Способы и последовательность формирования корпуса судна

В зависимости от разновидности построечных и спусковых сооружений завода, особенностей корпуса судна, его размеров формирование корпуса могут вести из деталей (подетально), из секций, из блоков.

Подетальный способ предусматривает сборку корпуса на построечном месте из отдельных деталей обшивки и набора. Его используют применительно к мелким судам (10-15 м длиной).

Секционный способ применяют при постройке любых судов на построечных местахТипы построечных мест и их оборудование любых типов. Корпус судна собирают из секций, узлов и деталей. По мере формирования замкнутых помещений и отсеков в них после сварки производят максимум монтажа насыщения и начинают работы по отделке и оборудованию помещений. Корпус судна из секций формируют по пирамидальной или по отсечной схемам.

При пирамидальной схеме корпус последовательно развивают в длину и в высоту. В итоге, как видно на рис. 1, а, появляется подобие ступенчатой пирамиды. Начинают сборку с установки закладной (первой) днищевой секции первой пирамиды. Положение закладной секции по длине корпуса выбирают с учетом максимального сокращения общей продолжительности постройки судна.

Чаще всего закладной выбирают секцию в районе МКО, где сосредоточен большой объем монтажных работ. Затем устанавливают, собирают и сваривают секции, последующие по длине и высоте одновременно в нос и в корму. После окончания сборочно-сварочных работ в первой пирамиде приступают к формированию корпуса в пределах второй пирамиды и т. д. При этом смежные пирамиды образуют наращиванием предыдущих пирамид в нос и в корму судна.

Достаточно быстро формируется поперечное сечение корпуса по всей высоте при несколько замедленном формировании в длину, что позволяет быстро завершить формирование отсеков и помещений в пределах пирамиды и раньше начать в них монтажные работы. С другой стороны, такая схема способствует уменьшению общего продольного изгиба корпуса при сварке. Известно, что прогиб балки пропорционален квадрату ее длины.

В данном случае прогиб со­бранной части корпуса от сварки можно упрощенно представить как:

$ƒ = M{L}^2/8EI$

где:

• M — изгибающий момент, вызываемый усадкой свар­ных швов;
• L — длина собранной части корпуса;
• E — модуль нормаль­ной упругости;
• I — момент инерции собранной части поперечного сече­ния корпуса.

Чем короче основание пирамиды и чем она выше, тем меньше прогиб данной части корпуса. Несмотря на отмеченные преимущества, пирамидальная схема фор­мирования корпуса не позволяет в начале постройки судна создать фронт работ, вести сборочно-сварочные работы более чем в двух пира­мидах одновременно, что при большой длине корпуса ведет к увеличе­нию цикла постройки.

При отсечной схеме формирования (рис. 1, б) сначала собирают от­сек машинного отделения, а затем в корму и в нос от него формируют смеж­ные отсеки. Сварку межсекционных пазов ведут одновременно в преде­лах каждого отсека. После формирования двух смежных отсеков сваривают монтажный стык между ними.

При блочном способе формирования, представленном на рис. 2, бло­ки, начиная с закладного, подают на построечное место. В большин­стве случаев в качестве закладного принимают блок машинного отде­ления, что, как уже упоминалось, обеспечивает минимальную продолжительность постройки судна. После окончания сборочных ра­бот по каждому монтажному стыку его сваривают. Общие сварочные деформации корпуса судна при сборке из блоков минимальны, благо­даря малому количеству монтажных соединений и высокой жесткости корпуса.

Рекомендуется к прочтению: Формирование корпуса судна на построечном месте

Блочный способ требует высокой точности изготовления блоков и особенно формы кромок листов обшивки и размещения набора по кон­туру монтажного соединения. При неточностях резко возрастают объе­мы и трудоемкость пригоночных работ. В связи с нежелательностью последних применяют секционно-блочный способ формирования, ког­да блоки предусматривают только в оконечностях судна и в надстрой­ках, а в районе цилиндрической части корпус формируют из секций. В корпусах крупных судов применяют бортовые блоки. Блочный спо­соб ведет к раннему началу механо-монтажных и монтажно-достроеч­ных работ в сборочно-сварочном цехе и на построечном месте, что сокращает время постройки судна.

Для расширения фронта работ практикуют «островной» способ формирования корпуса. Корпус раз­деляют по длине, как показано на рис. 4, на два или три района («ос­трова»), которые формируют одно­временно по пирамидальной или по отсечной схемам.

«Островной» способ обладает до­стоинствами пирамидальной и отсеч­ной схем и не имеет их недостатков. После готовности «острова» несколь­ко сварщиков одновременно сварива­ют кольцевой монтажный стык.

На построечных местах, снаб­женных судовозными тележками, «острова» сближают друг с другом для стыкования. На построечных местах, не оборудованных судовозными тележками, «острова» соеди­няют, используя забойные элементы, т. е. днищевые, бортовые и палубные забойные секции. Для заводки забойных секций а межостровное пространство их монтажные кромки необходимо точно контуровать обеспечивая перпендикулярность плоскостей стыков диаметральной плоскости.

Сварка монтажных стыков в жестком контуре, образован­ном тяжеловесными «островами», из-за невозможности свободной усадки швов чревата возникновением в них трещин. Поэтому, приме­няя «островной» способ, на продольных стапелях закладку корпуса це­лесообразно начинать с забойной части (блока), а «острова» наращи­вать в нос и корму, что не меняет длительности формирования, а иногда оно даже ускоряется.

К «островному» способу можно отнести и параллельное с корпусом формирование и насыщение надстройки вне построечного места с по­следующей установкой надстройки на построечном месте или на пла­ву после спуска.

«Островной» способ характерен тем, что он позволяет рационально использовать построечное место, когда его длина превышает длину суд­на, но всё же недостаточна для размещения двух судов. Свободную часть построечного места при такой ситуации используют для постройки чаще всего кормового «острова» второго судна. На продольных наклон­ных стапелях размещают два корпуса судна полной длины. Их строят и спускают одновременно.

Если на стапеле, как уже сказано, второе судно не размещается, то строят его часть. Когда полностью готовый корпус спускают на воду, то «остров» второго судна приспускают вдоль стапеля и начинают формировать полный корпус, а над ним заклады­вают «остров» третьего судна и т. д. Следует добавить, что таким обра­зом можно формировать корпуса как одинаковых, так и разных проек­тов. Лишь бы длина стапеля позволяла.

В силу своих достоинств «островной» способ получил широкое рас­пространение на отечественных и зарубежных судостроительных заводах.

Продолжительность формирования корпуса судна на построечном месте можно определить путем построения показанного на рис. 6 так называемого территориального графика.

В обозначение секции 30/1 входит: 3 — номер блока или строитель­ного района; 0 — группа днищевых секций; 1 — порядковый номер сек­ции в группе; □ — объемные секции; • — плоскостные секции.

P_{сб min}, P_{сб max}, P_{сб opt} — минимальное, максимальное и оптимальное число судосборщиков.

Над горизонтальной осью графика изображается схема разделения корпуса судна на секции. По горизонтальной оси откладывают длину судна, а по вертикальной оси – продолжительность установки секций и стыкования их монтажных соединений:

$t =T_{сб}/8P_{сб}{K}_{вн}$

где:

• T_сб — сум­марная трудоемкость работы по установке секции и сборке монтаж­ных соединений, норм. ч;
• P_сб — число судосборщиков, чел.;
• K_вн ≈ 1,2 — коэффициент выполнения норм;
• 8 — продолжительность смены, ч.

Установку и сборку монтажных соединений в зависимости от раз­меров и сложности секций обычно выполняют 2-4 судосборщика. Свар­ку собранных монтажных стыков и пазов и проверку положения сек­ций выполняют параллельно с работами по установке и стыкованию последующих секций.

Полная продолжительность сборки корпуса определяется суммар­ной длительностью неодновременных сборочных операций с учетом времени сварочных работ по последнему монтажному соединению.

На основе территориального графика рассчитывают число сборщи­ков, потребных для формирования корпуса, и строят ступенчатую кри­вую их загрузки (рис. 6, б). Для оценки степени неравномерности загрузки сборщиков вычисляют отклонения от их оптимального ко­личества:

$P_{сб opt} = S/t$

где:

• S — площадь, ограниченная ступенчатой кривой и осью времени, чел. ч или чел. смен;
• t — длительность сборки, ч или смены.

Если отклонения превышают 20 %, то территориальный график пе­рестраивают, добиваясь более равномерной загрузки рабочей силы.

Разработка и сопоставление нескольких вариантов территориаль­ного графика в зависимости от положения закладной секции позволя­ет определить тот из них, что обеспечивает минимальную продолжи­тельность формирования и лучшую загрузку рабочих. Очередность формирования корпуса можно также устанавливать на основе графи­ка технологической последовательности установки секций (рис. 6, в). Стрелками показано, какая секция устанавливается, что позволяет пла­нировать порядок изготовления секцийИзготовление секций, их подачи к построечному ме­сту и сборки в составе корпуса.

Процесс формирования корпуса судна на построечном месте опре­деляется:

• Принятой организацией производства;
• Выбранным методом постройки судна;
• Способом формирования корпуса;
• Влиянием целого ряда технологических факторов, в том числе и сварочных деформаций.

При пирамидальном способе формирования корпуса сборку и свар­ку секций следует производить в последовательности, обеспечивающей свободную усадку монтажных сварных соединений. Для этого поперечные соединения корпусных конструкций собирают на жестких при­хватках, а продольные на эластичных гребенках. В случае, когда дни­щевая часть корпуса разделена по ширине на несколько секций, вначале устанавливают эти секции и сваривают их между собой по продоль­ным (пазовым) соединениям. Затем после установки смежных днище­вых секций сваривают стыки между ними.

Главные продольные и поперечные переборки устанавливают, со­бирают и сваривают после окончания всех сборочно-сварочных работ по днищевым секциям в пределах данной пирамиды. Сначала сварива­ют стыки секций главных продольных переборок, затем к ним прива­ривают секции главных поперечных переборок и только после этого приступают к приварке главных продольных и поперечных переборок к настилу второго дна или к наружной обшивке днища, обеспечивая свободную усадку сварных швов.

Установку, сборку и сварку бортовых секций обычно выполняют после сборки и сварки главных продольных и поперечных переборок в данном районе пирамиды. Допускается установка бортовых секций при неприваренных продольных и поперечных переборках. В оконеч­ностях судна и в местах с большим развалом бортов установка секций борта может производиться до установки переборок при обеспечении надежного закрепления бортовых секций к секциям днища или к кон­струкциям построечного места.

Палубные секции устанавливают, собирают и сваривают после ус­тановки всех конструкций, расположенных ниже палубы, а также пос­ле погрузки механизмов, оборудования, трубопроводов и различных устройств, предусмотренных технологическим процессом постройки судна. Сварка легких переборок между собой и приварка их к палубам должна производиться после установки и приварки выше расположенных палуб.

При «островном» способе формирования корпуса сборка и сварка отдельных островов между собой выполняется непосредственным сты­кованием или, как говорилось, с применением забойных элементов. В последнем случае стыки забойных элементов совмещают в одной плоскости по всему поперечному сечению корпуса. Забойные элемен­ты устанавливают после окончания сварочных работ по всем другим монтажным стыкам и пазам секций. Каждый забойный элемент прива­ривают только по одному стыку, а затем сваривают по пазам. Другой стык закрепляют эластичными сборочными гребенками. Монтажные межостровные стыки сваривают после установки, сборки и сварки всех забойных элементов, как показано на рис. 7.

Отсечный способ формирования предусматривает первичную сборку и сварку отдельных частей (отсеков) корпуса между двумя монтажны­ми стыками секций, после чего собирают и сваривают кольцевой мон­тажный стык между отсеками. До начала сварочных работ по монтаж­ному стыку должны быть закончены все сборочно-сварочные работы внутри каждого отсека. Далее формирование корпуса ведется в том же порядке в нос и корму.

Постройку судна из блоков начинают с установки закладного бло­ка. Затем подают и устанавливают блоки, смежные с закладным. Сбор­ку монтажных стыков между блоками производят последовательно или одновременно в нос и в корму от закладного. Сварку межблочных сты­ков выполняют от ДП к бортам и от днища и верхней палубы к нейт­ральной оси поперечного сечения корпуса.

На построечном месте формирование корпуса судна из секций или блоков ведут в следующей последовательности:

1. Установка элементов опорного устройства, проверка их располо­жения и формы опорной поверхности или проверка положения ранее установленных сборочных единиц, нанесение контрольных линий, установка направляющих планок для фиксации положения секции и рымов для ее раскрепления оттяжками;
2. Транспортировка секции подъемным краном, ее установка с гру­бым наведением по контрольным линиям и временное раскрепление упорами и растяжками;
3. Проверка положения секции и доводочное перемещение до пол­ного совпадения с теоретическим положением в составе корпуса;
4. Причерчивание монтажного припуска по кромке ранее установленной секции, перемещение секции от места монтажного соединения, удаление монтажного припуска, разделка кромок (если она предусмот­рена), повторная установка секции на штатное место с проверкой ее положения (при изготовлении секций в «чистый размер», т. е. без мон­тажных припусков, все названные действия не проводят);
5. Окончательное раскрепление секции упорами, оттяжками, талрепами и т. п.;
6. Совмещение кромок стыковых соединений обшивки и настилов с обеспечением требуемого под сварку зазора, сборка тавровых соеди­нений также с обеспечением сварочного зазора, закрепление состыко­ванных кромок с помощью электроприхваток или сборочных гребенок;
7. Стыкование концов балок набора (или притыкание концов балок к полотнищу в тавровых соединениях);
8. Сдача соединений под сварку;
9. Сварка соединений и контроль качества сварных швов.

По мере выполнения работ, связанных с установкой, сборкой и свар­кой секций, устанавливают различные фундаменты (кроме фундамен­тов под главные механизмы), легкие переборки и выгородки, крепле­ния изоляции, деталей устройств и других элементов доизоляционного насыщения, которые не были установлены при изготовлении секции.

Читайте также: Изготовление узлов, секций, блоков корпуса судна

По содержанию и способам выполнения все работы по формирова­нию корпуса судна на построечном месте разделяют на сборочные, сва­рочные и проверочные. Проводят также работы по испытаниям кор­пусных конструкций на непроницаемость, подготовке и проведению спуска суднаСпуск судов на воду.

Трудоемкость составляет:

• Сборочных работ — 35 %;
• Сварочных — 35,5 %;
• Проверочных — 10 %;
• Испытаний на непроницае­мость — 10 %;
• Подготовки к спуску — 10 % от общей трудоемкости корпусостроительного производства.