Механизация корпусостроительных работ

План

• 1. Технологическая оснастка и энергетическое оборудование стапелей
• 1.1 Опорные устройства стапелей
• 1.2 Установка лесов и трапов
• 1.3 Механизированные строительные леса
• 1.4 Крановое и энергетическое оборудование стапелей
• 2. Наиболее совершенные стапели
• 3. Выводы
• 4. Список использованной литературы

1. Технологическая оснастка и энергетическое оборудование стапелей

Стапельные работы в судостроении сравнительно мало механизированы (10 — 15%) и относятся к виду трудно механизируемых работ. Поэтому их механизация является достаточно актуальным вопросом.

Рассмотрим подробнее основные виды оснастки и оборудования.

1.1 Опорные устройства стапелей

Опорные устройства стапелей — это специальные приспособления: кильблоки, клетки, подставы и упоры для установки, перемещения и исправления положения корпуса при его постройке. Для производства под корпусом судна необходимых работ (по сварке, окраске днища и др.) высоту опорных устройств принимают 1,0−1,5 м. Кильблоки устанавливают по килевой линии под набором судна. Наиболее простыми являются деревянные кильблоки, представляющие собой ряд уложенных друг на друга сосновых брусьев (рис. 1, а). Для подъема подушки кильблока и обеспечения прилегания ее к обшивке корпуса применяют деревянные клинья.

Применяют также металлические (рис. 1, б) и металлические быстроразборные кильблоки (рис. 1, г). Для упрощения подъема и опускания металлических кильблоков их механизируют винтовыми (рис. 1, в) или гидравлическими устройствами. В гидравлическом кильблоке подъем и опускание поршня в цилиндре осуществляется давлением масла, подводимого от насоса. При подъеме поршня поднимается система опорных тумб, на которые, через подушку, опирается корпус судна.

Клетки ставят в районе установки фундаментов главных двигателей, котлов или другого оборудования. Клетки набирают из деревянных брусьев того же сечения, что и брусья кильблоков, и укладывают их друг на друга взаимно перпендикулярными рядами.

Металлические клетки состоят из двух стоящих рядом опорных тумб, на которых установлены две поперечные тумбы, сверху которых под корпусом уложены дубовые брусья. Опорная площадь — клеток 2000X2500 мм может воспринимать давление до 100−150 Т.

Рис. 1. Построечные кильблоки:

а — деревянный, б — металлический, в — разборный механизированный, г — быстроразъемный металлический

Подставы (торцовые упоры) изготовляют из деревянных брусьев диаметром 250 мм. В последнее время применяют подставы металлические трубчатые. Эти подставы имеют выдвижную часть, которую поднимают на заданную высоту до упора в днище судна.

Упоры, в отличие от подстав, ставят по бортам; изготовляют из сосновых или еловых бревен диаметром 250−300 мм.

Опорные устройства служат для опоры и поддержания в заданном положении отдельных частей и корпуса в целом, а также для наведения секций и блоков при стыковании. При постройке судна с передвижкой по позициям очень часто стапельные тележки являются одновременно и опорными устройствами (рис. 2−4).

Рис. 2. Судоходная тележка типа I поворотными балансирами

Рис. 3. Судоходная тележка типа II.

Рис. 4. Судоходная тележка типа III.

Простейшими опорными устройствами на стапеле являются киль-блочные металлические тумбы, которые снабжены опорными деревянными клиньями. Последние позволяют осуществить вертикальное перемещение секции и блоков при стыковании. Количество тумб должно быть таким, чтобы давление на поверхность кильблоков не превышало 5 кгс/см2. Взамен недолговечных и сминающихся деревянных клиньев следует применять специальные металлические клиновые опоры. Кильблоки опорных устройств могут быть быстроразборными. Для разборки таких кильблоков достаточно выбить клин запорного устройства. Для постройки небольших судов применяют винтовые домкратные тумбы, головка домкратов которых служит опорой для брусьев, укладываемых в продольном и поперечном направлениях на стапеле.

Рис. 5. Виды опорных устройств:

а — «лиловый кильблок; б — винтовая домкратная тумба; в — гидродомкратная тумба

Для облегчения регулировки положения секций по высоте (в пределах 100 — 300 мм) на некоторых заводах применяют гидродомкратные стапельные тумбы. На сферическом конце плунжера гидродомкрата смонтирован самоустанавливающийся наголовник с площадкой для укладки на нем деревянного бруса. При постройке судов поточно-позиционным методом стапельное место оборудуют несамоходными и самоходными транспортными тележками грузоподъемностью 75 — 150 т. Подъемные платформы этих тележек позволяют также регулировать секции по высоте. При этом платформа может наклоняться за счет сферической опоры и обеспечивать возможность сборки корпусов со сложными обводами. Гидродомкратные тумбы, работающие от общей гидронасосной системы, образуют механизированный стапель.

1.2 Установка лесов и трапов

Монтажное оборудование стапелей. Для сборки и сварки корпуса судна на стапеле сооружают наружные и внутренние леса, конструкция которых зависит от типа и размеров судов, метода их постройки, типа стапельного места и других факторов.

Леса должны удовлетворять определенным требованиям: обеспечивать безопасность и удобство выполнения работ, быть прочными, легкоразборными, иметь достаточную для всех видов судостроительных работ ширину площадок и надежные их ограждения.

Наружные леса бывают стационарные, передвижные и подвесные. При блочном методе постройки судов район монтажных стыков оборудуют стационарными или передвижными лесами; значительную часть наклонных и горизонтальных стапелей — стационарными металлическими лесами башенного типа. Стационарные леса состоят из металлических башен, каждая из которых имеет несколько ярусов выдвижных металлических площадок; расстояние между башнями — 6−8 м, высота яруса — около 2,5 м, ширина площадок — 1,5−2 м. Площадка представляет собой металлическую раму из швеллеров (или больших уголков), покрытую досками толщиной 40−50 мм; доски укладывают на рамы и прикрепляют П-образными хомутами. Для подъема и спуска людей используют маршевые лестницы (трапы), которые крепят на специальных консолях или монтируют в отдельных лестничных башнях. Через каждые 60−80 м леса снабжают пожарными трапами. Вместо маршей при постройке крупных судов применяют специальные пассажирские и грузовые лифты.

При постройке и ремонте средних судов на горизонтальных стапелях стапельные леса башенного типа заменяют легкоразборными лесами трубчатой конструкции, а также подвесными или передвижными. Трубчатые леса имеют простую конструкцию, позволяют быстро производить их сборку и разборку. Эти леса можно собирать в любом районе корпуса и использовать их при постройке судов различных типов.

Подвесные леса — металлический каркас, разделенный по высоте площадками. К верхней части каркаса приваривают скобы, с помощью которых его подвешивают к борту судна или переборке. По окончании работ каркас переносят краном на другой участок. Более тяжелые леса часто делают передвижные на роликах для перемещения их вдоль собираемого судна.

Внутренние леса сооружают для проведения сборочных, сварочных и монтажных работ внутри корпуса судна; бывают консольными и подвесными.

Консольные леса представляют собой приваренные к набору секций корпуса кронштейны, на которых закрепляют деревянный настил с ограждениями. Подвесные металлические леса легкой конструкции изготовляют из труб или профилей с обухами или крючками, позволяющими навешивать их на секцию.

Каждое стапельное место должно быть оборудовано судостроительными лесами: наружными, установленными с наружной стороны корпуса, и внутренними, используемыми для работы в отсеках судна. Конструкция лесов должна обеспечивать: достаточную прочность, удобство и безопасность работы, быстроту сборки и разборки. В зависимости от стапельного места, формы обводов, размерений и количества строящихся судов применяют следующие типы лесов: стационарные наружные леса по всей длине судна; универсальные разборные стапельные леса (из отдельных деталей и узлов); передвижные стапельные леса из секций; подвесные леса и люльки; механизированные площадки.

Модульные строительные леса находят все большее применение в промышленности и, особенно в судостроении, где их использование регламентируется специализированным отраслевым стандартом ОСТ 5.9029−85.

При выполнении пескоструйных, лакокрасочных и сварочных работ, использование лесов является необходимым для обеспечения полного доступа к бортовой поверхности судна и к труднодоступным носовой и кормовой частям, которые имеют сложную геометрическую форму. На судостроительном заводе строительные леса применяются в основном для подготовительных грунтовочных и финальных лакокрасочных работ, а так же во время производства сварочных и монтажных работ. Здесь очень важна скорость монтажа и демонтажа конструкции и возможность последующего изменения конструкции. Конечно, установить леса вдоль прямой поверхности борта, то же самое, что и вдоль фасада здания. Большой хитрости здесь не нужно. Особую роль здесь играют два параметра:

минимальное время монтажа и демонтажа лесов,

широкий ассортимент стандартных элементов, обеспечивающий гибкость конструкции, т. е. возможность предоставить доступ к обрабатываемой поверхности в труднодоступных носовой и кормовой частях судна.

Рис. 5. Строительные леса в носовой оконечности.

Чем быстрее будут установлены леса, тем раньше можно приступить к работе и привлечь для выполнения работ большее число рабочих. Что напрямую влияет на сроки выполнения заказа и повышает эффективность выполняемых работ.

Рис. 6. Строительные леса по периметру судна.

Рис. 7. Строительные леса в кормовой оконечности.

Если леса установлены вокруг судна не полностью, а посекционно, то очень важно чтобы леса можно было быстро разобрать на секции, где работы уже выполнены и установить на новую секцию, добавляя при необходимости новые конструктивные элементы в зависимости от геометрии судна.

Отметим, что для сварочных работ предъявляются повышенные требования по противопожарной безопасности и важным является применение стальных настилов и отсутствие деревянных элементов в конструкции лесов.

В судоремонте задачи, которые решаются с помощью строительных лесов несколько отличаются от судостроения. Чаще всего производить пескоструйную очистку необходимо только для отдельных участков борта и, поэтому важна мобильность конструкции. Чтобы на леса установить мешок с песком необходимо дополнительно усиливать конструкцию, увеличивая нагрузочную способность до 1000 кг на квадратный метр. Для решения таких задач применяются небольшие передвижные конструкции, собранные из элементов модульных лесов. Такую вышку можно установить на колеса и передвигать вдоль борта судна или, усилив дополнительно жесткость конструкции, перемещать при помощи крана.

Так же востребованной и важной особенностью модульных лесов является возможность пропускать элементы конструкции в разобранном виде в узкую горловину люка танкера, который не превышает в диаметре 60 см. Таким образом, можно собирать конструкцию уже внутри танкера, пропустив все элементы сквозь узкое входное отверстие, и собрав ее внутри начать выполнение работ.

Дополнительно возникает необходимость строить подвесные конструкции лесов на краю борта судна или когда судно не стоит в доке, а находится на плаву. Даже когда есть возможность строить леса снизу вверх до края борта, то при высоте 18 м. это занимает много времени и требует большого количества лесов. Гораздо удобнее свесить конструкцию сверху вниз, уделив особое внимание безопасности. Иногда для таких решений могут потребоваться специальные элементы, разработанные для решения именно этой задачи.

Отдельно хочется отметить различного рода крышные стальные и тентовые конструкции. Такие решения отлично зарекомендовали себя среди ведущих мировых судостроителей и будут востребованы нашими предприятиями.

Используя тентовое покрытие на алюминиевых фермах, которое устанавливается на строительные леса, возможно, защитить обрабатываемую поверхность судна от непогоды, установив крышу на самом судне. Габариты и удельный вес конструкции это позволяют.

Конечно, самым интересным решением является временный ангар из модульных лесов со стальной крышей. Ширина пролета такой крыши более 30 м., что позволяет устанавливать временный ангар для проведения пескоструйных или лакокрасочных работ отдельных частей корпуса судна. Это одновременно защита от непогоды и, такая конструкция предотвращает загрязнение окружающей среды выбросами при производстве пескоструйных работ, особенно, если предприятие находится в черте города.

1.3 Механизированные строительные леса

Предметом настоящего изобретения являются леса, предназначенные для производства ремонтно-строительных работ, как-то: ремонт и окраска фасадов многоэтажных домов, внутренняя отделка помещений с большой высотой потолка, производство штукатурных и прочих строительных работ на больших и переменных высотах.

Леса состоят из рабочей площадки, смонтированной на складывающейся ферме. Ферма установлена на раме с катками и состоит из пересекающихся шарнирно соединенных между собой элементов.

Особенностью предлагаемых лесов является то, что для раздвигания фермы и ее складывания применены два винта, расположенные вертикально по обеим сторонам фермы и вращаемые через пару конических зубчатых колес от горизонтального вала, что обусловливает согласованное раздвигание обеих ферм.

На фиг.1 изображен вид лесов спереди; на фиг.2 вид их сбоку.

Конструкция лесов состоит из следующих основных узлов: передвижного шасси 1, шарнирной фермы 15, рабочей площадки 17.

Передвижное шасси или основание подъемника состоит из металлической рамы, смонтированной на колесах 14, причем. одна пара колес скреплена с рамой при помощи шкворня 9, что придает подъемнику соответствующую маневренность установки его в желаемом месте.

В нижней части рамы шасси 1 помещается привод, служащий для подъема и опускания шарнирной фермы с рабочей площадкой.

Привод состоит из двух конических зубчатых пар 4 и 5, передающих в ращение вручную при помощи рукоятки 12 или от электромотора через редуктор от вала к вертикально расположенным винтам 2, по обеим сторонам фермы, сочлененным с гайками 8, неподвижно сидящими на оси шарнирной фермы.

Нижняя часть шарнирной фермы своей средней осью 18 скреплена шарнирно с рамой шасси, а боковые оси фермы с насаженными на них катками 11 свободно скользят по направляющим рамы шасси. Для придания большей устойчивости подъемнику, особенно при работе на больших высотах, на раме шасси по углам установлены четыре домкрата 10 и две боковых лапы 7 с домкратами 8 на концах.

На раме шасси предусмотрена контрольная площадка, служащая для установки ватерпаса (уровня) при проверке горизонтальности рамы, а также и отвес для установки шарнирной фермы в вертикальном положении.

На раме шасси устанавливается лебедка, а на рабочей площадке блок, служащие для подачи при помощи каната (троса) строительного материала к рабочему месту. Конструкция фермы состоит из цельнотянутых стальных труб общей длиной 4 м с 5 отверстиями для шарнира осей 6, соединяющих боковые фермы.

В верхней части фермы расположена рабочая площадка, скрепленная с средней осью фермы шарнирно, а боковые оси с катками скользят по направляющим рамы рабочей площадки.

Рабочая площадка состоит из рамы 17 с решетчатым настилом и со всех сторон защищена перилами 18.

Размер рабочей площадки 4 — 1 м, что позволяет производить работу одновременно 4 рабочим.

В нижнем крайнем положении рабочей площадки, т. е. в сложенном состоянии фермы, с целью облегчения подъема в начальный момент, оси 6, соединяющие боковые фермы, опираются на распорки 16 высотой.

Рис. 8. Механизированные строительные леса.

1.4 Крановое и энергетическое оборудование стапелей

Каждое стапельное место оборудуют подъемными кранами. При постройке крупных и средних судов (применяют передвижные башенные и портальные краны, а также — травеллерные и мостовые.

Системы энергооборудования построечных мест включают источники и преобразователи энергии всех видов, используемой при постройке судов, а также магистрали для подачи этой энергии к рабочим местам:

силовые кабели переменного тока для питания электродвигателей стапельных кранов и источников сварочного тока. Переменный ток напряжением 380 В подается от трансформаторных подстанций на силовые электрощиты стапелей, а ток для питания кранов стапеля — по кабелям, уложенным в троллейных каналах, вдоль всего пути движения крана. Постоянный ток для дуговой сварки подают от генераторных станций, расположенных непосредственно у построечного места; трубопроводы сжатого воздуха, (подающие воздух давлением 5−6 кгс/см² через узел очистки его на распределительные коробки, от компрессорной станции для обеспечения (Пневматических работ; магистрали, подающие кислород, ацетилен и углекислый газ к сварочным постам; водяной трубопровод, осуществляющий подачу воды давлением 5−6 атм от насосной станции для гидравлических испытаний отсеков и противопожарных целей; паропровод для отопления судовых помещений перед отделкой в холодное время года; системы постоянного и переносного освещения: первая питается током напряжением 127 и 220 В и вторая — током напряжением 36, 24, 12 и 6 В.

судостроение стапельная работа корпусостроительный

2. Наиболее совершенные стапели

Наиболее совершенными являются стапели, оборудованные автоматической системой дистанционного контроля за положением корпуса и с дистанционным управлением механизированными опорными устройствами. Такой стапель снабжен по длине и ширине несколькими датчиками, фиксирующими положение корпуса в различных его точках. Регистрация показаний датчиков производится на приборах, установленных в насосной станции, обслуживающей гидравлические опорные устройства.

При постройке судов большими сериями для формирования оконечностей применяют стапель-кондукторы с постоянными или съемными лекалами, которые служат опорой и одновременно средством контроля формируемых обводов. При подготовке стапелей к закладке судна стапель-кондукторы устанавливают на опорные устройства и тщательно проверяют их положение. Сборочные приспособления, применяемые для стапельной сборки, обеспечивают, главным образом, доводочное перемещение секций при стыковании, а также выравнивание и совмещение монтажных кромок относительно друг друга. Перемещение секций можно выполнять с помощью различных стяжек (талрепов) и домкратов: винтовых, гидравлических и пневмогидравлических. Примеры применения этой оснастки изображены.

Для совмещения кромок листов обшивки применяют приспособления, принцип действия которых виден. По степени механизации эти приспособления можно разделить следующим образом: с ручным гидронасосом: с раздельным исполнением гидронасоса и рабочего силового элемента; универсальные пневмогидравлические; электромагнитные с ручными прижимами или малогабаритными домкратами; немеханизированные (гребенки с клиньями, скобы с крюковыми захватами, винтовые прижимы и т. д.).

Рис. 9. Телескопические мобильные площадки.

В Южной Корее одним новым и крупным заводом является Sungdong. Заводу как таковому всего 3 года, а до этого здесь были разрозненные подрядчики, что в Корее очень популярно. Так вот за 3 года своего существования завод набрал достаточные производственные мощности — так, например, он имеет 3 ровных стапеля, 5 крупных цехов для покраски блоков, 1 плавдок (длинной 250 м), в настоящее время осуществляется строительство сухого дока (примерным объёмом 1 000 000 куб. м). Довольно хорошее оборудование у завода — линии автоматической сварки ESAB, автоматические линии по резке деталей, всевозможные краны — главный стапельный кран грузоподъёмностью 900 т, транспортёры (самоходные трейлеры) грузоподъёмностью до 600 т, и много другое. И при всём этом, всё оборудование полностью новое или же не старше самого завода. Кругом чистота и порядок. Уровню безопасности труда стоит только позавидовать — они, все до одного, с примерным прилежанием носят спасательные пояса и необходимые средства личной безопасности. Производилась постройка одновременно порядка 15-ти судов. Для нового завода это достаточное количество. Строят в основном навалочные и наливные суда (в основном крупнотоннажные, например, дедвейтом 75 000 и 47 000 тонн). Постройка на этом заводе производится блочным методом. При этом все блоки уходят на стапель полностью насыщенные и покрашенные.

Также можно добавить, что кроме обычной блочной сборки на некоторых заводах присутствует сборка мегаблоками — судно разбито, например, на 5 мегаблоков, которые и соединяются потом на стапеле в единое целое. Но для наклонного стапеля это должны быть небольшие суда, так как вес таких мегаблоков немаленький, да и объём тоже. Так, например, данный метод использовался при постройке химовозов дедвейтом 13 000 т. Вес каждого такого мегаблока составляет порядка 800 т. Очень удобно тем, что стапельное место не простаивает долго под одним судном. И фактически стапельный период весь сводится к регулированию необходимых систем судна для спуска.

Другой особенностью может быть также то, что надстройка устанавливается на судно на воде, т. е. после спуска судна. Для таких операций я сталкивался здесь с плавучими кранами грузоподъёмностью 1000, 1500 и 2600 т. Поэтому надстройки под ключ выполняются в других городах, а потом на барже по морю.

Рис. 10. Плавкраны в работе

Рис. 11. Постройка судна на стапеле

Стапельный период варьируется от возможностей завода, уровня сложности заказа, а также его серийности. Так, например, на заводе, где последние 3 года для разных заказчиков строят химовозы 13 000 тонн обычным блочным методом, весь период постройки судна занимает — в пределах 6 месяцев. При этом стапельный период занимает всего от 1,5 до 2-х месяцев. На другом крупном заводе Кореи — SPP стапельный период судна занимал 3 месяца при дедвейте примерно 45 000 тонн (продуктовоз) — тоже серийная постройка.

Здесь, в Южной Корее, находятся крупнейшие судостроительные завод мира — Hyudai, Samsung, Daewoo. Они выпускают до нескольких сотен судов в год. И причём они занимаются не только производством простого, скажем так, грузового флота, но и судов типа LPG и LNG, в частности и для российского гиганта «Новошип». Эти заводы на сегодня являются лучшими заводами мира и по количеству выпускаемых судов, и по качеству, и по уровню оснащения. Причём на них не только собирают и насыщают корпуса до полной готовности, но и производят очень многое самостоятельно. Так, например, главные двигатели для Hyundai производят на машиностроительном предприятии этого же концерна.

Рис. 12. Внутренние строительные леса

Ниже приведена таблица по показателям которой можно определить технический уровень корпусостроительного производства.

Таблица 2.1 Система определителей технического уровня корпусостроительного производства

3. Выводы

В целом, подводя итог всему выше сказанному, хочется еще раз отметить, что использование модульных лесов в судостроении дает значительную экономию материальных средств и сокращает временные затраты по выполняемым работам. Благодаря удобству и безопасности конструкции, повышается качество выполняемых работ. А так же наличие модульных строительных лесов позволяет привлекать новых иностранных заказчиков, которые видят уровень оснащенности на предприятии и убеждаются воочию в надежности и взаимовыгодности партнерских отношений.

Также, не стоит забывать о судостроительном опыте других государств, таких, как Корея, где технический уровень не только стапельного производства, но и предприятий в целом, достигает 0,6−0,8.

Так, например, Ульсан — это город, в котором находится верфь Hyundai. По информации, полученной от местных жителей, всего 35 лет назад представлял из себя деревню с полным отсутствием асфальтовых дорог. Сейчас же это один из крупнейших и красивейших городов Кореи. И многое тут обязано судостроению. Страна за 35 лет достигла таких высот в развитии в различных областях, что тяжело найти подобных пример в современной истории.

4. Список использованной литературы

1. «Технология судостроения» В. Д. Мацкевича, издательство «Судостроение», Ленинград.

2. «Основы механизации и автоматизации судостроительного производства», В. Ф. Соколова, издательство «Судостроение» Ленинград.

3. «Механизация и автоматизация судостроительного производства. Справочник», Л. Ц. Адлерштейн, М. И. Клестов и др., изд. «Судостроение» Л: 1988 г.