艏艉立體分段技術(shù)控制及三維測(cè)量技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

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1、·26·造船技術(shù)2011年第5期(總第303期)艏艉立體分段技術(shù)控制及三維測(cè)量技術(shù)研究與應(yīng)用許立新，吳春明，蔣驍驪，陳丁(滬東中華造船(集團(tuán))有限公司．上海200129)提要以建造76000噸級(jí)散貨船為例t簡(jiǎn)要介紹艏艉分段產(chǎn)生變形的原因。以及控制變形所采取的各種措施。關(guān)鍵詞船舶艏艉立體分段技術(shù)三維測(cè)量精度控制中圖分類(lèi)號(hào)U663文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A1引言船體艏艉分段的制造過(guò)程中，精度控制是保證船體建造質(zhì)量的一個(gè)重要因素，而影響船舶建造的重要因素就是艏艉分段的變形，艏艉分段的精度甚至嚴(yán)重影響到快速搭載的進(jìn)程，以及PSPC的過(guò)程控制。如果進(jìn)行局部區(qū)域的切割、火工不僅增加工作量，而且會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的涂層破壞，甚

2、至影響船舶建造的質(zhì)量。以建造76000噸級(jí)散貨船為例，簡(jiǎn)要介紹艏艉分段產(chǎn)生變形的原因，以及控制變形所采取的各種措施。2艏艉分段產(chǎn)生變形的原因艏艉分段建造在船舶生產(chǎn)過(guò)程中大部分是立體分段，產(chǎn)生變形的原因如下幾點(diǎn)。(1)立體分段的建造，由于剛性較大，分段的焊接應(yīng)力無(wú)法充分得到釋放。立體分段大部分都是反身建造法，也就是以甲板或平臺(tái)為胎架面安裝結(jié)構(gòu)，然后安裝外板，再進(jìn)行外板上結(jié)構(gòu)和外板對(duì)接縫的焊接。因焊接應(yīng)力得不到有序的釋放，最后脫胎架時(shí)，應(yīng)力集中釋放，使甲板面或平臺(tái)面產(chǎn)生大量變形。(2)焊腳偏大的原因有兩點(diǎn)。一是焊工的焊接規(guī)范掌握不好，導(dǎo)致焊腳過(guò)大；二是由于艏艉分段的建造線型較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)與外板安裝

3、問(wèn)隙較大，是造成焊腳較大的主要因素。另外，由于修割板縫所造成的板縫過(guò)寬，必然導(dǎo)致焊接填充量的增加，焊縫寬度增加導(dǎo)致應(yīng)力增大。(3)火工的矯正量過(guò)大引起收縮量增多，產(chǎn)生收作者簡(jiǎn)介：許立新(1959一)．男．工程師．縮應(yīng)力，體現(xiàn)在最后的艏艉分段變形。除以上因素外，若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，建造方案和施工不得法，焊接人員沒(méi)做到小電流，小電壓，沒(méi)有及時(shí)和裝配配合，而將所有焊接工作放在最后搶焊，人為原因也會(huì)造成較大變形。3減少艏艉分段產(chǎn)生變形的對(duì)策艏艉分段在建造過(guò)程中產(chǎn)生的變形因素是一個(gè)復(fù)雜的控制過(guò)程，采取合理預(yù)防措施能夠有效預(yù)防變形，加之全站儀的測(cè)量修正使分段變形得到有效的控制。對(duì)于艏艉分段，我們主要采取下

4、列幾種方法。(1)反變形措施。反變形措施又稱(chēng)為變形補(bǔ)償控制，即分段裝配焊接前預(yù)先給船體艏艉分段或構(gòu)件一個(gè)反變形值，其大小應(yīng)等于或大于艏艉分段焊接變形．但方向相反。我們主要采取的措施是在線型放樣中及胎架上施放反變形量，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定大小。反變形量與焊件大小，分段的大小及材料厚度，安裝的順序，焊接的方法和規(guī)范，焊工操作程序和水平等有一定的關(guān)系。(2)安裝過(guò)程中的精度測(cè)量。胎架是艏艉分段建造的關(guān)鍵所在，尤其是對(duì)具有拋、昂勢(shì)和雙斜切胎架以及放反變形胎架的測(cè)量，是建造過(guò)程的重中之重。把分段胎架測(cè)量點(diǎn)都敲上樣沖，以保證精度。艏艉分段安裝精度的測(cè)量，始終貫穿在艏艉分段安裝的過(guò)程中，包括安裝構(gòu)件的角度，尤

5、其是外板上的構(gòu)件角度的正確性。分段裝配完畢的測(cè)量都是通過(guò)全站儀的測(cè)量與分析，然后進(jìn)行下道工序的施工。(3)控制焊接變形。根據(jù)焊接工藝的要求進(jìn)行局部配合焊接。艏艉分段的制造過(guò)程，從中有一個(gè)特殊點(diǎn)就是階段性的焊接配合，以使分段的變形適當(dāng)變小。旁板和外板與結(jié)構(gòu)事先焊后再進(jìn)行合攏確保合攏時(shí)應(yīng)力得到有效控制。以FG21艏部分段舷側(cè)胎架為例．在胎架制造過(guò)程中劃出水平基準(zhǔn)點(diǎn)確定各高度值，地面劃制基準(zhǔn)線及相應(yīng)板縫線，在鋪板過(guò)程中通過(guò)檢驗(yàn)板材的板縫線與胎架地面相應(yīng)板縫線是否一一對(duì)應(yīng)，確保許立新．等{艏艉立體分段技術(shù)控制及三維測(cè)量技術(shù)研究與應(yīng)用·27·外板板縫位置的X、Y、Z值，由此能有效控制外板線型。在艏艉分

6、段安裝過(guò)程進(jìn)行必要的測(cè)量。包括安裝構(gòu)件的角度，尤其是雙斜切的小分段上的構(gòu)件角度的正確性。分段裝配完畢通過(guò)全站儀的測(cè)量與分析后再進(jìn)行下道工序的施工。(4)輔助手段。適當(dāng)運(yùn)用剛性固定措施。剛性固定方法是造船企業(yè)施工中常用的一種控制變形的手段。比如在艏部分段FG21舷側(cè)外板施工過(guò)程中我們利用了加強(qiáng)模板即保持了外板線型又使T排角度得到有效控制。保持外板良好的線型，使火工工作量大大減少。除了上述預(yù)防措施外，增加了艏艉分段中組的測(cè)量，在T排安裝過(guò)程中消去銳角的角度，減少焊接金屬的填充量，使焊接后變形達(dá)到最小。同時(shí)采用高效的焊接工藝提高焊縫質(zhì)量，減少焊縫返修量，嚴(yán)控焊接變形。476000噸級(jí)散貨船艏艉分段

7、的變形控制艏艉分段的制造中，為確保外部線型光順，下沿口與對(duì)接分段的精度應(yīng)得到有效控制，甲板面或平臺(tái)面變形最小值滿(mǎn)足甲板機(jī)械的安裝要求，主要要求防止變形。由于艏艉分段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密集、外板線型復(fù)雜、安裝難度較大、間隙難以控制、焊接量自然增大，導(dǎo)至變形量變化大，火工工作量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般分段。針對(duì)76000噸級(jí)散貨船AB01分段的精度控制和全站儀測(cè)量控制進(jìn)行分析。AB01分段是帶有舵桿和艉封板的艉部典型。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)密集，外