CN103434611A - 大型船舶的高精度控制建造方法 - Google Patents

Abstract

大型船舶的高精度控制建造方法，涉及大型船舶建造精度的控制技术领域，在制做单体部件时设置收缩量和补偿量，焊前制作划线基准检线线，焊后制定100mm检验线，并制定对合线和100mm搭载检验线。本发明可减少加工和建造过程中的二次切割、打磨、开坡口等工作，从而提高生产效率、降低生产成本。

Description

大型船舶的高精度控制建造方法

技术领域

本发明涉及大型船舶建造精度的控制技术领域，尤其涉及精度要求高，无余量制造的集装箱船的焊接、接拢技术。

背景技术

由于船体建造周期长、工序多，建造过程累计误差非常大。船体建造过程中的变形情况比较多，要系统地掌握切割、冷热加工、焊接、矫形，以及吊运等各工序引起的弹塑性和热弹塑性变形的规律非常困难。工件在制造过程中的人工作业量比较多，凭施工人员的经验来进行曲面的成型加工、火工的矫正作业等都具有造船的特殊性，这样的作业方式造成了工件的误差比较大。工件在制造过程中的环境影响比较大，有相当一部分工件的制造过程是需要在室外、高空等条件下作业，冷热加工的相互交叉、不同条件的工序相互交叉等形成的作业环境非常恶劣，工件完工后的误差难以控制。船体建造的施工特点充分说明了对工件的几何形状、尺寸和位置进行过程控制具有高度的复杂性，造船生产中精度的过程控制问题是超强非线性问题。

现有加工技术中均采用加放余量的方法老保证分段建造主尺度，在搭载前测量主尺度后切割余量，此方法变形控制较差、结构错位情况较多，增加了后期工作量和船坞搭载周期。

目前，由于精度控制技术方面与先进国家有较大的差距，尺寸控制达不到设计的要求而导致建造周期延长、建造质量低等问题，降低了造船市场的竞争能力。

发明内容

本发明目的是提出一种可减少加工和建造过程中的二次切割、打磨、开坡口等工作，从而提高生产效率、降低生产成本的大型船舶的高精度控制建造方法。

本发明在制做单体部件时设置收缩量和补偿量，焊前制作划线基准检线线，焊后制定100mm检验线，并制定对合线和100mm搭载检验线。

本发明通过设计时考虑过程中影响精度控制的关键点，制定合适的收缩量、补偿量来代替分段余量，减少后期的余量修割；制定划线基准检线线来达到焊前尺寸控制的目的；制定100mm检验线来检验结构装配的正确性；制定对合线和100mm搭载检验线来达到过程控制和快速搭载的目的；对于分段尺寸（包括主要结构的定位尺寸），在分段完工测量图的基础上，绘制穆尼搭载记录将误差控制前移至分段制作阶段，甚至是下料、小组立阶段，保障船坞快速搭载。

本发明一方面采用补偿量代替余量，减少加工和建造过程中的二次切割、打磨、开坡口等工作，从而提高生产效率、降低生产成本；另一方面通过各种检验线和精度数据测量记录达到现场施工过程精度控制的目的。

附图说明

图1为机舱、艉部区内部构件合拢的补偿量和收缩量分解图。

图2为机舱、艉部区外部构件合拢的补偿量和收缩量分解图。

图3为首部区域合拢的补偿量和收缩量分解图。

图4为HB07分段反变形量加放示意图。

图5为HB07胎架横向反变形量加放示意图。

图6为HB07分段立体反变形量加放示意图。

图7为CB06C分段上胎板十字定位线示意图。

图8为双层底分段内结构装配100mm检验线划线示意图。

图9为总组合拢用100mm检验线示意图。

图10为图9的A-A向断面放大图。

图11为CB06P/S分段基准网络线划线示意图。

图12为分段形状及需要测量的三维立体数据表示图。

图13为CB01P/S、CB02P/C/S分段模拟搭载图。

具体实施方式

以下通过10000TEU集装箱船为实例，进一步说明本发明。

精度控制技术是以船体建造精度标准为基本准则，通过科学的管理方法与先进的工艺手段对船体建造进行全过程的尺寸精度分析和控制，以达到最大限度地减少现场修整工作量，提高生产效率。

一、补偿量的应用

补偿量代替余量是指生产设计中将精度可控分段内部结构及合拢口添加一定的补偿量，而不再需要添加余量，以添加补偿量的形式达到分段建造质量要求。补偿量形式主要包括：坡口补偿量、焊接收缩补偿量、合拢口补偿量以及反变形量。各种补偿量和反变形量的取值则是精度控制技术的重点，只有选取正确的补偿量和反变形量才能到达精度控制要求，现以10000箱集装箱船精度控制为例，说明各补偿量和反变形量的选取：

1、坡口补偿量

在对接焊缝焊接时，会造成零件的收缩和变形，因此在存在对接焊缝的零件中需要添加相应的坡口补偿量及火工矫正补偿量。对于不同形式和不同板厚的对接焊缝，其补偿量的取值存在着差异，具体取值如下表：

2、焊接收缩补偿量

焊接收缩补偿量是指在分段建造时，由于内部结构角焊缝焊接而在结构中添加的板材收缩变形量。通过现场大量数据统计和分析，我们得出CO2角焊缝对板材的影响情况，如下表所示。为了方便现场划线施工，在生产设计时，分段焊接收缩补偿量添加原则修改为：

2.1、货舱区及机泵舱分段：船长方向每三档肋距加放1mm收缩量；

船宽方向每三档纵骨间距加放1mm收缩量；

高度方向每三档纵骨间距加放1mm收缩量；

2.2、首部及尾部分段：船长方向每两档肋距加放1mm收缩量；

船宽方向每三档纵骨间距加放1mm收缩量；

高度方向每三档纵骨间距加放1mm收缩量；

2.3、甲板室分段：船长方向每两档肋距加放1mm收缩量；

船宽方向每两档纵骨间距加放1mm收缩量；

高度方向每三档纵骨间距加放1mm收缩量；

2.4、对于需要火工矫直的T型材，在与主板同步加放的基础上，需额外增加焊接收缩补偿：（单位mm）

当T型材腹板高度250＜H≤350时，每12米均匀添加8mm补偿量；

当T型材腹板高度350＜H≤450时，每12米均匀添加6mm补偿量；

当T型材腹板高度450＜H≤550时，每12米均匀添加4mm补偿量；

当T型材腹板高度550＜H时，每12米均匀添加2mm补偿量；

当高度大于1000mm的PMA纵骨不单独加放补偿量，与主板同步加放；

2.5、对于需要火工矫直的H型材，在与主板同步加放的基础上，需额外增加焊接收缩补偿：（单位mm）

当T型材腹板高度250＜H≤350时，每12米均匀添加12mm补偿量；

当T型材腹板高度350＜H≤450时，每12米均匀添加9mm补偿量；

当T型材腹板高度450＜H≤550时，每12米均匀添加6mm补偿量；

当T型材腹板高度550＜H时，每12米均匀添加3mm补偿量；

3、合拢补偿量

合拢补偿量是指在总组及合拢时，为了保证船舶精度要求在分段合拢口添加的补偿量。合拢补偿量是在焊接收缩补偿量的基础上，额外添加的补偿量，合拢补偿量添加原则如下：

3.1、货舱区：

货舱双层底四周不添加合拢补偿量；

舭部分段朝船中添加7mm合拢补偿量；

货舱区首尾端分段合拢口加放10mm收缩量；

舷侧分段朝下加放5mm合拢补偿量，朝船中添加7mm合拢补偿量；

甲板分段及中间舱壁不添加合拢补偿量；

3.2、机舱、艉部区：

内部构件详见图1。

外部构件详见图2。

3.2、首部区域合拢的补偿量和收缩量分解图，详见图3。

4、反变形量

反变形是指为了减少分段建造时变形量，在结构中添加三角形补偿量，且将此补偿量反映到胎架图中。反变形量的添加根据板缝的排版、结构形式、建造方式等方面的不同，采取的反变形形式不同。采用货舱区靠首部双层底HB07分段说明反变形量添加形式如图4、5所示。

图5中，以内底板为基面反造，散贴外板；从距中1470mm向舷侧有反变形；其它加强及斜撑由现场确定。

HB07分段反变形量在胎架图中反映。

二、检验线

检验线是为了提高施工准确率降低施工难度，在分段建造各阶段（如零件、部件、分段、总段）按照统一的检验要求添加的参考线。检验线包括上胎板的十字定位线、100mm检验线、基准网络线等。检验线是船舶建造过程中控制船舶精度的主要依据，检验线的使用应该贯穿船舶建造整个过程，从前期的小组立零件安装一直到后期的分段合拢，都要以检验线为主要的定位线。同时在分段完工后将各结构距离检验线的距离反映到搭载记录图中，为模拟搭载做准备。

1、上胎板十字定位线是指上胎板划线定位前先划出来的开方线，以此线作为分段结构定位依据。一般上胎板的十字定位线选取为分段检验线，在必要时需用双面尺将结构面检验线反到便于测量的一面，并用洋铳打点胶带保护的形式将其保护起来，作为后续工序定位检测的依据。

2、100mm检验线分为两种：一是分段内部重要结构100mm装配检验线，此线在拼板后划线时堪划，用于检验结构装配精度，此线不打洋冲点；另外一个是总组合拢用100mm检验线，此线用于和相邻分段的总组、合拢定位及焊后检查，此线需在分段完工后打出洋冲点。

2.1、双层底分段(以CB04C分段为例)内结构装配100mm检验线，在结构面非板厚侧划线，如图8所示。

2.2、总组合拢用100mm检验线：

3、基准网络线是为分段总组合拢定位方便而在分段主要结构上增加的划线标记，包括分段肋检线、纵向对合线、水平检验线，如图11所示。

三、模拟搭载

模拟搭载是对完工分段的完工数据在CAD中进行模拟搭载，预测每条合拢缝的间隙以及处理方式，将合拢中即将存在的问题在合拢前进行处理，以达到快速合拢的目的。模拟搭载的步骤为：

1、在分段完工后测量分段各项完工尺寸，登记到分段搭载记录图中，如图12所示。三维立体图表示分段形状及需要测量的数据，下表是各项数据的记录情况。

CS22P分段搭载记录表

   

 2、对比分段完工后尺寸与理论尺寸，得出该分段精度偏差情况，并记录在模拟搭载图中。下面以CB01P/S、CB02P/C/S分段模拟搭载为例说明，分段精度偏差情况：

2.1、CB01P分段与CB02P分段内底板及纵桁之间存在间隙为6~14mm；

2.2、CB01S分段与CB02S分段内底板及纵桁之间存在间隙为7mm；

2.3、CB02P分段与CB02C分段内底板及肋板之间存在间隙为5~7mm；

2.4、CB02S分段与CB02C分段内底板及肋板之间存在间隙为6~9mm；

3、根据模拟搭载图13，对搭载中出现的问题列出处理意见，并附在模拟搭载图中，作为合拢车间搭载工作的依据。

以CB01P/S、CB02P/C/S分段模拟搭载为例说明，搭载问题处理意见为：合拢对接缝超差范围5~16mm，加衬垫，焊正面；除出衬垫，封底焊。

Claims (1)

1.大型船舶的高精度控制建造方法，其特征在于：在制做单体部件时设置收缩量和补偿量，焊前制作划线基准检线线，焊后制定100mm检验线，并制定对合线和100mm搭载检验线。

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