摘要：铝合金材料，具有质地轻、抗腐蚀性强等特征，是现代新型技术材料开发的主要原料。基于此，本文结合铝合金材料的相关理论，着重对铝合金材料，在船舶及海洋工程轻量化设计中的应用要点进行归纳，以达到充分发挥铝合金材料优势，促进我国航海产业发展的目的。
关键词：铝合金；船舶及海洋工程；轻量化设计
引言：船舶及海洋工程，是现代海洋资源开发中占有重要地位。良好的船舶及海洋工程开发，不仅保障了航海人员的安全，能够降低船舶运输的重量，增加船舶航行的灵活度。由此，关于铝合金与船舶及海洋工程轻量化探究，为我国海洋运输业发展提供了引导。
一、铝合金材料分析
铝合金，是现代工业中应用，较广泛的有色金属结构材料，它主要是利用无铅感应炉、槽式感应炉、以及电阻炉、电热辐射炉等，将低质量铝制金属进行融合，在高温条件下，形成耐氧性强，金属稳定性高等材料。一般来说，铝合金材料可分为：变形铝合金、高强度铝合金、变形铝三种。
将铝合金材料，应用于船舶及海洋工程中，也主要是利用了为，其金属稳定性高、强化适中、质地较轻等特征，改善传统船舶灵活度不够，耐腐蚀度较低的问题。
二、铝合金与船舶及海洋工程轻量化设计要点探究
随着国内船舶及海洋工程技术逐步发展，现代船舶生产技术与设计要点，也正在实践中优化，笔者将铝合金在船舶及海洋工程轻量化设计中应用要点归纳为：
（一）船舶框架整体框架设计
1.设计要点
铝合金，在高温、高压环境下融合而成，具有较强的抗压、耐腐蚀性特征。进行船舶及海洋工程轻量化设计时，设计人员，考虑到传播常年在水中运动，且受到水流力量，风力的影响，船舶操控的难度相对较大的特征，需尽量减少船舶航行中的阻力。但若船舶整体质量均减轻，则无法抵抗海浪的冲力，极易发生帆船的危险。由此，船舶及海洋工程的总体设计上，应在原有船舶设计方案基础上，适量增加船舶的灵活度，同时又要保障船舶的运行平稳度。
而铝合金，是多种金属在高温环境下炼制而成，金属在冶炼过程中，铝、氮、钛三者融合在一起，三种金属掺杂的比例不同，铝合金的硬度也不同。船舶设计过程中，可将船舶分为多个铝合金应用部分，进而达到了船舶及海洋工程轻量化设计中，铝合金材料的科学搭配应用。
2.应用探究
如，M地区开展船舶及海洋工程轻量化工程施工时，施工人员按照船舶设计图，将本次船舶设计中铝合金应用结构分为五大部分，其中船头、船尾各为一部分，船身按照1/3标准，将其分为三部分，进行船舶及海洋工程轻量化设计时，按照不同比例进行铝合金运用。其中，船尾、船身中间部分的重量最大，其次是船身的其他两部分，最后为船尾。
这种铝合金总体应用方法，能够在船舶航行区间，确保船舶身体、船头，在航行期间保持着平稳的运行状态，而船尾材料较轻，可随着船舶运行需求，灵活的进行航行角度，航行位置调节，实现了船舶及海洋工程轻量化设计的实际需要。
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（二）船舶上层建筑中铝合金材料应用
1.设计要点
船舶上层建筑中，铝合金材料设计，主要是看中铝合金筋板结构质间隙密度小，材料应用便捷，实际应用效果好等特征，进行船舶上层建筑结构设计。一方面，传播上层结构，主要采用CCS—A级钢板为主，运用铝合金5038，作为钢筋结构的上层设计支撑架，铝合金6082为上层结构夹板层设计材料。两者一个负责减轻船舶上层结构的重力，另一个负责增加船板与船身部分的关联稳定度，各司其职，由此，铝合金的应用，可在减轻船舶整体重力的状态下，增加了船舶设计的灵活程度[1]。
2.案例探究
举例来说，某次船舶及海洋工程设计期间，运用铝合金材质，作为船舶生产的主要材料。设计人员按照船舶上层支撑框架，与船身顶层结构设计的重量需求，选择底部重量较大，顶部质地较轻的铝合金材料，作为本次船舶设计的主要原料。其结构设计按照1：2的标准进行材料配置，完成船舶结构设计后，设计人员又进一步调整了船舶上层框架中，局部设计问题，适当的缩减了，船舶顶层合金结构四个连接点部分的重量，增加两种合金材料连接部分的合理衔接性。
案例中提到的，按照船舶设备结构的整体标准，适当的进行船舶结构进行调整，是不同铝合金材料，在实际中合理应用的表现。这种综合调整结构方法，能够达到依据船舶及海洋工程需求，达到小规模调整船舶设计缺陷，优化船舶及海洋工程体系设计结构的效果。
（三）船舶内部结构中铝合金材料的设计应用
随着铝合金技术开发技术逐步深入，船舶及海洋工程轻量化设计中，铝合金材料，也作为船舶内部操控技术设备设计的主要材料。
一方面，数字化操控系统的硬件结构，逐渐从塑料、铁质设备，转换为铝合金为主体的硬件设备。如，船舶操控程序的外部操控设备，电子移动导航设备，船舶应急保护设备等，均以铝合金作为生产材料的第一选择[2]。
另一方面，船舶内部结构中，座椅、床铺支架等结构，也逐渐利用铝合金进行材料替换。这类船舶内部需长时期应用的物品，虽然不会直接受到海水腐蚀，但长期处于潮湿的空气中、以及高浓度二氧化碳、高浓度氧化环境下，也容易出现氧化、变质的情况。运用铝合金将传统的特质材料替换出来，是利用了铝合金抗氧化性强等特征。
（四）船舱底部轻量化设计中铝合金应用
铝合金在船舶底部船舱设计中应用，是利用铝合金资源，增加船舱设计结构船舱结构上的灵活调节能力。如，现代船舱设计中，将船舶中心、两端的合金应用比例相应调节，就是利用了合金材质不同，在船舶结构设计中的重力作用，增加现代船舶及海洋工程的设计灵活度。
结论：综上所述，铝合金与船舶及海洋工程轻量化设计探析，是现代船舶技术实践中整合的理论归纳，为当代海洋工程未来发展提供了指导。在此基础上，通过船舶框架整体框架设计、船舶上层建筑中铝合金材料应用、船舱内部轻量化设计中铝合金应用、以及船舶内部结构中铝合金材料的设计应用，对铝合金资源应用要点进行归纳。因此，本篇关于铝合金与船舶及海洋工程轻量化的探究，将为国内航海产业发展提供参考，为新型航海产业发展提供了借鉴与创新引导性价值。
参考文献：
[1].柳铝研制出海洋工程及高技术船舶用大规格铝合金板材[J].铝加工，2018（04）：16.
[2]马曙光，周佳.铝合金与船舶及海洋工程轻量化设计[J].中国海洋平台，2017，32（01）：15-20.
论文作者:曹凯,史元杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/15
标签：船舶论文; 铝合金论文; 海洋工程论文; 材料论文; 轻量化论文; 结构论文; 船舱论文; 《基层建设》2018年第30期论文;