Постройка корпуса судна
Понятие о технологии постройки корпуса судна
Методы постройки и формирования судна. В основу современной организации постройки сварного судна положен принцип рационального разделения корпуса на составляющие элементы, независимого параллельного изготовления этих элементов с последующей сборкой их до наибольшей целесообразной готовности частей корпуса. На последнем этапе сборки все эти части соединяют в общий корпус.
Рассмотрим основные определения, относящиеся к сборке и сварке судовых корпусных деталей.
Деталь (лист, кница, флора, бракета или профиль) — неделимая часть корпусной конструкции, полученная в результате обработки металлопроката.
Узел — технологически законченная часть корпусной конструкции, состоящая из двух или более деталей.
Секция — технологически законченная часть корпуса судна, состоящая из ряда узлов и отдельных деталей и включающая детали насыщения. Секции корпуса могут быть двух видов:
1. Плоскостные секции — это части днища, борта, палубы, переборки и др., состоящие из плоского (или с небольшой кривизной) полотнища и набора. Плоскостные секции подразделяют на следующие конструктивно-технологические группы:
секции без погиби, состоящие из двух подгрупп: секции с набором одного направления и секции с набором двух направлений;
гофрированные секции, которые отличаются от секций предыдущей группы тем, что имеют гофрированные полотнища; они состоят из двух подгрупп: секции без набора и с набором поперек гофров;
секции с цилиндрической погибью, к которым относят секции палуб, имеющие поперечную погибь;
секции с переменной кривизной. К ним относят секции (бортовые) с изменяющейся по длине кривизной.
2. Объемные секции — это части корпуса или отдельных конструкций, имеющие криволинейные обводы и образующие закрытые полностью или частично отсеки. Объемные секции подразделяют на следующие конструктивно-технологические группы:
секции с прямолинейными обводами — это днищевые секции с настилом второго дна и плоской обшивкой днища, объемные секции коффердамов и некоторые другие конструкции;
секции с криволинейными обводами—объемные бортовые секции и секции оконечностей;
секции ярусов надстроек — разнообразные объемные секции надстроек и рубок, кожухи дымовых труб и др.;
конструкции типа крупных фундаментов — фундаменты под главные дизели и др.
Блок-секция — часть корпуса судна, отсеченная одной или двумя плоскостями (шпангоутов), параллельными мидель-шпангоуту, либо ряд замкнутых отсеков надстройки. Блок-секция формируется из нескольких плоскостных и объемных секций, узлов и деталей. Нередко блок-секцию называют просто блоком.
Блок судна — блок-секция, насыщенная частично или полностью механизмами, устройствами, элементами систем и трубопроводов, электрооборудованием и др.
Насыщение — детали и узлы судовых устройств, систем, трубопроводов и оборудования, мелкие фундаменты, а также крепления изоляции и отделки помещений, устанавливаемые на корпусные конструкции.
Методы постройки судов определяются технологией, принятой на каждом судостроительном предприятии.
Секционный метод постройки заключается в том, что весь корпус строящегося судна разбивают на отдельные секции: палубы, борта, днища, переборки, платформы, надстройки и др.
Сборку корпуса судна производят в сборочно-сварочном цехе и на стапеле; сборку секций судна в сборочно-сварочном цехе называют предстапельной сборкой, а сборку судна на стапеле — стапельной сборкой. Так как предстапельная сборка всегда предшествует стапельной, то ее нередко называют предварительной сборкой.
Готовые секции, в которых выполняют максимально возможный объем монтажных работ, поступают на склад или непосредственно на стапель. На стапеле производят установку, сборку и сварку секций, формируют корпус в целом и продолжают работы по монтажу механизмов, устройств, систем оборудования, отделке и окраске помещений.
Блочный метод постройки представляет собой развитие секционного метода, при котором судно разбивают на крупные объемные части — блоки-секции, изготовляемые в сборочно-сварочном цехе из отдельных секций. В блоке-секции выполняют весь монтаж насыщения.
Готовые блоки поступают на стапель, где их соединяют (стыкуют) и сваривают, получая готовый корпус судна с надстройками, собираемыми из отдельных блоков. После этого производят оставшиеся монтажные, изолировочные, отделочные, малярные и другие достроечные работы.
Размеры блоков зависят от производственных условий на предприятии и от того, какой транспорт будет обеспечивать их подачу на стапельное место.
На стапельном месте элементы корпуса формируют тремя способами: пирамидальным, островным и блочным (рис. 90). Эти способы позволяют вести сборку и сварку корпуса широким фронтом, значительно сокращая время постройки судна, уменьшают общие сварочные деформации корпуса.
Пирамидальный способ состоит в том, что корпус собирают из блок-секций и формируют его, начиная со средней части судна или иногда с кормы. Первоначально установленные секции образуют подобие ступенчатой пирамиды, откуда этот способ и получил название.
Островной способ формирования корпуса заключается в одновременной закладке по длине судна нескольких секций, которые в дальнейшем смыкают забойными секциями. Этот способ сокращает срок постройки судна, благодаря расширению фронта работ.
Блочный способ применяют при формировании корпуса на стапеле из предварительно собранных и сваренных блок-секций или блоков.
Принципиальный технологический процесс постройки судна
«Принципиальный технологический процесс постройки судна» выпускают в виде пояснительной записки, содержащей описание принятого метода выполнения основных работ по постройке: изготовлению деталей, сборке и сварке узлов, плоскостных и объемных секций, блок-секций, блоков, подготовке проверочных устройств стапеля, стапельной сборке корпуса и надстроек, изготовлению деревянных конструкций, изготовлению и монтажу трубопроводов и систем, монтажу главных, вспомогательных и палубных механизмов, устройств и электрорадиооборудования, установке различных приборов на судне (навигационных, сигнализации и др.).
Этот процесс содержит также перечень основной рекомендуемой технологической оснастки, необходимой для постройки судна.
Наряду с выпуском рабочих и технологических чертежей, разрабатывают документы (записки, карты и др.), в которых по всем операциям исполнения технологического процесса указывают способы и последовательность выполнения работ, применяемые приспособления и инструмент, трудоемкость, время и место выполнения работ, а также основные требования по приемке.
Принципиальный технологический процесс сборки и сварки корпусных конструкций состоит из следующих основных технологических операций: подготовки места сборки, раскладки деталей согласно чертежу; судовой разметки и маркировки (контуровки, разметки мест установки набора и деталей насыщения); резки и строжки (удаления припусков, разделки кромок шва под сварку); пневматической рубки (разделки корня шва, удаления временных креплений); зачистки кромок шва под сварку; установки деталей по разметке и закреплению их под сварку (как и чем); сварки; правки после сварки; контуровки; проверки и приемки конструкции.
При изготовлении корпусных конструкций в сборочно-сварочном цехе используют следующие виды технологической документации:
типовые технологические процессы сборки и сварки секций, содержащие общий принципиальный технологический процесс сборки (например прямые плоские днищевые секции цилиндрической вставки; то же — бортовые секции). Они определяют порядок и последовательность сборки и сварки, способ крепления деталей, необходимую сборочную оснастку, величину зазоров между стыкуемыми кромками деталей под сварку, допуски на величину смещения кромок стыкуемых деталей, места и размеры зачистки кромок сварных швов, режимы сварки, порядок заполнения разделки сварного соединения, марки сварных материалов (сварочная проволока, электроды, флюс), способы и объем контроля сборки и сварки;
технолого-нормировочные карты сборочно-сварочного цеха, состоящие из двух разделов: технологического и норм времени (в нормо-часах) на выполнение работ. Эта карта содержит номера этапа, комплекта, секции, чертежа, проекта судна, наименование работ, положение шва, толщину материала, вид разделки, разряд работы, норму времени по каждой операции и др.;
комплектовочные ведомости на секцию, содержащие перечень всех входящих в нее деталей, где указано, какие детали идут на узловую или секционную сборку, а какие подают на стапель россыпью (с указанием причин, например, из-за проходящих затем трубопроводов, систем, кабелей или других причин);
ведомости насыщения, в которых приводят перечень всех деталей насыщения, входящих в данную секцию, и их количество;
инструкции по проведению некоторых видов работ (разметочные, проверочные, испытания на непроницаемость и др.).
В монтажно-достроечных цехах применяют технолого-нормировочную карту, аналогичную карте сборочно-сварочного цеха за исключением данных о положении шва, толщине материала, виде разделки, метраже или количестве.
Судосборщик должен выполнять работу в полном соответствии с рабочими чертежами и технологической документацией.
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.