVE,'OPT',' ',' '
NSEL,S,LOC,Y,0,1000 OPTYPE,FIRS！定义一阶方法
NSEL,U,LOC,Y,1000 OPFRST,8, , , ！最大8次迭代
SF,ALL,PRES,%P1% ！定义水压力载荷 OPEXE！开始优化分析
ALLSEL,ALL
程序在第3次迭代计算的时候，找到了最优解，此时设计变量A=320.84mm，B=279.07mm，目标函数W=4.2832 N，本次迭代同时也完成了模型合理的加载与计算。设计变量A、B对迭代次数的函数曲线见图2所示，目标函数W对迭代次数的函数曲线见图3所示。
理论计算结果为A=321.001mm，B=278.999mm，优化程序计算表得到的A值的相对误差为0.519%，B值的相对误差为0.025%，误差非常小，可见程序的计算是有效的。
图2A、B对迭代次数的函数曲线 图3W对迭代次数的函数曲线四、结论
有限元方法在船舶结构分析中已经得到广泛应用，由于船舶结构的复杂性，浮态的调整和舷外水压力的计算及加载要花费大量的精力，从算例可见，基于ANSYS优化设计分析可以用来自动处理这些工作，并能较好地接近理论计算的结果，因此该方法在船舶结构的直接计算中，具有一定的实用性。
参考文献
[1]王杰德，杨永谦. 船体强度与结构设计[M].北京：国防工业出版社，1995.
[2]张少雄，杨永谦. 船体结构强度直接计算中惯性释放的应用.中国舰船研究，2006，1（1）：58~61.
[3]朱胜昌，陈庆强. 整船准静态分析的有限元模型自动加载及载荷修正技术.船舶力学，1999，3（5）：47~54.
【关键词】 船舶消防水系统 消火栓间距 优化
对于船舶消防水系统而言，水的获取相对容易（主要使用海水），可是称得上是海上消防最廉价的材料。水的灭火原理就是冷却，当水与火接触时就会长生大量的水蒸气，水蒸气可以阻止氧气与火源的继续接触，从而抑制火的蔓延；而且强大的水柱会产生较大的机械压力，对易燃物体的燃烧部分起到驱散与扑灭的作用；水还可以进一步的渗透到易燃物的内部，以限制火源的继续蔓延。消防水系统，是船舶消防制度中严格规定的必备系统。其工作原理是通过消防水系统中的消防泵从海底阀泵入舷外水，然后经消防总管分入各个支管，输送到系统中的每个消火栓等出水端以供灭火所需。
1 船舶消防水系统的概述
船舶消防水系统主要由消防泵、系统管网、消火栓、消防水带、水枪和国际通岸接头等组成。消防水泵是消防水系统的主要给水升压设备，是整个消防水系统的核心所在。从其工作原理来讲，与其他用途的水泵没有什么本质的区别，只是消防水泵是专门用于消防水系统的标准设备。系统管网，就是水从消防泵输送至各个消火栓的管道网，主要由消防总管与各支管组成。根据水的输送距离长短和输送方向的集散程度，管道上一般还会设置各种附件、管件、组件等简单的设备。消火栓即消防水系统的出水终端，由快捷接头和截止阀组成。消防水带的制作材料一般有棉织涂胶、尼龙涂胶和麻织三种。水枪就是为了改变水流形式和获取射程而设计的工具，可分为水雾/水柱型、水柱型和喷雾型三种。国际通岸接头一般有两部分组成，一端为适合于与本船舶消火栓和消防水带连结的快速接头，另一端是标准法兰接头，两个接头组合工作，而且国际通岸接头在不用时应放于规定位置，以便于随时可取。
2 消火栓间距
消火栓的间距主要包括消火栓的规格及在相关规定下规格的选取，还包括消火栓的射程等数据，只有结合以上两点才能更好的做到消火栓的有效优化。
2.1 消火栓水枪的口径确定
消火栓的标准规格一般可以分为、与三种。
根据相关规定，在外部场所和机器处所，水枪尺寸应该是在满足规定要求压力之下的水柱中，并能从最小的水泵获得较大限度出水量，但是规定水枪规格应尽量控制在19mm以下，根据这一规定选取使用19mm的水枪并不违反规格要求。
2.2 消火栓水枪的最大射程
消火栓的水枪在喷水时，在全部消火栓处应维持的的最低压力如表1所示。
关键词：船舶管路；组成结构；优化；应用范围
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.023
采取有效的分析方法加对基于维修性的船舶管路布局优化研究，有利于减少相关的维修成本，完善船舶使用中的服务功能，延长其使用寿命的同时增强船舶管路的性能可靠性。在具体的研究过程中，应加强对船舶管路布局合理性的深入理解，确保相关的优化措施在实际的应用中能够达到船舶正常使用的具体要求。
1 基于维修性的船舶管系设计流程的优化研究
作为船舶设计的重要组成部分，船舶管系的有效设计，可以优化船舶管路在长期使用中的服务功能，促进我国造船工艺的快速发展，为现代化船舶整体服务水平的不断提升提供可靠地保障。因此，为了达到基于维修性的船舶管路布局优化的具体要求，应注重船舶管系设计流程的优化，从初步设计、详细设计、生产设计三方面实现对船舶管系的不断优化。具体表现在以下方面：
1. 1 船舶管路布局优化中的管系初步设计
作为船舶详细设计的基础，船舶管系的初步设计，关系着后续设计流程的开展。因此，需要注重船舶管路布局优化中的管系初步设计，增强管路实际应用中整体布局的合理性。船舶管系初步设计主要包括：（1）选择可靠的管材。像船舶管系设置中常用的不锈钢管、无缝钢管等，都需要确保其材料选取的有效性。同时，管子的大小、壁厚、使用的所能承受的最大压力，工作温度等，都需要在管系初步设计中进行重点地考虑；（2）各阀件的有效选取。结合管子大小，选择正确的阀件类型，确保其材质，压力等无误，及使用中能够达到船舶稳定工作的实际需要；（3）各附件的有效选取。通过对考克、吸入口等不同附件类型的确定，可以为管系中附件使用寿命的延长提供可靠地保障。除此之外，也需要对管路的走向布置进行重点地考虑，优化管系的初步设计方案。
1.2 船舶管路布局优化中的管系详细设计
当船舶管系初步设计完成后，需要开展管系详细设计工作，确保管路整体布局的合理性。船舶管系的详细设计内容主要包括：（1）结合管系原理图，增强其具体走向设置的合理性，确保船舶管系平面综合布置的设计合理性；（2）在管系详细设计阶段，应结合行业技术规范的具体要求，灵活地运用各种优化措施增强管系详细设计的有效性，减少管系设计成本的同时优化资源配置；（3）管系平面综合布置过程中应满足安全可靠性、可行性、操作维修便捷性、经济性等原则的要求，确保管路布局优化能够达到船舶安全使用的具体要求。
1.3 船舶管路布局优化中的管系生产设计
为了达到船舶管路布局优化的具体要求，需要采取必要的措施，注重管系的生产设计，确保所有管路布局的合理有效性。管系生产设计要点主要包括：（1）熟悉详设图纸、设备资料、规格书等相关船型的文件及三维软件数据库初始化。（2）加强三维软件的合理运用，促使复杂的三维管系设计问题能够得到有效地处理，避免管路安装过程中出现干涉。同时，在可靠的三维软件支持下，有利于降低设计人员的工作强度，优化船舶管路布局，实现管系安装图及管子零件图的自动生成。除此之外，需要加强船体模型、数据库、设计图纸的严格把控，最大限度地增强所有管路布局的合理科学性。
2 基于维修性的船舶管路布局优化的可维修设计要点
为了增强管路的适用性，降低其长期使用中的故障发生率，需要加强对可维修设计技术的合理运用，对管路布局优化设计中存在的问题进行及时地处理，延长其使用寿命。实现这样的发展目标，需要注重船舶管理的可维修设计，降低其后期的维修成本，为船舶管路服务功能的不断优化提供可靠地保障。船舶管路的可维修设计要点主要包括：（1）在确定产品设计方案的过程中，应注重各零件数据资料的搜集与分析，明确具体的维修准则；（2）对管路相关的配件材料及型号选择合理性进行重点地考虑，明确船舶管理维修过程中的具体要求，并制定出相关的优化措施；（3）结合信息化技术及计算机网络的优势，构建出可靠的可维修设计参考模型，实现对船舶管路为维修中的动态分析与控制，降低各零件维修成本的同时增强船舶管路布局的合理性。除此之外，船舶管路可维修设计中应确保维修安全性，并结合标准化、模块化的要求，不断提升船舶管路可维修设计水平。
3 基于可维修的船舶管路布局优化措施
为了使船舶管路布局优化能够达到行业技术规范的具体要求，需要采取必要的优化措施进行必要地处理。具体表现在：（1）结合维修可达性的要求，构建完善的船舶管路布局数学模型，增强所有设备旁维修管道的设置合理性，保证维修空间的充足性，为各维护点的合理设置提供必要的参考信息；（2）构建可靠的单管路数学模型，对管路的拆卸、管路维修操作的可行性等进行综合地评估，计算出管路与各设备、舱壁等障碍物之间的最短维修距离，实现船舶管路布局优化的经济性目标，增强所有管路布局的合理性；（3）构建可靠的多管路数学模型。基于可维修的船舶管路布局优化目标的实现，需要对管路模型、维修人员活动范围、不同专业工具的活动空间等进行重点地考虑。因此，需要结合计算机系统三维空间模拟分析软件的作用，实现船舶管路多管路数学模型的有效构建。
4 结束语
基于维修性的船舶管路布局的不断优化，可以增强这些管路长期使用中的安全可靠性，完善船舶服务功能的基础上，不断地降低船舶管路的故障发生率，推动现代化船舶整体服务水平的提升。与此同时，加强对基于维修性的船舶管理优化研究，可以降低这些管理的维修成本，对于未来船舶使用中可靠性的不断增强具有重要的现实参考意义。
参考文献：
[1]王运龙，王晨.船舶管路智能布局优化设计[J].上海交通大学学报，2015（03）.
[2]王锋.船舶管路综合布局优化探究[J].中国水运（下半月），2015（05）.
Abstract： Inland ship standardization is important to improve China's inland shipping transport efficiency and energy conservation. Article describes the development status of standardization inland ship of Yancheng， and puts forward relevant countermeasures， development of standardized ship provides a reference.
关键词： 内河航运；船舶；标准化
Key words： inland shipping；ship；standardization
中图分类号：F552 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）36-0023-02
1 概述
盐城地处里下河水网地区，市内河流纵横交错，数量众多，境内现有航道287条，总里程4488.94公里，约占江苏省内河航道总里程的五分之一。近年来，随着内河航运的发展，内河船舶密度越来越大。为了提高盐城地区内河航运运输效率，促进地区经济的发展和节能减排，交通主管部门做了大量的工作，其中包括航道、船闸等大量的投入建设。船型能否实行标准化，能否与航道、船闸实现一体化影响着我国内河航运的进一步发展[1]。
2 发展现状
2.1 国家政策
近年来，交通运输部为推动内河船型标准化开展了一系列的工作，内河船型标准化工作也取得了一定的成绩。所谓标准船型是指在给定的航运环境下，通过技术经济论证而确立的技术性能和经济性能优良的船型[2]。为了推进内河运输船舶船型标准化工作，提高我国内河航运效率、节能减排，交通运输部于2012年12月25日在总结和分析前期推进京杭运河船型标准化工作以及已有标准船型研发成果的基础上，充分考虑航道、船闸等因素，经多方案技术经济优化论证，研究了京杭运河、淮河水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列。
2.2 发展现状
盐城地区目前营运船舶约有13000多艘，由于历史原因盐城地区的船型千差万别，其中绝大部分为非标准化船型，且很大一部分船舶为200总吨以下小船。而对于盐城地区的新造船舶的尺寸基本上是按照船东的要求来，即船东想要什么尺寸的船，船厂就造什么样的船，导致船型复杂，直接影响到盐城地区船型标准化工作。近来，财政部和交通运输部针对航运发展受到运力过剩的问题，鼓励老旧船舶提前报废更新，以提高航运企业船舶技术水平、优化船队结构，促进节能减排、加强环境保护。盐城地区可以以财政补贴报废老旧船舶为契机，鼓励船东和航运公司建造标准化船型。
3 研究对策
船东要建造一艘新船首先要经过设计公司的设计，设计公司会根据船东的要求设计出满足现行法规、规范要求的图纸，图纸设计好后设计公司会把图纸送给图纸审查机构审查，图纸经过审图机构审核符合相应的法规、规范后，船厂根据设计好的图纸建造船舶。不管是船舶设计公司还是船舶建造厂、船舶检验机构，最终的用船部门为船东，船东要建造的船舶是为自己营运的需要。下面主要从设计公司、船舶检验机构、船厂三方面考虑，鼓励建造标准化船型。
3.1 设计公司
标准化船型是在分析和总结近年来的经验基础上总结出来的优秀船型，图纸设计人员要充分认识到船型标准化是内河航运发展的需要，也是节能减的需要。设计公司是标准化船型推进的第一道关口，设计人员要推荐标准化的优良船型给船东，并把相关的国家政策提供给船东，使船东了解相关的政策和标准化船型的诸多优势。由于标准化船型的图纸相对比较成熟，设计公司减轻了工作量，可以对船东的标准化船型设计费给与优惠。对于设计的非标准化船型，由于主尺度、主机等主要参数需要重新设计，增加了设计单位的设计负荷，设计公司可以适当增加图纸设计费用，从而最终鼓励船东建造符合国家标准化的船型。
3.2 船舶检验机构
图纸要经过船舶检验机构审查才可以申请建造新船，而且新船必须经过船舶检验机构检验合格才可以发放相关证书。对于验船机构，可以从以下两点入手：
①对于设计公司申请审查的标准化船型的图纸，由于船型标准、工作量较小，检验机构可以给与审图费适当优惠，且审图人员可以给与标准化船型的图纸优先审查。对于非标准化船型，船舶检验机构可以对相关国家政策贯彻，并且不予相关的优惠。
②对于船厂申请建造的标准化船型船舶，由于标准船型图纸比较完善，建造工艺比较成熟，给现场检验带来了便利，船舶检验机构可以给与检验费用优惠，并提供相当的奖励，鼓励船厂建造符合国家要求的标准化船型，而对于非标准化船型，船舶检验机构不予优惠。
船舶检验机构是船舶进入内河航行的最重要的一关，船舶检验机构可以联合海事、运管等相关机构给与政策上的支持共同保证国家船型标准化的实施。船闸管理机构可以对满足《主尺度系列》的标准化船型给与优先过闸，过闸费减免等利好政策。运输管理机构对于不满足《主尺度系列》的标准化船型给与营运证营运范围的缩减等相关政策。
3.3 船厂
船舶的建造成本和时间成本是船厂最关注的，标准化船舶由于船型的标准化，相似度较高，有利于船厂节省建造成本，有利于提高船厂的生产效率，有利于船厂的节能减排。具体表现在，一是减少开工准备时间和费用，二是避免建造过程中的返工，三是工人较为熟练，工作效率较高。对于建造标准船型，由于船厂的建造成本的降低，船厂可以减低船舶报价提高船厂和标准化船型的竞争力，从而鼓励船东建造标准化船型。
4 标准化船型实例
某船东建造一艘44.8m干货船（见图1），该船为单底、单舷、单甲板、单机、单浆型普通干货船，主要航行于京杭大运河。中部货舱区域用于载货，主要用于载运积载因素≥0.45m3/t的一般干杂货物。其主要量度如下，布置图如图1所示。
京杭运河、沙颖河-淮河干线过闸内河干散货船、液货船标准船型主尺度中京淮货-3标准船型主尺度的要求如表1所示。
设计吃水和载货吨级为参考值，对比表1船型主尺度可以看出该船主尺度满足京淮货-3标准船型主尺度要求。该船和另一艘44.8m相似干货船建造费用如表2所示。
相比于非标准化船型，由于是标准化船型，设计公司不需要重新设计，节省了大量的人力和时间，设计费相对较低；由于船型标准化，船厂在建造新船时熟练程度、建造速度、施工质量、成本控制等方面具有强大的优势，生产效率骤增，成本骤降，为船东节省了成本。
该船在以后的营运过程中，标准化船型由于可以优先过闸等优惠条件，将大大提高船舶的运输效率，为船东增加经济效益。
5 结束语
内河船型标准化是现代化内河水运体系的必备要素，也是内河水运节能减排的重要内容。文章主要从经济效益方面考虑鼓励设计公司、船厂、船东建造标准化船型，推进船型标准化工作。船舶检验机构作为推进船型标准化工作的重要部门，并应当联合相关部门出具相应的法律法规给予保障和推进。
参考文献：
[1]常浩.京杭运河船型标准化研究 [D].大连海事大学硕士学位论文，2004.
[关键词]虚拟制造技术；船舶制造；应用策略
中图分类号：U671.99 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0114-01
随着环境与资源之间的矛盾越来越深，虚拟制造技术应用计算机、信息以及仿真技术，在船舶的制造中进行仿真。通过对船舶的生命周期进行模拟，预测船舶性能。从而有效地提高船舶的质量，降低船舶制造的成本，显著地提高船舶制造的效率。在产品的设计和开发中，很难预测一些潜在的问题，只有等到船舶制造真正地投入到生产和使用中才会发现其存在的问题。但如此一来不仅造成了大量资源和材料的浪费，也大大地延长了船舶开发的周期。采用虚拟制造技术能有效地解决这些问题的发生。主要原因在于虚拟制造技术为船舶的制造提供了设计方案以及可制造性的环境，可以及早地发现船舶在设计中存在的问题，预测产品的性能和指标。
一、虚拟制造技术
虚拟制造是从船舶的设计、制造到报废整个生命周期中。虚拟制造能完成整个船舶的设计过程，从而实现船舶在加工、装配、拆卸以及回收处理整个过程的仿真的设计。虚拟制造技术能对船舶的功能、经济以及生命周期进行预测，评价资源利用率，可以为船舶的设计人员提供改进的依据。如此便能显著地提高船舶的设计质量，降低船舶设计中存在的问题和缺陷。提高船舶制造的规则以及加工生产的合理性，进一步优化船舶制造的质量。船舶在制造的过程中，通过仿真船舶的生产计划，可以时资源进行合理地优化配置。显著地缩短船舶制造的周期，降低船舶制造的生产成本。
（一）材料模拟仿真
虚拟制造技术在船舶材料的模拟仿真中，将材料制备工艺中微观过程学进行模拟，将船舶制造材料的成分、结构以及性能进行优化设计。
（二）虚拟加工
虚拟制造技术在船舶制造中可以对船舶制造的整个加工过程进行仿真模拟。仿真模拟包括对船舶中工件几何参数、轨迹等仿真过程，对加工过程中各项物理参数进行预测与分析，对船舶的运动、动力学进行仿真。这些仿真设计便能在船舶设计的阶段动态的呈现出来，并能预测船舶的性能。
（三）虚拟装配
在虚拟制造技术中，虚拟装配是将计算机仿真以及虚拟现实技术进行联合。从而在计算机上进行船舶的仿真装配，而虚拟装配的首先要在计算机辅助设计系统创建出虚拟的船舶模型，再利用虚拟的环境进行船舶性能的试验、仿真。其中虚拟装配主要是根据船舶设计的外形以及性能等真实地模拟出来，操作者可以采用交互方式来控制船舶装配的过程。然后根据此来评估船舶的可装配性，并在此基础上优化船舶的装配过程，显著地提高船舶一次试制的成功率。从而大大地降低产品生产的成本，节约产品制造的时间。
（四）虚拟包装
虚拟包装是将船舶的外形以及装饰设计的与真实船舶外观设计无异，采用虚拟包装，操作者能在虚拟的环境中对设计进行修改，对船舶的外观设计进行评价，使其更加地合理和美观。目前已经开发研制出虚拟包装图制作软件，能对产品的外观进行虚拟包装图制作。
二、影响虚拟制造技术在船舶制造中应用的因素
采用虚拟制造技术能在真实产品的制造前，预测产品的性能以及制造系统的状态，从而可以帮助操作者预先作出产品的决策以及优化方案。目前我国在虚拟船舶制造基础上，拥有一批掌握先进制造技术的人才。我国有能力在船舶制造上实施虚拟制造技术，影响虚拟制造技术在船舶制造中应用的因素为：
（一）在船舶制造中采用虚拟制造技术是一个不断认识和完善的过程，在采用虚拟制造的过程中，要在目前船舶制造企业现有条件的基础上，不断地发现问题和解决问题，从而使虚拟制造技术在实现其在船舶制造企业的内部逐步实施。
（二）采用虚拟制造技术要充分地调动人力资源的创造性，并最大限度地发挥工程技术人员的主观能动性。鉴于此，船舶公司的工程技术人员要不断地提高自身的专业素质和技能。对工程技术人员定期开展教育和培训，以提高工程技术人员对船舶制造企业的目标认识。提高工程技术人员在吸收、消化以及应用信息上的能力，提高其创造力。
（三）在船舶制造中采用虚拟制造技术，能将产品的竞争者、供应者以及用户之间的关系产生变化。在采用虚拟制造技术的船舶企业，企业之间的竞争优势取决于产品，也就是船舶在市场上投放的速度。并要不断地满足各个用户的需求。
（四）采用虚拟制造技术，要不断地去吸收和借鉴先进的船舶制造技术和工艺，并以此来提高船舶制造企业在市场上的竞争力。
（五）虚拟制造技术的应用，要不断地提供必要的物质和组织资源，并加强对工程技术人员创造性以及主观能动性的支持。
（六）拟船舶制造技术的实施是一个长期的过程，需要在企业实践过程中不断地改进，并实现船舶制造企业全面虚拟制造化。
结论
综上所述，由于虚拟制造技术在船舶制造中的应用，基本上不会去消耗资源和能量，船舶的设计、开发以及实现过程均在计算机上完成的。这样的方式极大地提高了船舶制造的生产率，显著地降低了船舶制造的成本，提高了船舶企业在市场上的竞争力。除此之外，能够有效地对船舶制造的成本、风险以及生产的进度进行预测，及时地对设计中不合理的因素进行修改。降低了时间成本，缩短了船舶开发周期。
参考文献
[1]陈进.虚拟制造技术及其在船舶制造中的应用研究[J].江苏科技信息，2013，26（11）：60-60，74.
[2]李琦.VERICUT 软件在数控虚拟制造中的应用研究[J].工具技术，2011，45（1）：56-58.
【关键词】船舶；节能减排；应用
前言
作为海上重要的交通运输工具，不仅要确保船舶的可靠性高和速度快，而且需要处理好船舶设计节能减排技术问题。中国正在进入节能减排时代，船舶航运作为Q易运输的主体，其能源结构和废气排放对自然环境的影响很大，因此从船舶设计入手，研究节能减排技术，以尽可能地减少船舶航运对环境的不利影响。
一、船舶节能减排的意义
船舶作为海上运输的主要工具，他具有通过能力大、运费低廉、运输量大等特点，目前，国际贸易总运量的三分之二，我国进出口货运总量的90%都是利用海上运输。随着物流业的进一步发展，其数量也在不断增加。而船舶作为能耗大户，对其进行节能减排技术改造，保护环境，具有重要的现实意义。国际航运业对环境到底产生了多大的影响？众多的研究表示船舶的二氧化碳排放量估计占世界二氧化碳排放总量的1.8%到4.5%。而且该数字还将随着世界贸易活动和国际航运量的增长而不断增长。除排放二氧化碳外，船舶动力装置还会排放一氧化碳、氮氢化合物、硫化物、微粒等有害物质，这些都会对海洋环境造成影响和破坏。
二、节能型船舶的发展趋势和在研发中存在的问题
（一）节能型船舶的发展趋势
目前节能减排已经成为船舶行业关注的重要问题，选择节能型船舶是节能减排的重要因素。选择节能型船舶需要坚持的两个原则：1）根据不同的地形，不同河流，选择不同的节能型船型；2）根据经济效益因素选择不同的节能型船型。节能型船舶除了船型、螺旋桨等因素影响节能外，还存在许多因素，比如航速和外界条件等。
（二）节能型船舶在研发中存在的问题
1.政府支持力度不够
节能型船舶的研发与推广需要大量的资金，因此节能型船舶必须得到政府的大力支持才能取得明显的进步，但是部分政府对于节能型船舶的环保作用认识不到位，并没有给予资金以及政策上的支持，这是节能型船舶在研发中存在的主要问题。
2.节能环保意识不强
人们对于环境保护的意识不强，必须依靠宣传才能增强节能减排的意识。节能型船舶的宣传力度不够，导致决策者以及船东对节能型船舶的认识不够，从而影响节能型船舶的研发和推广。
3.短期经济利益的影响
节能型船舶的造价较高，受经济利益的影响，大多数船东会选择造价低、短期经济效益高的船舶，一般不会选择造价高的节能型船舶。
4.基础设施的制约
目前我国中一半的航道存在机械化程度低、技术条件差、工作效率低等问题，这些问题影响大型节能型船舶的推广。
5.缺乏法律保障
近年来环境污染日益严重，需要利用法律对环境保护进行制约，目前船舶的能耗对环境污染造成的影响非常的大，由于缺乏法律保障，对于环保型船舶没有明确的规定，导致节能型船舶推广受到阻碍。
三、船舶节能减排技术的应用
（一）船体减阻降耗
船舶船体减阻降耗是船舶节能减排重要手段之一。从船舶设计层面上讲，船体减阻降耗可以从船体低阻力线型设计、浮态调整、船舶船体表面减阻以及低风阻上层建筑等方面进行设计研究。低阻力线型设计主要包括线型优化和总体设计优化两个方面，如下图3.1所示。低阻力线型设计中的总体设计优化指的是设计优化人员根据设计经验和母型船等，在保证船舶具有足够排水量的前提下，调整方形系数和浮心位置，选取合适的船型尺寸比。而线型优化则指的是船舶船体线型的UV度、水线进流角以及去流角等的设计对船舶船体阻力具有一定的影响，设计优化人员依靠模型试验和CFD手段等，反复调整船舶线型，并最终确定船体的低阻力线型。船舶在实际航行中的阻力不仅仅取决于船舶的静水阻力，还与航线上风浪流等环境因素有关，研究人员对船舶在多种转载工况下的阻力性能进行研究，实现了在全航程多工况下船舶综合阻力性能全面提升的目标，从而形成了船舶船体减阻降耗的浮态调整方法。低风阻上层建筑则指的是设计人员通过优化船舶船体上层建筑的外形，降低风阻力，从而实现节能减排。
（二）使用经济航速
船舶的燃油消耗是一种综合反映船舶节能减排技术与经济性的指标，其与船舶航速息息相关。在实际的船舶运行过程中，经济航速的概念主要有三种，也即最低燃油消耗率航速、最高盈利航速以及最低燃油费用航速，实际意义上的经济航速常指的是最低燃油消耗率航速。船舶主要部分有锅炉、船舶主机以及发电柴油机等，其中最重要的耗油就是船舶主机耗油，其重要的耗油特点就是在运行船舶主机时，船舶功率和船舶航速之间具有三次方关系，因此应适当地降低船舶航速。从实际的船舶运行方面进行考虑，当船舶转速和功率变化时，船舶主机消耗燃油量就会受到船速、换气量以及喷油量的影响，因此就要找到一个船舶航速和耗油的最佳平衡点。最佳平衡点主要从以下几个方面进行考虑：船舶航速和主机耗油量关系、船舶耗油设备的状态、船舶运营年限、船舶航行条件、船舶实际的运行路线等。因此，船舶使用经济航速的基本原理就是工作人员在主机安全的转速范围内，根据主机实际的运行情况，找到船舶耗油和航速最佳的平衡点。
（三）提高推进效率
提高船舶推进效率主要有改进尾部伴流场、主机降功率使用等方式，改进尾部半流场指的是在船舶船体上加装螺旋桨整流罩，这种技术主要应用到对螺旋桨尺寸有限制的以及拖轮等高负荷低航速的船舶。加装螺旋桨整流罩后的螺旋桨后流场、桨轴上下不完全对称，其螺旋桨桨轴上方流场偏右，桨轴下方流场偏左。因此，使船舵上下部成一定角度，来分别对齐螺旋桨后流场，进而减少船舵所受扭矩，这种节能措施可在服务航速工况下节省4%的功率。主机降功率使用指的是将船舶主机的功率降低，进而降低船舶燃油消耗率，达到船舶节能的目的。这种节能技术较为成熟，虽然初次投入成本较大，但从整个船舶生命周期来看，该节能技术经济性较好。目前，很多的大型船舶公司可以接受这种优化设计方案，其通过主机的优化配置可实现3%D6%的降耗。
（四）废热回收及废气处理
船舶废热回收及废气处理也是一种较为重要的船舶节能减排手段，其中船舶废热回收主要指的是船舶废热利用技术，在船舶燃油消耗中，大概有50%的热量以热辐射、废气以及热交换的形式浪费掉。船舶主机废热利用透平转化功率为最大功率的0.6%到4%，这种利用技术初次投入资金较多，多用在大型集装箱船上；船舶主机冷却水废热再利用则可对船舶扫气和缸套的废热进行再次利用，从而提高2%到3.5%的主机功率，这种回收系统较为复杂，通常需要与蒸汽透平和废气透平等联合使用，因此多用在大型集装箱船上。
四、结束语
综上所述，设计节能减排技术在船舶中，对于船舶设计节能减排技术应当从原理进行研究，重视船舶能效设计指数及其影响，最大限度的善船舶的环境。
参考文献：
【关键词】模糊化；隶属函数；线性规划
近几年来，全球“温室效应”加剧，导致世界各地重大灾害频繁发生，人们逐渐意识到环境保护的重要性，并不断地改善各种场合的能源利用效率，而作为温室气体排放大户的航运业，实现运营船舶的节能减排目标具有现实的重大意义。尤其是燃油价格近年来大幅度上涨，，燃油费用所占的成本比例越来越高，为了应对此种局面，减少燃油消耗已成为最优先考虑的问题，而某些情况下航运时间具有不确定性， 因此考虑对船舶航速优化问题进行模糊化处理.，以期找到一种能体现节能减排的优化模型，使船舶航行成本降低。
1.最优调度模糊规划模型
1.1模型假设
内河船舶航速优化过程中，最终的目的是船舶燃油消耗最少。在解决船舶燃油优化的问题前，做出如下模型假设：
假设1：船舶内河航行航道分成了若干小水道，船舶在每个水道的不同转速已获得，且不同的转速均能保证船舶正常行驶。
假设2：风速、设备状态、污底等情况对油耗的影响忽略不计。
假设3：船舶不同转速之间转换的缓冲时间忽略不计。
1.2模型建立
根据船舶航行的起点和终点找出其航行过的水道编号，设编号集合为A，对于每个i∈A，其转速的集合Ni={ni1，ni2，···，nij，···}，油耗率的集合Gi={gi1，gi2，···，gij，···}，航速的集合Vi={vi1，vi2，···，vij，···}，其中每个转速nij对应油耗率gij、航速 （l/km）。假设第i水道长度为Si（km），当船舶以转速nij通过第i水道时，所需要的时间T=（h），船舶要求达到的时间大致为t（h）。
求解每个水道i最优转速ni*模型为minS=xSg （1）
模型中x为0-1变量，若第i水道选择第j个转速，则x=1，否则x=0。目标函数（1）的目的是船舶燃油消耗最少，约束（2）中 表示“近似小于等于”，表明船舶通过所有航道的时间弹性约束，约束条件（3）（4）要求船舶以每个水道转速集合中的某个转速通过水道。
1.3模型求解
求解模糊线性规划问题的最优解，首先将模糊线性规划问题转化为普通线性规划问题，即先分别求解以下两个普通线性规划：
得到两个模型的最优解S0，S1，然后求出新的伸缩指标d0=S0-S1>0，进而将求 的问题转化为求解如下混合线性规划问题
2.数值模拟探究
以某船舶的航运为例，已知它在 5个航段上油耗、时间、航速、水道距离等数据，如下表述。
G=[123 115 120 119 102；120 147 125 255 152；171 190 163 184 186；198 185 204 176 153；162 126 137 174 180]；V=[14 11 13 12 10；11 14 12 16 15；17 21 16 18 19；20 19 22 17 15；15 11 13 16 19]；S=[24 35 40 53 46]
G表示油耗矩阵，其中G（i，j）表示船舶在第i水道以第j转速航行时每公里的耗油量。V表示航速矩阵，其中V（i，j）表示在第i水道时采用的第j航速。S表示距离向量，其中S（i）表示船舶在第i水道航行的距离。
假设船舶走完这5条水道总的时间大致为12h，时间伸缩性参数 t0=1，在MATLAB上编程实现，分别用普通线性规划及模糊线性规划模型计算出船舶航行时所用总油耗，两种方法结果分别为30.108，29.849 l，两者相差0.259 l，可见在时间相差不大的情况下，利用模糊线性规划计算出来的油耗量比普通线性规划计算的结果低，船舶燃油成本相比较降低了，符合船舶燃油消耗量与转速之间的关系。对于时间伸缩性参数，需根据具体的情况设置。
3.结论
由于船舶运行时间的不确定性，文章中对船舶约束条件进行模糊化处理，并运用隶属函数，在求解过程中将模糊约束条件转化成一般约束条件，最终化为混合线性规划问题求解。以某船舶的航行为例，选择了5个水道的油耗值、航速、航行时间、水道的距离，采用文中模型与一般线性规划模型计算比较时间、油耗，结果表明，模糊线性模型计算的油耗更低，可见适当改变船舶航行时间，优化选择船舶转速，船舶燃油成本也将改变。
【参考文献】
[1]郑守岩.浅析船舶节能减排之有效途径[J].天津航海，2009（3）：12-13.
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