Особенности изготовления корпусов судов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доклад

по теме: «Особенности изготовления корпусов судов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Якутск 2013 г 

Метод постройки корпусов судов.

 

Сложность очертания корпуса корабля заставляет уделять большое внимание точности и производительности заготовительных операций.

Рис. 1. Схема разбивки корпуса

В основе существующих методов  постройки судов лежит предварительное  изготовление частей корпуса судна  в виде сборочных элементов, секций и блоков. Каждая отдельная секция должна быть достаточно жесткой. Границы  плоских и объемных секций намечают по возможности в районах поперечных переборок симметрично диаметральной  плоскости судна. Размеры секций выбирают с учетом габаритных ограничений  перемещения их к месту сборки на стапеле, а также грузоподъемности кранов и транспортных средств. По технологическим  соображениям при разбивке каркаса  на элементы, секции и блоки необходимо предусмотреть выполнение возможно большего объема сборочно-сварочных  работ в условиях цеха при максимальной механизации, а также учесть особенности  сборки на стапеле. Так, носовую и  кормовую части корпуса обычно выделяют в крупные объемные секции, а при  использовании блочного способа  сборки корпус расчленяют поперечными  сечениями от палубы до киля (рис. 1). 

 

Большинство сборочных элементов  состоит из простых листовых деталей  или прокатных и составных  балок и рамок, имеющих обычно тавровое сечение (рис. 2). Для механизированной сборки и автоматической сварки под флюсом прямых и криволинейных балок таврового профиля используют станки типа СТС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Типы составных сварных   Рис. 3. Схема трактора

балок корпуса        ТС - 32

 

При сборке и сварке листовых полотнищ используют стенды, имеющие передвижные  балки с флюсовыми подушками  и электромагнитами. Балки размещают  в соответствии с расположением  стыков собираемого полотнища. Флюсовые подушки уплотняют стык, снижая требования к отклонениям ширины зазора по длине  стыка; электромагниты фиксируют положение  кромок. Тщательным подбором режима можно  получить полное проплавление и хорошее  формирование шва с обеих сторон при односторонней сварке на флюсовой подушке стенда без кантовки. Одностороннюю  сварку листов толщиной до 10 мм с принудительным формированием обратной стороны  шва иногда выполняют с помощью  сварочных тракторов типа ТС-30 и  ТС-32 (рис. 3). В этом случае для сборки полотнища используют стеллаж, обеспечивающий свободный доступ к нижней поверхности  стыков. Листы собирают с обязательным зазором в 2...3 мм посредством скоб-планок 8. Формирование стыка снизу осуществляется охлаждаемым водой медным ползуном 1, установленным на подвеске 2. Подвеска закреплена на проходящей через зазор ножевой тяге 4. По мере продвижения трактора вдоль стыка планки 3 сбивают.

Технология изготовления плоскостных секций судов.

 

Различают секции плоскостные, с прогибью и объемные. В

производстве корпусов судов значительный объем работ составляет изготовление полотнищ и плоских секций, причем их число, размеры и масса возрастают по мере увеличения тоннажа выпускаемых судов. В соответствии с этим для изготовления полотнищ и плоских секций используют комплексно-механизированные линии с универсальным оборудованием, обеспечивающим выпуск широкого диапазона типоразмеров.

Сборку и сварку плоскостных  секций осуществляют на плоских стендах. При этом широко применяют способ раздельной сборки и сварки продольного  и поперечного наборов, позволяющий  увеличить объем сварки, выполняемый  автоматами. На стенд укладывают полотнище, зачищают места установки набора, устанавливают и приваривают  автоматами набор главного управления (рис. 4, а). Затем набор другого направления (рис. 4, б) приваривают к полотнищу полуавтоматами, а соединения набора разных направлений между собой выполняют полуавтоматами в последнюю очередь.

Рис. 4. Схема раздельной сборки судового набора

 

 

Характерный пример такой линии  показан на рис. 5. Наличие большого числа неприводных роликов, во-первых, создает опорную поверхность для укладки собираемых и свариваемых элементов; во-вторых, облегчает их перемещение с одной позиции на другую. На позиции «А» листы по одному из пакета краном подают на место сборки 1, которое оборудовано плоской подкладкой и магнитами для прижатия кромок в вертикальном направлении. Кроме того, предусмотрены устройства 2 для выравнивания стыка в продольном направлении. После прихватки очередного стыка полотнище сдвигают на ширину листа и продолжают формировать его методом последовательного наращивания. Затем приводные каретки 3, перемещающиеся по направляющим вдоль одной стороны линии, захватывают кромку собранного полотнища и транспортируют его на позицию сварки «Б». Самоходный портал 4, перемещаясь по рельсам вдоль линии, выводит сварочную головку 5 на стык и обеспечивает ее переход с одного стыка на другой. Вдоль стыка головка движется по направляющим портала. 

Рис. 5. Комплексно - механизированная линия для изготовления плоских секций

 

После односторонней сварки под  флюсом полотнище транспортируют на позицию «В» для поворота на 180°. При кантовке кран 7 поднимает одну кромку полотнища, а противоположную кромку передвигают в горизонтальном направлении специальные упоры 6, движущиеся по направляющим. Перевернутое полотнище возвращают на позицию «Б» для сварки с обратной стороны, а затем транспортируют на позицию «Д» для термической обрезки кромок. Резку осуществляют одновременно с двух сторон полотнища в направлении вдоль линии при движении портала 8 по рельсам. В случае необходимости обрезки другой пары кромок полотнище транспортируют в обратном направлении на позицию «Г», где его приподнимают и поворачивают на 90° вокруг вертикальной оси, а затем возвращают на позицию «Д».

Готовое полотнище поступает  на позицию «Е» для сборки с набором главного направления. Для этого на позиции «Ж» элементы набора краном 14 по одному укладывают на цепи транспортирующего устройства 13, используемого в качестве магазина. При выходе с транспортирующего устройства ребро элемента набора поворачивается на 90° вокруг продольной оси с помощью специальной тележки 12 и подается поперек основной линии вдоль направляющих неподвижного сварочного портала 10. Затем элемент набора опускается на поверхность ранее поданного полотнища, прижимается к нему во многих местах прижимами балки портала и сваривается одновременно двумя угловыми швами, наклоненными электродами двух пар сварочных головок 9, перемещающихся по направляющим портала. Точное расположение первого элемента набора и шаг между ними задается автоматически соответствующей настройкой устройства, транспортирующего полотнище.

Готовая плоская секция выдается на позицию 3, где ее приподнимают над поверхностью опорных роликов гидравлическими подъемниками 11, расположенными по обеим сторонам линии, и опускают на многоосную тележку 15 для транспортирования к месту дальнейшей сборки.

Иную последовательность операций при сборке и сварке плоских секций используют на японских верфях. Сборку решетки осуществляют на линии 1 (рис. 6), сваривая автоматами 5 угловые соединения между ними. Одновременно на линии 3 .собирают полотнище, выполняя стыковые соединения односторонней сваркой на медной подкладке. Сборка секции завершается установкой и прихваткой решетки набора на полотнище (2) с последующей приваркой ее на позиции 4. Такая последовательность выполнения сборочно-сварочных операций способствует уменьшению угловых деформаций полотнища по сравнению со случаем раздельной установки набора.

Рис.6. Схема поточной линии изготовления плоских секций

 

При приварке набора к полотнищу  успешно используют роботы для дуговой  сварки типа APPRENTECE. Оператор вручную проводит руку робота со сварочной горелкой по траектории сварки; программное устройство запоминает этот путь и затем робот производит сварку по введенной программе. Так как скорость движения руки этого робота при обучении значительно превышает скорость сварки, то это сокращает время обучения и позволяет вводить программу на каждом экземпляре изделия.

 

Технология изготовления секций судов с прогибом.

 

Для сборки секций с прогибом используют постели, образуемые набором лекал, закрепленных на жестком основании и воспроизводящих

обводы изготовляемой секции (рис. 7). Рабочая кромка лекал для облегчения обработки имеет вид гребенки, в местах сварных швов делают вырезы. Поскольку стоимость специальных постелей, предназначенных для изготовления только определенного типоразмера секции, велика, широкое распространение получили разборные и универсальные постели. Разборные постели собирают из типовых элементов. В зависимости от конструкции собираемых секций разборные постели делят на три группы. К первой группе относятся постели для сборки днищевых, палубных и бортовых секций средней части корпуса, имеющих небольшую прогиб. Ко второй группе относятся постели для объемных секций оконечностей судов, имеющих обводы с большой кривизной. В третью группу входят постели, предназначенные для сборки палубных секций с малой кривизной - все секции палубы можно изготавливать на одной постели без смены лекал. Настройка лекал по высоте производится в этом случае с помощью телескопических регулируемых стоек. Пример универсальной постели для сборки и сварки различных по размерам и кривизне днищевых секций, показан на рис. 8. Предварительная настройка на требуемую кривизну днища производится перестановкой боковых подлекальников 2 и поворотом секций 3 на необходимый угол. После этого по плазовым таблицам осуществляют настройку опор 1.

Рис. 7. Постель для сборки днищевой секции

 

Рис. 8. Универсальная постель

 

 

Технология изготовления объемных секций судов.

 

При изготовлении секций, имеющих  кривизну, например, объемной днищевой секции, сначала листы обшивки  собирают с минимальными зазорами, прихватывают друг к другу и крепят к лекалам постели. Затем выполняют  сварку стыков на весу автоматами под  флюсом. Потом производят сборку и  приварку набора элементов жесткости, устанавливают и приваривают  полотнище второго дна, сваренного отдельно. Для удобства выполнения швов автоматической сваркой под  слоем флюса постели иногда снабжают флюсовыми подушками, а также  делают их наклоняющимися или поворотными. При завершении сварки обшивка освобождается  от закреплений, и секция снимается  с постели. Если ее сварка производилась  без поворота постели, то секцию кантуют, огневой строжкой зачищают корни  стыковых швов обшивки и производят их подварку.

Для сборки развитых объемных секций оконечностей корпуса применяют жесткие постели-кондукторы, которые поддерживают собираемую секцию не только снизу, но и с боков по всей высоте. Иногда объемные секции собирают на плоских сборочных стендах на базе/одного из плоских элементов секции. Отдельные плоские и объемные секции (1...8) перед подачей на общую сборку корпуса часто укрупняют в блок – секции (рис. 9). Их изготавливают либо на постелях - кондукторах, либо на сборочных тележках, которые одновременно используют и для транспортирования собранного блока на стапельное место.

а) • ■ . ф 

соответствующей позиции той или  иной поточной линии, а судно не строить, а собирать на предпусковой позиции.

Схемы выделения конструктивных модулей (КМ) в составе корпусов с упрощенной формой обводов представлены на рис. 10, а, б. Все танкеры (рис. 10, а) представляют собой гладкопалубные суда с двойным дном и двумя плоскими продольными переборками, изменение их геометрических характеристик при переходе от одного типоразмера к другому (например, КФМ1, КФМ11) показано на рис. 11. Архитектурно-конструктивное оформление нефтевозов и рудовозов (см. рис. 10, 6) аналогично танкерам (см. рис. 10, а). Бортовые танки и днищевые секции танкеров и рудовозов отличаются только толщинами листов и номерами профилей набора.

Рис. 10. Схема выделения КМ в составе корпуса судов простых технических решений: а - танкер; б - нефтерудовоз

 

При серийной постройке  малых и средних судов общую  сборку корпусов выполняют поточно-позиционным  методом. С помощью специальных  средств, строящиеся суда перемещают с  одной позиции поточной линии  на другую, причем на каждой из них выполняют  определенные объемы работ за одинаковый промежуток времени с широким  применением специальной оснастки. При отсутствии поточных линий применяют  поточно-бригадный метод постройки  судов, когда каждое судно остается на месте, а специализированные бригады  последовательно и ритмично переходят  с одного судна на другое.

Рис. 11. Модульные конструкции  танкеров

 

 

Сварочные деформации, возникающие  при изготовлении корпуса, в значительной степени зависят от схем сборки. Если производить сборку «по горизонталям», т. е. собирать сначала днищевые секции по всей длине, а затем устанавливать  все секции двойного дна и т. д., то при сварке горизонтов, следующих  за днищем, концы нижнего горизонта  будут приподниматься, вызывая общее  искривление корпуса. Поэтому наиболее перспективным методом общей сборки корпуса судна является блочный, при котором сборку на стапеле осуществляют из крупных блоков, представляющих собой часть корпуса от киля до палубы. Схема организации работ при использовании такого метода показана на рис. 12. Корпус каждого блока формируют на предстапельном участке из секций, подаваемых из сборочно-сварочного цеха. Днищевые секции устанавливают на поперечные балки. При этом средняя часть с колеёй для транспортных тележек грузоподъемностью 500 т и монтажных тележек грузоподъемностью 100 т остается свободной. Центровку и стыковку днищевых секций производят с помощью монтажных тележек. По окончании формирования блоков производят испытания отсеков па непроницаемость.

Рис. 12. Схема сборки корпуса корабля на стапеле блочным методом

 

С горизонтальной предстапельной площадки готовые блоки с помощью двух 500-тонных транспортных - тележек перемещают на трансбордер, который перемещается по трансбордерной горке. После совмещения рельсовых путей трансбордера и наклонного стапеля блок на транспортных тележках опускают по наклонному стапелю до места установки. Под концы судо-водных балок блока подводят центрирующие устройства, расположенные на спусковых дорожках стапеля, блок снимают с транспортных тележек и возвращают их на предстапельную площадку для перевозки очередного блока.

Сварку стыка между блоками  начинают после окончательной сдачи  сборочных работ по всему стыку. Вертикальные и наклонные монтажные  швы при толщине 7...14 мм целесообразно  выполнять автоматической сваркой  порошковой проволокой, а при толщине  более 14 мм - электрошлаковой сваркой. При ручной сварке стыка в целях  обеспечения равномерного поперечного  сокращения по периметру обычно несколько  пар сварщиков /, //, ///, IV, V одновременно выполняют симметрично расположенные участки швов /-/, 2-1. 1-11, 2-11 и т. д. (рис. 13). Последовательность операций обычно такова:

• заваривают монтажный стык 1 по всему периметру с внутренней стороны;
• после зачистки корня шва заполняют разделку с наружной стороны корпуса;
• сваривают стыки 2 продольного и поперечного набора; выполняют приварку набора 3 к обшивке.