分段建造（精选3篇）
分段建造 篇1
0 引言
船厂由于船台数量有限, 分段建造可以缩短船舶在船台上的时间。盐城地区建造内河船舶的小型船厂较多且形成一定的规模, 但是大部分船厂工艺比较落后, 工人的技术还有待提高, 建造方法还是采用原始的整体建造法, 而与之反差的是国内的大型船厂早就开始了分段建造法建造船舶。艏部分段是船体分段中的典型分段, 特别是球鼻艏线型曲度较大, 为施工和检验工作增加了一定的难度, 本文针对船艏部分段作为参照, 学习了大型骨干船厂的先进的分段建造经验。
1 概述
10500 DWT RORO滚装船为钢质船体结构, 主要运输滚装货物和轮式货物。艏部分段由于线型曲度较大, 为检验工作增加了难度, 本船艏部布有艏尖舱、艏侧推舱、计程仪舱、一对锚链舱、木工间、油漆间、水手长储藏室、艏锚泊甲板, 顶甲板以上设有三层艏楼甲板。
2 分段建造前准备
2.1 板材下料要求
下料前钢板表面应进行矫平、矫直, 去除毛边, 打磨焊道, 去除焊接飞溅物和任何其他的表面污杂物等预处理。构件下料采用自动切割, 允许少量使用半自动切割, 尽量不用手工切割。下料后对构件边缘应处理成半径至少为2mm圆角或经过等效处理, 所有构件下料后应标出零件编号, 以便区分。
2.2 构件预制及胎架制作
构件在小组预制时按线装配即可, 对于少数没有装配线的可人工增加, 增加时应考虑板厚等问题。构件预制时应当注意所有面板与腹板不能在同一断线上, 应错解开一定的间距。胎架是船体分段装配和焊接必需的工艺装备[1]。胎架铺设时, 胎架的型钢高度及间距应根据图纸要求做出, 胎架制作时要放一定的反变形同时胎架要有足够的刚性, 以免变形。
检验要点:检查船用产品证书与材料的一致性, 并核对实物钢印、标识及批号或炉号[2]。所有板材板厚、材质是否与批准的设计图纸要求相符, 检查钢板表面有无缺陷, 并按规范要求作出相应的处理。所有构件预制完后, 需要检验合格方可上胎架进行组装。
3 分段的建造
3.1 艏部分段区域
该船船艏部为横骨架式, 艏部分段肋距为700mm, 艏部有12个分段。艏部结构复杂、线性大, 各分段在建造中应保证外板线型的光顺, 控制好合拢口线型和尺寸。艏部分段的控制要点分三部分, 一是艏部分段横向弧形梁拱、纵向翘式的控制, 二是分段下口宽度的控制, 三是注意分段的线型的控制。
3.2 焊接要求
①施工人员必须持证上岗, 了解焊接规格表, 焊接时按要求施焊。分段结构的焊接应在分段结构、外板全部装配完毕后进行, 以保证分段的整体刚度, 避免分段施焊过程中发生较大变形, 同时施焊电流应适中, 以减小分段的焊接变形。
②焊缝接缝的表面应保持清洁、干燥、无氧化物, 无油脂和杂物, 以保持焊缝质量。在进行多道焊时, 每道熔敷金属和周围在下道焊之前予彻底清洁、去除熔渣。
③角接焊缝采用双面连续焊, 在各种构件的切口、切角和开孔的端部应采用连续包角焊。分段施焊应先烧立焊后平焊, 并采取双数焊工从中间向四周对称辐射施焊, 以减小分段的焊接变形。对于球鼻艏分段, 线型较为复杂, 部位结构空间较小, 施焊困难, 应当注意焊接顺序, 即按照焊接收缩量的大小来决定。
④无论手工焊还是气保焊必须严格按照《手工焊通用工艺》执行, 保证焊缝成型美观。焊角高度、焊接要求执行《焊接规格表》的要求。焊接材料选用与材质相匹配的焊材, 高强度钢及吊码部位应采用气保焊或碱性低氢焊条施焊。
3.3 施工要求
①在分段安装过程中应仔细消化图纸, 按装配程序进行合理安装, 避免出现装配死角和装配返工现象发生。艏部区域一般为整段, 在胎架上整体建造, 其中一般甲板上分段反造法, 对于特殊的分段如球鼻艏分段以横壁上胎架侧造法。
②在平台板上放线时横向每档纵骨要放0.5mm焊接收缩量。放线后应对照蓝图及放线草图复查分段主尺度、理论线方向、开孔位置、合拢口余量等, 确定无误后方可切割余量、进行构件装配。
③定位焊要规范, 焊角高度应不小于正式施焊的焊角高度, 质量与焊接质量相同, 有缺陷的定位焊应在正式焊前清除。
④安装构件应注意理论线方向, 控制好装配间隙 (最大间隙处应小于3mm) , 避免强制装配, 减少构件的内应力;构件与板缝相交处, 应将板缝增高量磨平, 但不允许低于母材;数切构件和肋骨框架在安装过程中发现问题不要随意切割, 应查明原因后采取工艺补救措施;球鼻艏分段建造工艺是内部结构先焊好后拼装外板, 有些外板和结构不匹配, 外板需校正。
⑤分段装配时的肘板、补板的连接型式及型材、构件的端部型式严格按照图纸的要求。对于一些狭小、施焊困难部位可采取开坡口背面贴陶瓷垫片, 单面焊双面成型。对于外底板、内底板、主甲板、内纵壁板、货舱区域、上层建筑外围等装配马板原则上放在结构面, 以保证外板缝美观, 对于某些特殊的分段如球鼻艏分段内部结构空间较小马板放在非结构面上 (见图1及图2) 。
⑥合拢口构件应留200mm缓焊段以便大合拢时构件调顺, 纵横向板缝焊到头, 合拢口散装肘板统一保管妥。
⑦分段舾装件按分段舾装托盘表要求在分段上安装完毕, 预舾装安装到位。
⑧分段涂装前应检查舾装、管装、电装等预装是否按托盘表安装完整;分段涂装后, 进入分段内部时应做好防护工作, 防止油漆破坏。
分段建造完毕后, 施工人员应清理焊渣及赃物, 经船厂质检部门内检, 确认所建分段构件尺寸、焊接质量及结构完整等都符合图纸和有关技术文件之后才能交验船师检验。
检验要点:验船师需要确认所检验的分段结构完整, 构件的尺寸及材料均符合批准的设计图纸[2]。检验船厂组装的电缆、机械管道系统、通风管道和其他设备是否安装完毕。分段焊接临时构件应该去除, 开孔光顺。焊缝外观不允许有焊瘤、气孔、咬边及弧坑等缺陷, 水线以下部分接缝与手工焊缝应打磨平整, 焊接质量应符合相关要求。
4 应用实例
东台某船厂建造油船出名, 订单较多。为了提高效率, 缩短造船周期, 学习大型船厂先进的经验, 重新聘用了分段建造的专业化施工队伍, 对其建造的52m油船进行了分段建造。该船厂有3个船台, 除去聘用工人需要的人力成本外, 该船厂整体建造和分段建造对比如表1所示。
由于分段建造缩短了船台周期, 使得该船厂每年建造的船多于用整体建造法造船的数量近一倍, 大大提高了该船厂的经济效益。
5 结束语
全文针对分段建造的焊接和施工的重点提出了具体的要求, 对分段的检验要点进行了提炼供现场施工人员和验船部门参考。通过某小型船厂分段建造与以前整体建造对比发现船体分段建造可以缩短造船周期, 大大提高了船厂的经济效益。
参考文献
[1]陆俊岫.船舶建造质量检验[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社, 1996.
[2]中华人民共和国海事局.海船法定建造检验技术规程2011[S].北京:人民交通出版社, 2011.
[3]刘玉胜.船体分段建造工艺要领[A].福建省科协第八届学术年会船舶及海洋工程分会论文集[C].2008.
分段建造 篇2
按照现代造船模式的要求,船舶建造以分段为单元,制定计划并组织生产。调度计划人员需要按照生产计划制定分段调度计划,即安排分段的开工时间和作业位置。制定分段调度计划,就是在满足调度约束条件下获得最优的分段空间布局,这是一类资源受限的空间调度问题[1,2]。文献 [3-4]采用分段空间调度算法,实现了分段布局的优化,比较好地解决了空间调度问题。但是分段建造除受场地资源约束外,还受多种因素影响,分段生产难以严格按照生产计划执行,这导致理想的调度计划与现场作业差别很大,不能用于指导生产。
为了缩小调度计划与现场作业情况之间的差别,有学者开始研究动态空间调度方法。Li等[5]提出了一种动态调度方法,采用预计划算法对分段进行预调度,然后使用遗传算法对分段进行空间排列。Li等[6]提出了虚拟生产系统的自适应动态调度算法,并通过分析动态事件的局部影响制定自适应措施。张志英等[7]考虑调度过程中存在的不确定因素,针对不同的分段影响事件提出了不同的调整和响应措施。赵明华等[8]针对曲面分段作业中出现的异常提出了自动调整算法,实现了分段作业计划的调整。也有学者采用仿真技术分析生产系统不确定因素,或使用仿真预测的方式对调度计划进行调整。朱琳等[9]建立了车间物流仿真模型获取生产数据,用于物料摆放的布局优化,但是没有考虑生产影响因素。 刘建锋等[10]根据国内船厂的生产实际,构造排序函数和分段布局规则,对船舶分段制造计划的场地安排进行了模拟和优化,同样没有考虑分段建造影响因素。王岳等[11]建立了船舶平面分段仿真模型,对计划执行情况进行仿真,并对计划变动进行快速评估。Cha等[12]设计了离散事件仿真系统,模拟分段建造物料吊运过程生产中的不确定因素。张光发等[13]构造了船舶建造仿真系统, 对船舶制造中的不确定因素进行模拟,实现了船舶建造计划的仿真,但是并没有针对分段布局进行优化。Liu等[14,15]提出了基于仿真的混合空间调度方法,实现了长期调度计划的制定,但是仿真中考虑的不确定因素数量偏少,而且是采用平均分布来描述的,误差较大。
上述研究主要从两个方面展开: 一是分析分段建造影响因素,研究动态空间调度调整策略,但调整是在突发事件已经发生的情况下进行的,并没有考虑到生产计划自身存在的问题。二是采用仿真技术模拟分段建造过程,获取调度计划或者实现对生产计划的验证,但是在仿真过程中不是缺乏考虑影响因素,就是缺乏分段布局调整。上述研究大多将空间调度和仿真割裂开来,没有统一进行研究。
本文针对船舶分段空间调度和分段建造仿真中存在的问题,提出了基于仿真的船舶分段建造动态空间调度方法。在分析分段建造过程的基础上考虑影响因素的作用,设计了对应的调整策略, 形成动态空间调度; 构造了船舶分段建造动态空间调度仿真模型,预测调度过程中影响因素所造成的影响,实现了分段建造动态空间调度仿真。 采用实际数据进行仿真,输出分段的动态布局、分段按时完工率、场地利用率等数据,通过对比其他方式获取的数据,验证了方法的可行性,同时指导了分段生产计划的优化调整。
1问题描述
1.1装焊工场和分段数学描述
动态空间调度仿真框架如图1所示。分段在装焊工场中进行建造,装焊工场由若干个跨组成, 如图2所示,每个跨上装配有焊接、吊运设备等。 建造完成的分段从安全通道中运走。
装焊工场的数学模型如下:
其中,Jj表示跨j,Lj、Bj分别表示跨j的长度和宽度,M表示跨的数量。
一旦分段在装焊工场确定位置,那么直到分段建造完成,分段的位置都不能移动,其所占据的空间也不能被其他分段占据。分段在装焊工场的占用区域为
其中,Di是分段i在装焊工场的投影占据的区域; ( xi,yi,Ji) 是分段i的投影参考点坐标,参考点取分段左下点,如图2中分段所示,Ji是分段i所在跨的编号,xi、yi表示参考点在跨Ji上的坐标; Si是分段i的形状; hi是分段i的高度。
按照生产计划,分段建造需要在其时间窗内完成,即在最早开工时间E和最晚完工时间F之间开工并完成。分段建造时间窗和分段开工时间T、建造周期P满足下式:
1.2动态空间调度数学模型
动态空间调度数学模型如下:
其中,t为工作时间。动态空间调度的目标是装焊工场的利用率U最大,如式( 4) ,其中,si,j是跨i中第j个分段的投影面积,Ni是跨i中分段数。开工时间约束是分段建造开工时间T迟于最早开工时间E,且开工时间在工作时间集合内,如式( 5) 。空间约束是分段投影区域要在装焊工场跨的有效使用区域内且分段投影区域之间不能重叠,如式 ( 6) 。分段建造作业过程中受到多种因素影响,分段完工时间Tf并不是一个确定值,完工时间约束如式( 7) ,其中,是影响因素造成分段建造周期变化的模糊变量,。完工的分段可能会因为周围的分段过高,与其发生高度干涉,无法从装焊工场中运输出去,需要等待周围的分段移出,或者遇到停工等情况,造成分段移出的时间Tm不确定,移出时间约束如式( 8) ,其中,是由于吊运等待造成移出时间变化的模糊变量,
如果分段空间调度时能够考虑停工影响,准确预测分段完工时间Tf、移出时间Tm,那么分段调度计划与现场作业的差别将大大缩小。此时的空间调度则需要依据分段建造过程、影响因素和分段高度等因素进行动态调整,是动态的空间调度。
1.3分段建造主要影响因素分析
要实现分段动态空间调度,首先要分析分段建造的影响因素。以上海某造船企业为例,对分段的主要影响因素进行统计,结果见表1。
设备因素主要考虑设备无法正常运行,导致分段建造过程受到影响。每个分段在建造中会使用到若干台焊机,焊机故障会导致分段建造进度减缓。装焊工场中,每个跨有若干台吊运设备,吊运设备服务于跨间的不同区域。按照规程,吊运设备运行若干时间段后需要进行保养,保养期间,其所服务区域内的分段建造、吊运作业停止。
人员因素和气候因素导致生产工作时间发生变化,使分段建造进度受到影响。假期期间,分段建造的一切工作将停止。加班是在标准工时的基础上,增加工作时间。当最高气温达到法定高温 ( 36℃) 时,将减少当天标准工时。
生产变动因素主要是分段的建造周期发生变化,导致分段完工时间发生变化。检验不合格分段需要进行若干天的修整,达到设计要求后,分段才算是建造完成。
2船舶分段建造动态空间调度
分段建造按照不同的过程设计了不同的调度策略: 待开工分段进行空间定位,如果处于停工阶段或分段放置不下,则采用定位延迟策略; 已定位分段进行建造,采用进度控制策略; 完工分段进行吊运移出,如果处在停工阶段、吊运设备保养阶段或分段周围存在高度干涉,则采用吊运等待策略。
2.1分段空间定位
分段空间定位就是采用空间调度算法,计算分段的最优布局。分段最优布局计算分为两个步骤: 首先是对开工的分段进行序列优化,采用遗传算法[3]等智能算法; 然后按照优化后的序列计算分段的最优位置,采用启发式定位规则[4]计算分段二维位置。
空间定位时,只考虑假期因素造成停工,此时执行定位延迟策略,将分段定位延迟到下一个调度时间。没有空间放置的分段,也执行定位推迟策略。分段空间定位的流程如图3所示。
2.2分段建造完工预测
分段建造采用进度控制策略,预测分段的完工时间Tf。建造进度与影响因素的影响形式有很大的关系,将主要影响因素的影响形式分为四种: 一是停止分段建造活动,如吊运设备保养、假期; 二是直接减缓分段建造进度,如焊机故障; 三是改变工作时间,从而间接改变分段建造进度,如加班、高温; 四是直接增加分段的建造周期,如完工检验不合格。
分段的建造过程主要是将零部件吊运到指定位置,然后采用焊接设备将零部件焊装在一起。以该主要过程为基础,为便于分析,默认分段不在受影响因素作用下每天建造进度是相同的。针对前三种影响因素,设计分段的建造进度预测模型: 分段以1天为单位进行建造进度预测,分段i在t天的建造进度是前t - 1天进度与t天新增进度之和:
其中,Xi( t) 是分段建造活动状态,由吊运设备保养和假期共同控制,Xi( t) = 0或1; Y是焊接设备总数,Yi( t) 是正常工作的焊机设备数量; Z是标准工时,Zi( t) 是实际生产时间,主要由加班和高温因素控制; Wi是分段每天标准建造进度,满足WiPi= 1。
当Pro( Di,t) = 1时,考虑第四种影响形式。 对分段进行合格检验,检验不合格的分段将要进行mi天的修整,使得分段达到合格,合格的分段才是建造完工的分段。
2.3完工分段吊运移出
完工分段移出采取吊运等待策略,来获得移出时间Tm。当处在吊运设备保养、假期等阶段时, 吊运活动停止,此时执行吊运等待策略,等待下一个调度时刻。完工的分段使用吊运设备将其吊运出去,当分段周围存在过高的分段,阻挡分段吊运时,同样执行调度等待策略。
如图4所示,分段112周围有分段,吊运时需要判断是否存在高度干涉。假设最大吊运高度是Hm,待吊运分段的高度是H,分段之间的安全距离是Hs,待吊运分段在Y轴两侧移出方向上其他分段的最高位置分别是H1、H2。如果分段能够从跨中吊运出去,则存在i = 1或2,满足:
对于不能调运的分段,将其一直放置在原地, 直到能够满足式( 10) ,过程就是执行吊运等待策略。在建造过程中,分段的高度是依据分段的建造进度不断变化的,需要实时更新分段的高度。
3船舶分段建造仿真模型
船舶分段建造的不同过程可以看成若干个离散的事件,采用离散事件系统仿真技术,构建船舶分段建造仿真模型,实现分段建造的动态空间调度仿真。
3.1仿真模型架构设计
采用面向对象的方法构造仿真模型,模型对象如图5所示。
仿真模型共有两组对象: 仿真引擎对象和动态空间调度对象。仿真引擎对象是离散事件系统仿真模型中必不可少的: 仿真控制器是模型的核心,其主要功能是控制仿真流程,使得仿真朝着预定的流程执行; 统计计数器用来统计仿真过程中数据; 随机数发生器生成随机数,通过数学变换生成其他的随机分布; 仿真时钟控制仿真时钟的推进。动态空间调度对象是仿真中主要的执行体: 调度执行对象的作用是生成事件列表,并针对不同建造过程对象处理不同的事件; 调度事件列表记录调度时刻的分段及其类型,包括开工的分段、 建造的分段和完工的分段; 建造过程对象是用来处理不同类型分段的方法,包括空间定位对象、分段建造对象和吊运移出对象; 影响因素对象的作用是获取主要影响因素的状态数据( 例如是否加班、损坏焊机维修时间等) ,实现流程如图6所示。
使用封装技术将对象中的功能封装成类。采用继承多态的方式,实现分段建造影响因素对象和三种建造对象的功能及其调整策略。仿真模型的UML类图如图7所示,通过构造这些类来实现仿真模型。
3.2仿真模型实现流程
在仿真控制器Simulator控制下,仿真模型执行流程如图8所示。
仿真开始前,输入仿真信息,包括装焊工场跨的数量、尺寸,分段的尺寸和生产计划,主要影响因素数据。然后对仿真主控进行初始化,对影响因素进行建模。
仿真时,调度执行类依据仿真时间,生成事件列表; 对开工的分段进行空间定位,位置计算成功的分段和已定位的分段进行建造进度预测; 对完工的分段进行吊运移出操作。将仿真的结果反馈到统计分析类,然后设置下一个仿真时刻,进入下一轮仿真。
仿真结束后,输出分段的建造情况、场地的利用情况和分段动态布局。
4案例应用与分析
以VS2010 MFC软件作为编程工具,开发一套船舶分段建造动态调度仿真系统。输入分段建造的影响因素、生产计划,输出分段生产评价指标,动态布局。
4.1主要影响因素统计数据
以上海某船舶企 业作业区 间历史数 据和2014年高温出现概率预测数据( 参考2010 ~ 2013年上海气温) ,统计分析得出分段建造主要影响因素的数据和设备配置情况,结果见表2。
4.2案例仿真验证
分段建造计划选取该船厂生产的7. 6万吨散货船。建造数量是4,每条船有150个分段,部分分段建造生产计划见表3,表3中,P、h分别表示分段周期和高度。装焊工场有3个跨,跨的长度都是275 m,宽度都是25 m。每个跨上有6台吊运设备,最大吊运高度是20 m。为便于分析,分段高度按照建造进度线性变化。
说明: 表中略去吊运设备的初次保养时间; 形如 x-y 表示日期,例如 7-1 表示 7 月 1 日,日期均为 2014 年。
利用原型系统,对分段建造进行10次仿真。 由于调度计划难以实施,现场作业时分段是沿着装焊工场安全通道的方向进行一维空间布局的, 对这样的布局方式同样进行10次仿真。两种情况均仿真后,统计分段完工情况,其结果见表4。 分段移出时间Tm如果不迟于最晚完工时间F ( Tm≤F) ,此时分段就算按时完工。
将实际作业、空间调度计算的结果和上述两种仿真进行对比,见表5,其中延迟开工指分段开工时间T大于最早开工时间E,即T > E。通常, 船舶企业的实际按时完工率约75% ,实际作业调度方式仿真后的按时完工率是78. 1% ,与实际作业基本相符。而采用本文方法后,减小了延期开工分段数,提高了场地利用率,使按时完工率提高3. 5% ,达到81. 6% ; 虽然仿真一次的时间从2. 1 min延长到20. 5 min,主要是因为采用了布局优化算法,耗时比较多,但是在时间上的损失是值得的。空间调度算法和本文方法耗时相差不多,主要是分段布局优化耗时比较长,在此算法中分段基本上是按照生产计划来生产的,统计按时完工率没有意义。仿真结果表明,本文方法能够缩小调度计划与实际作业之间的差别,同时能够提高场地利用率。采用本文方法仿真输出的布局如图9所示,可作为分段调度计划。
图10对装焊工场利用率进行了统计。图10中,利用率出现了4处峰值和3处低谷,而且第三个跨的利用率偏低,这说明单条船的分段建造计划相对集中,而多条船之间的集中建造时间间隔比较大,装焊工场利用不充分。如果适当缩小多条船的集中建造时间间隔,在保证按时完工率的基础上,可以提高装焊工场的利用率。
分析图10中波峰之间的时间间隔和波峰之间的利用率变化情况,预测船号H2471、H2472、
5结语
本文针对船舶分段建造空间调度过程中存在的问题,在分析分段动态空间调度数学模型和分段建造的主要影响因素的基础上,设计了分段建造动态空间调度调整策略,使得分段建造过程能H2473的建造时间 可以分别提 前10 d、20 d、 30 d。按照预测优化调整后的生产计划,仿真10次分段建造。统计分段按时完工率达到81. 3% , 与优化前基本保持一致。图11是装焊工场场地利用率统计图,与图10相比,利用率曲线明显平缓,利用率得到了大幅度的提高。可见,利用本文方法能够有效地评估分段生产计划、同时指导生产计划的优化调整。够按照影响因素的作用进行动态调整。采用离散事件仿真技术,建立了船舶分段动态空间调度仿真模型,实现了分段建造动态空间调度的仿真,并开发了原型系统。采用实际数据作为输入进行仿真,结果表明,本文方法使调度计划更好地反映实际作业情况,并且提高了场地利用率; 仿真输出的布局可以作为调度计划来指导现场作业; 仿真结果可为生产计划评估、优化调整提供指导。但本文提出的动态空间调度策略中分段进度预测模型是理想化的,分段高度变化是取线性变化的,今后将考虑实际变化情况对其进行改进。
摘要：为缩小船舶分段空间调度计划与实际作业安排之间的差别,提出了一种基于仿真的船舶分段建造动态空间调度方法。针对分段建造的不同阶段,在分析影响因素的影响形式基础上提出了动态调整策略,包括定位延时策略、进度控制策略和吊运等待策略,调整分段建造过程以适应影响因素的作用。构建了船舶分段建造仿真模型,实现了分段建造在影响因素作用下动态空间调度的仿真。以实际数据为输入进行仿真分析,结果表明,该方法制定的调度计划与实际作业情况接近,且能够为分段生产计划优化调整提供指导。
分段建造 篇3
1 中小型船舶分段无余量建造技术的概念和特点
中小型船舶分段无余量建造技术是根据中小型船舶的结构特点和质量要求, 应用统计学原理和计算方法, 计划出中小型船舶建造工序中每个零部件的精确尺寸, 并将建造船舶进行了分段, 直至总段的最合理的公差, 以控制和掌握零件与分段的尺寸精度, 保证制造精度都在公差范围之内。在这个公差范围内, 由无余量的零部件焊接成分段或总段, 再由无余量分段或总段组装成整个船体, 完成中小型船体的无余量建造, 达到中小型船舶建造质量要求。这种无余量建造技术, 所有的零部件和分段都在公差标准之中, 不设多余余量, 因此, 无需要进行二次定位、划线和切割, 这种简化的建造工序, 大大提高了建造生产效率, 有利于实现中小型船舶装配工作全面实现机械化作业, 提高同类型分段的互换性。
2 中小型船舶分段无余量建造工艺实践的内容
在中小型船舶分段无余量建造工艺实践中, 最为重要的任务是设计出补偿量和实施方法。分段无余量建造技术中, 涉及许多零件与船体分段的无余量补偿的种类, 补偿量的多少, 什么时候进行补偿最为恰当以及用什么方法进行补偿最为有效等。因此, 在中小型船舶分段无余量建造工艺实践前, 要先把零部件和船体的加工、切割、焊接、合成、分段等部分进行补偿的测定, 将收缩补偿、拼接补偿、转角补偿、变形补偿等所涉及的全部补偿量进行测定计算, 根据中小型船舶建造材料的特点和船舶的结构特性, 选择最佳的补偿时机和补偿方法,
中小型船舶分段无余量建造过程中, 分段容易产生变形, 影响船体的建造质量和使用功能, 为了更好的控制分段变形, 需要采取必要的控制措施, 设置补偿量进行抵消。由于不同船厂确定补偿值和收缩量的控制不尽相同, 但大多都在公差标准之内, 而补偿值和收缩量的确定是精度控制的基础[1], 因此, 在中小型船舶分段无余量建造中, 要精确控制零部件的尺寸, 并采取一系列降低变形的措施, 将分段变形降至最低程度。
3 中小型船舶分段无余量建造工艺的实施
由于中小型船舶建造过程存在诸多原因, 如研发力度不够, 缺乏全面精确管理, 人员技术水平参差不齐, 再加上现代造船均采用流水线作业形式, 制造工艺一旦确定, 其修改过程需要多部门、多层次人员的会商确定, 往往由于一个部门的某个人员的不同意见, 使工艺方案修改搁浅[2]等等, 成为分段无余量建造技术的应用瓶颈, 因此, 现阶段, 必须针对这些不足进行深入研究, 才能将分段无余量建造工艺在中小型船舶建造中得以广泛应用。
3.1 根据中小型船体的结构确定最佳的分段
由于目前的分段无余量建造技术还未发展成熟, 只能对在建造过程中变形相对较规则的分段才能应用这种技术, 在中小型船舶的平直底部、甲板、平台、舱壁和相对平直的上建分段[3]较适合应用分段无余量建造工艺。对于转角较多, 曲面变化较大, 施工空间较小, 建造需要余量以及变形控制难以达到理想效果的部分或零部件, 应用分段无余量建造技术不但起不到提高建造效率、提高船体建造质量以及实现全面机械化的目的, 反而适得其反, 增加不必要的经济投入, 而且难以达到理想的建造效果。因此, 在中小型船舶建造过程中, 应该根据实际情况确定最佳的分段无余量建造工艺, 才能达到提高生产效率, 提高建造质量的目的。
3.2 根据中小型船舶建造工艺, 采用补偿抵消策略
中小型船舶分段无余量建造工艺中, 无论是零件、部件还是分段、总段, 难免会出现变形, 影响建造质量。为了控制变形, 有必要对建造过程中涉及的零部件和分段进行变形补偿的测定和分析, 从操作的可行性、简便性出发, 对采集的数据进行合理的后处理, 最终得到实际的补偿量, 达到用补偿量抵消变形的目的。
1) 合并分段前后端全拢补偿量。
2) 统一甲板、外侧壁、内纵壁、纵桁的内部纵向补偿量。将三者的内部纵向补偿量统一修正为0.5mm/档, 即放样以及结构划线时每个肋距伸长0.5mm, 阶段以甲板端为准将端部对齐, 内部偏差通过装配间隙弥补。
3) 转移甲板、横融壁的横向补偿量。甲板拼接每条缝收缩近1mm, 不作结构补偿, 通过调整拼接间隙弥补;甲板焊接时半宽横向收缩约2.5mm、甲板边缘焊接收缩约1mm, 合计3.5mm;横壁部件制作时半宽收缩近5mm。交甲板和壁板内部的补偿统一移至外侧, 并均修正为4mm;横梁的收缩不作结构补偿。由此甲板上胎架铺装时应保证外侧大4mm, 横壁安装时与甲板边对齐, 内部偏差通过装配间隙弥补。
4) 统一内围壁和外侧壁高度补偿量。各壁板的高度补偿量总各接近7mm, 为了确保上建层高, 统一在下端口补偿10mm, 扶强材高度也统一补偿10mm。
3.3 工艺实施
分段在明确结构补偿量及精度控制要领后, 各种精度管理的意图必须在放样和建造过程中严格贯彻, 体现工艺设计和工艺管理的统一。以14000KW海洋救助船员1A3分段为例, 经过精心施工, 完工测量精度为:基准长度误差为-1.0mm~2.5mm, 半宽误差为-2.0mm~2.0mm, 基准高度误差为1.0mm~3.0mm, 总体上达到预定精度目标。此外各端面基本平整, 仅前端面外侧壁偏差稍大, 原因主要是该处曲形结构散装, 焊接收缩稍大于相邻结构。
该船其它实施无余量建造的分段经过测量, 证实各分段的完工精度都基本符合以差要求, 实现了无须预修整的无余量上船台。此外, 在推行新工艺的过程中, 造船企业在船体建造的生产技术水平和管理水平等方面都有了显著的提高。
4 结语
中小型船舶分段无余量建造工艺有它独特的应用范围, 在船体建造中, 应用分段无余量建造工艺, 大大提高了建造效率, 提高了船体的建造质量, 为实施机械化作业提供了可能。这种技术上的突破, 为我国海洋事业和水运事业的发展提供了技术支持。
摘要：在中小型船舶建造中应用分段无余量技术是中小型船舶建造技术的突破, 避免了二次定位、划线、切割等工序, 大大简化了建造程序, 提高了建造效率, 对实现中小型船舶全面机械化作业提供可能。本文简要说明了中小型船舶分段无余量建造技术的概念和特点, 阐述了中小型船舶分段无余量建造工艺实践的内容。论述了中小型船舶分段无余量建造工艺的实施。
关键词：中小型,船舶,分段无余量,工艺,实践
参考文献
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[2]牟永生.造船分段无余量合拢挂装工艺初探[J].造船技术, 2012, (03)