Сборка и сварка корпуса судна на построечном месте
Методы постройки судов и способы формирования их корпусов
Общая технология и организация строительства судна определяются методом его постройки, способом формирования корпуса и методом организации производства (рис. 13.1). На отечественных судостроительных заводах применяют главным образом секционный и блочный методы постройки судов, а также их комбинацию (секционно-блочный). Секционный метод применяют при постройке крупных, средних и некоторых малых судов на наклонных и горизонтальных построечных местах, а блочный — при постройке большинства малых и некоторых типов средних, как правило, на горизонтальных построечных местах. Подетальный метод, который был единственным в эпоху клепаного судостроения, при переходе к сварке потерял свое значение. Сегодня он применяется в основном при постройке мелких судов, когда корпус формируется из деталей и узлов. В настоящее время получили развитие модульные принципы при проектировании и постройке судов.
При секционном методе корпус судна собирают из плоскостных и объемных секций. Замкнутые отсеки и помещения по мере их готовности испытывают на непроницаемость, после чего выполняют монтаж механизмов, трубопроводов, устройств, оборудования и др.
Секционный метод предполагает формирование корпуса судна пирамидальным или островным способами.
При пирамидальном способе, формирования корпус судна по длине делят на ряд частей (рис. 13.2). Эти части, в которые входят все основные конструкции — днище, борта, переборки, палубы, по форме напоминают пирамиду с уступами, образованными отдельными секциями.
1—V — последовательность сборки и сварки «пирамид».
При пирамидальном способе быстрее всего формируется поперечное сечение корпуса по высоте при несколько замедленном его формировании по длине. Сборку корпуса на построечном месте начинают с установки, сборки и сварки закладных днищевых секций первой пирамиды. Ее положение по длине корпуса выбирают с учетом конкретных условий и максимального сокращения продолжительности постройки судна при принятой организации производства. После закладной секции устанавливают последующие секции по длине и высоте, одновременно в нос и в корму. Далее устанавливают секции переборок, бортов, палуб и др.
Сборка и сварка корпуса в высоту позволяет быстро завершать работы по формированию помещений, испытать их на непроницаемость, раньше начать монтажные работы. В целях сокращения сварочных деформаций корпуса сборку и сварку секций выполняют в последовательности, обеспечивающей свободную усадку сварных соединений: поперечные соединения собирают на прихватках, а продольные — на гребенках; е первую очередь сваривают поперечные соединения; секции сваривают симметрично относительно ДП и закладных секций, причем в работе одновременно участвует максимально возможное число сварщиков, что способствует минимальному отставанию от сборочных работ. К сварке секций последующей пирамиды приступают после окончания большинства сборочно-сварочных работ в предыдущей пирамиде.
Несмотря на значительные преимущества, пирамидальный способ формирования корпуса имеет ряд недостатков: весьма ограниченный фронт работ в начале постройки судна на построечном месте; невозможность одновременно вести сборочно-сварочные работы более чем в двух районах, что при сборке корпуса большой длины ведет к увеличению цикла постройки.
При островном способе корпус судна разбивают по длине на несколько самостоятельных районов («островов»), формирование которых производят пирамидальным способом (рис. 13.3). Количество «островов» определяют исходя из конкретных особенностей судна, условий завода, принятых сроков постройки и т. п. В процессе формирования корпуса судна «острова» могут перемещаться по построечному месту или оставаться неподвижными. После окончания формирования «островов» включительно до верхней палубы по возможности большее число рабочих сваривает межостровные кольцевые монтажные стыки.
Островной способ обладает всеми преимуществами пирамидального и вместе с тем не имеет недостатков последнего, т. е. обеспечивает значительное расширение фронта сборочно-сварочных и монтажных работ, в результате чего сокращается цикл постройки судна. Благодаря этому островной способ получает все более широкое распространение на отечественных и зарубежных судостроительных заводах.
Островной способ позволяет рациональнее использовать построечное место тогда, когда его длина значительно превышает длину судна, но недостаточна для размещения двух судов. Свободную часть построечного места используют для постройки носового или кормового «острова» второго судна.
В судостроении в последние годы нашла признание разновидность островного способа формирования корпуса судна, когда корпус разделяется по длине на две части, каждая из которых собирается отдельно на одном или разных построечных местах и затем спускается на воду. Стыкуются обе части корпуса в доке либо на плаву. В последнем случае сборка и сварка монтажного стыка проводится с применением кессона или специального герметизирующего устройства. На рис. 13.4 показана одна из конструкций такого устройства. Оно представляет собой П-образную металлическую раму ящичного типа, состоящую из двух симметричных половин, соединенных между собой в ДП шарниром. Опорный контур устройства выполняется по форме обводов корпуса в районе монтажного стыка. Герметизирующее устройство устанавливается в районе монтажного стыка на всем протяжении его подводной части. Устройство плотно поджимают к наружной обшивке, после чего из корпуса судна в районе монтажного стыка и из герметизирующего устройства откачивают воду. Затем собирают стыкуемые кромки обшивки под сварку. Сварка в этом случае осуществляется с одной стороны — изнутри судна.
1, 2 — корпус, днищевая часть и башни; 3— осушительный насос; 4 — воздушный клапан; 5 — винтовой талреп; 6 — лебедка; 7 — твиндек; 8 — уплотнительный опорный контур; 9 — уплотнительные разъемы корпуса; 10 — ограничители раскрытия; 11 — кингстоны; 12 — шарнир; 13 — водосборный колодец; 14 — рабочая камера; 15 — воздухораспределительный коллектор.
При блочном методе изготовленные заранее блоки, начиная с базового, подаются на построечное место (рис. 13.5). В качестве базового принимается блок, начало формирования судна с которого обеспечивает минимальную продолжительность его постройки. В большинстве случаев в качестве базового принимают блок машинного отделения. Сваривают монтажный стык блоков только после окончания всех сборочных работ по данному стыку.
Блочный метод обеспечивает широкий фронт работ с наименьшим временем нахождения судна на построечном месте и дает минимальные общие сварочные деформации.
Неразрывно с технологией связана организация производства. В настоящее время в судостроении применяют три следующих метода организации производства при постройке судов: позиционный, поточно-бригадный и поточно-позиционный.
Позиционный метод организации производства — индивидуальная постройка судов последовательными этапами в соответствии с технологическим графиком, содержащим номенклатуру и объем работ по каждому этапу. Бригады, выполнившие работы данного этапа, переходят к выполнению работ, предусмотренных на последующем этапе, на том же судне.
Поточно-бригадный метод организации производства — серийная постройка судов специализированными рабочими бригадами, которые последовательно и ритмично переходят с одного судна на другое, выполняя закрепленные за ними одноименные на каждом судне работы. Каждое судно остается на своем построечном месте до спусковой готовности.
Поточно-позиционный метод организации производства — серийная постройка судов на поточной линии с передвижением судна с одной позиции построечного места на другое, через одинаковые отрезки времени, равные такту выпуска судов с этой линии. Специализированные бригады закреплены за каждой позицией.
В современных условиях наиболее рациональным методом организации серийной постройки большинства судов является поточно-позиционный, позволяющий организовать ритмичное производство как на самих поточных линиях постройки судов, так и в заготовительных цехах завода, максимально механизировать работы на специализированных позициях и участках.
Источник
Методы и способы постройки судов
Постройка судов осуществляется различными методами, основными из которых являются подетальный, секционный и блочный.
При подетальном методе (сборке «россыпью») вначале из отдельных деталей собирают весь набор судна, к которому затем приваривают наружную обшивку. Такой способ сборки применяют при постройке мелких судов на небольших предприятиях.
Секционный метод заключается в том, что весь корпус судна разбивается на отдельные секции (рис. 60): палубы, борта, днище, переборки, платформы и т. д.
После изготовления этих секций в сборочно-сварочном цехе монтаж корпуса судна на стапеле производится пирамидальным или островным способами. Это позволяет вести сборку и сварку корпуса на стапеле широким фронтом, что дает экономию времени и уменьшает общее формоизменение корпуса при сварке.
Пирамидальный способ получил свое название от того, что выставленные первоначальные секции образуют подобие ступенчатой пирамиды. Корпус собирают из секций, а его формирование начинают либо со средней части судна, либо с кормы.
Островной способ — это одновременная закладка по длине судна нескольких секций, которые затем смыкаются так называемыми забойными секциями. Сроки постройки судна при этом значительно сокращаются.
Блочный метод представляет собой развитие секционного метода. Судно при этом разбивают на крупные объемные части — блоки (рис. 61), изготовляемые в сборочно-сварочном цехе. На стапель их подают в готовом виде, чем увеличивается пропускная способность стапелей и улучшается качество работ. Блочный метод рационален при серийной постройке судов среднего и малого водоизмещения.
Формирование корпуса судна секционным и блочным методами производится на специализированном закладном месте, называемом стапелем (рис. 62, а). Он имеет специальные опорные устройства, предназначенные для установки и стыкования секций и спуска судна на воду.
Источник
Основы собираемости секций корпуса судна
Основы собираемости секций корпуса судна |
| «Бум Техно», ООО |
Подетальный способ предусматривает сборку судна на построечном месте из отдельных деталей обшивки и набора, масса которых обычно не превышает 2–3 тонн. Этот метод был единственным в эпоху клепаного судостроения, а в настоящее время используется обычно при постройке мелких судов.
При переходе к сварному судостроению основным способ стал секционный, когда корпус судна собирают на построечном месте из отдельных секций весом в десятки и сотни тонн. Этот способ применяется при постройке любых типов судов на любых типах построечных мест.
Дальнейшее развитие секционного способа – блочный, когда на предварительной стадии «укрупняют» несколько секций/узлов в единую конструкцию – блок, который после этого подается уже на стапель.
То есть основной сборочной единицей в сварном судостроении является секция.
Традиционные производственные процессы предполагают изготовление корпусных секций с монтажными/ технологическими припусками, часть которых может быть удалена при укрупнении, а часть – на стапеле при формировании корпуса. Процесс сборки секций между собою предусматривает установку и предварительное выравнивание секций под причерчивание, определение величины причерчивания, обрезку припусков, разделку кромок под сварку, повторную установку и окончательное выравнивание секций относительно баз построечного места, совмещение несовпадаемых конструкций смежных секций с применением сборочных приспособлений. Учитывая значительные габариты и вес секций, способы перемещения секций на стапеле, такая ручная подгонка требует значительных физических затрат и времени.
Естественно, возникает желание исключить эти затраты и добиться при формировании корпуса собираемости секций между собой аналогично собираемости детских кубиков в сложные конструкции либо собираемости резьбовых соединений.
| «Бум Техно», ООО |
Собираемость сварного соединения определяется относительным смещением свариваемых кромок и расстоянием между ними. Допуски на зазор и разностенность в свариваемых монтажных соединениях формируют требования к точности изготовления конструкций секций. Каковы же эти величины?
Поле допуска на зазор/разностенность обычно составляет 2÷3 мм. Следовательно, отклонение кромки секции по всей плоскости монтажного соединения и пространственное смещение обшивки/набора должны быть в пределах 1÷2 мм. То есть в этом случае обеспечивается конечная собираемость секций без пригонки.
Но такие допуски в большинстве случаев превышаются уже при изготовлении деталей обшивки/набора и при сборке узлов. Повышение же точности детального изготовления и узловой сборки реальных корпусных конструкций технически малореализуемо и экономически нецелесообразно.
Отсюда следует вывод, что сборка секций при укрупнении в блоки и при формировании корпуса на стапеле без выполнения определенного объема пригоночных работ по монтажным кромкам секций невозможна.
Но объем пригонки может быть сведен к осознанному минимуму за счет применения современных цифровых технологий размерного контроля. В основу технологий должны быть положены принципы взаимозаменяемости. Основной задачей в технологических процессах, построенных на принципах взаимозаменяемости, является высокоточное задание и согласование баз собираемых конструкций.
Рассмотрим процесс стыкования секций между собою. Поскольку каждая секция имеет отклонения от номинальных размеров, причем отклонения носят случайный характер, возникает проблема определения оптимального положения секции при ее установке.
| «Бум Техно», ООО |
При этом кажущееся оптимальным положение для данной секции может вызвать большие сложности по согласованию с последующими еще не установленными секциями, отклонения геометрических параметров которых на момент стыкования неизвестны.
В судостроении проблема однозначности положения секций при формировании корпуса судна решается вводом системы «контрольных линий». Контрольные линии (К.Л.) являются следом пересечения контрольных плоскостей (проходящих на фиксированных расстояниях от базовых плоскостей корпуса – ОП, ДП, ПШ) с судовыми конструкциями.
| «Бум Техно», ООО |
При установке секций на стапеле контрольные линии смежных секций должны безусловно совмещаться либо между ними должен быть выдержан заданный теоретический размер.
Отступление от этого правила неизбежно приведет к несовпадению каких-либо элементов секции выше установленных допусков.
| Пример расположения К.Л. на днищевой секции / «Бум Техно», ООО |
Систему базирования, обеспечивающую конечную собираемость, закладывают на стадии проектирования и вносят в рабочие чертежи секций. В технологиях, использующих принципы взаимозаменяемости, контрольные линии являются базой для назначения размерных цепей. Разработав схему контрольных линий, можно определить допустимые отклонения на изготовление секций, обеспечивающих их конечную собираемость на стапеле в заданных значениях.
Заданные в рабочих чертежах конструкторские базы применяются в технологической документации и являются базами в процессе размерного мониторинга при изготовлении и стыковании секций. Современные координатные методы и средства размерного контроля позволяют осуществить увязку конструкторских, технологических и измерительных баз с высокой точностью.
Использование принципов взаимозаменяемости и применение системы «фиксированных контрольных линий» позволяет разрабатывать «сквозные» технологии размерного контроля.
Особенностью таких технологией является возможность проведения размерного мониторинга на этапах изготовления секций в единой системе координат и доработка геометрии характерных элементов секции по результатам размерной аттестации. При формировании корпуса судна на стапеле обеспечивается высокоточное базирование секций, что исключает их повторную установку. Вследствие наложения производственных погрешностей доработку кромок монтажных соединений не избежать. Но объем пригоночных операций будет оптимально минимальным.
Источник
