船体装配

第五章 船体装配,第五章 船体装配,5-1 船体结构预装焊的常用工艺设备,5-2 船体结构预装焊工艺,5-3 船体分段制造生产线,5-4 分段的临时加强及吊运翻身,5-5 船舶总装,5-6 船体建造精度管理,5-7 密性试验,第五章 船体装配,装配就是将加工合格的船体零件组合部件、分段、总段，直至船体的工艺过程。 船体装配分为船体结构预装焊和和船台装焊，其中船体结构预装焊又分为部件装焊、分段装焊和总组装装焊三道工序。,5-1 船体结构预装焊的常用工艺设备,船体结构预装焊所使用的主要设备有起重、电焊、气割和压缩空气设备，以及管道、平台和胎架。其中平台和胎架试主要工艺设备。一、平台的种类和用途平台一般是由水泥基础和型钢、钢板等组成的具有一定水平度的工作台，分为固定式和传送带式两大类。,1固定式平台1）蜂窝平台由钢筋混凝土基础、型钢框架和开有蜂窝状圆孔的铸铁平板组成，如图5-1所示。2）钢板平台又称实心平台，其结构如图5-2a）所示。3）型钢平台又称空心平台，它与钢板平台的区别仅在于其表面不设钢板，如图5-2b）所示。,图5-1 钢板蜂窝平台,图5-2 钢板平台和型钢平台,4）水泥平台这种平台是将扁钢或型钢按5001000mm的间距平行地埋在钢混凝土地坪中而构成的，并要求钢材表面与平台表面平齐，如图5-3所示。,图5-3 水泥平台,1传送带式平台1）链式传送带平台 如图5-4所示 2）辊式传送带平台 如图5-5所示3）台车式平台 如图5-6所示4）圆盘式传送带平台 如图5-7所示,图5-4 链式传送带平台,图5-5 辊式传送带平台,图5-6 台车式平台,图5-7 圆盘式平台,二、胎架的种类和用途,胎架是制造船体曲面分段和曲形立体分段的形状胎模和工作台，它应具有足够的结构刚性和强度，主要作用是支承分段保证分段曲面形状和控制其装焊变形。种类如下:1专用胎架专用胎架是专用某种分段使用的，如底部、舷侧、甲板分段和首、尾柱分段。1）单板式胎架 如图5-8所示2）衍架式胎架 如图5-9所示,图5-8 单板式胎架,图5-9 桁架式胎架,2通用胎架1）框架式活络胎板胎架 如图5-10所示2）套管式胎架 如图5-11所示,图5-10 框架式活络板胎架,图5-11 套管支柱式胎架,三、胎架基面和胎架型值的确定,1. 胎架基面的确定胎架基面是用来决定胎架工作曲面型值的基准面。根据它与肋骨剖面和基线面的相对关系，通常分为以下几种：1）正切胎架（见下图a）2）正斜切胎架（见下图b）3）斜切胎架（见下图c）4）斜斜切胎架（见下图d）,图5-12 a）正切胎架,图5-12 b）正斜切胎架,图5-12 c）斜切胎架,图5-12 d）斜斜切胎架,2.胎架型值的确定 首先在肋骨型线图上作出胎架基面的投影线，再根据胎架支柱间距在胎架基面投影线上求出支柱点，然后过这些支柱点沿胎架基面投影线垂直方向，量取到对应肋骨线的距离，并减去板厚，即得到胎架的高度型值。,3.胎架结构形式的确定1）军品或精度要求高，批量大的民品宜选刚性好的单板式胎架；2）一般产品、单船建造的分段可选用衍架式胎架；3）型线曲率小的分段可用支点式胎架；4）尽量扩大通用胎架的使用范围。,4.胎架制作1）在平台上划线 2）竖立支杆3）作水平面 4）量型值,5-2 船体结构预装焊工艺,船体结构预装焊包括部组件装焊、分段装焊、大型分段或总段的组装等工作内容。一、分段装焊工艺1.分段的类型 分段是由零、部件组装而成的船体局部结构。,分段的种类很多，按其外形特征大致可分为以下几类，如图5-13所示：1）平面分段 2）曲面分段3）半立体分段 4）立体分段5）总段,图5-13 a）平面分段,图5-13 b）曲面分段,图5-13 c）半立体分段,图5-13d）立体分段,图5-13e）总段,2. 分段装焊工艺的基本内容1）选择分段装配基准面和工艺装备；2）决定合理的装焊顺序；3）决定合理的焊接程序；4）提出施工技术要求。,3. 分段建造方法1）按装配基面分类，如图5-14所示：（1）正造法分段建造时的位置与其在实船上的位置一致。（2）反造法分段建造时的位置与其在实船上的位置相反。（3）侧造法分段建造时的位置与其在实船上的位置成一定的角度或垂直。,图5-14 分段建造方法,2）按构件安装顺序分类（1）分离法 如图5-15所示（2）放射法 如图5-16所示（3）插入法 如图5-17所示（4）框架法 如图5-18所示,图5-15 分离法,图5-16 放射法,图5-17 插入法,图5-18 框架法,4. 典型分段装焊工艺1）甲板分段装焊工艺 如图5-19所示2）双层底分段装焊工艺 如图5-20所示下表是该分段正造法的装焊工艺过程。,图5-19 甲板分段图,图5-20双层底结构简图,3）双层底分段完工后，应进行一些项目测量，作为检验其制造质量底一项指标。（1）测量分段长度。（2）测量分段两段宽度。（3）测量分段中纵剖面处和两端宽度测量点处的高度。如图5-21所示。（4）测量内底板的四角水平度,图5-21 分段完工测量,5.分段装焊的技术要求（1）检验胎架的中心线是否垂直于肋骨检验线，以保证分段划线和装配的准确性；（2）纵、横骨架的划线,应先划分段中心线和肋骨检验线，再划其他安装线；（3）板列和胎架应拉牢贴紧,其间隙应小于3mm，拉马与胎架之间的定位焊，如图5-22所示；,图5-22 拉马固定示意图,（4）分段两端大接头处的焊缝应留出200-300mm不焊，以提高大接头的柔度；（5）当分段的基面与内部构件不垂直时，应保证其相对位置的正确性；（6）型钢构件的定位焊，应焊在型钢的内侧以便在型钢外侧进行焊接；（7）分段装焊完工后，应划出分段轮廓线和检验线，以便余量切割和船台总装；,（8）吊环应设置在主要构件交叉处，否则应作临时加强，应保证吊环的焊接质量，避免发生吊环事故；（9）对于控制船体重量有特殊要求的分段必须进行分段称重；（10）纵横骨架的连接须平齐，以便板与骨架能紧密贴合。,二、总段装焊工艺,总段是指主船体沿船长方向划分的其深度和宽度等于该处型深和型宽的环形立体段。 典型的总段有首尾总段，上层建筑总段等。通常，总段制造有以下两种：（1）分段建造法（2）整体建造法1.船中总段装焊工艺 如表5-4所示是按第一种方法进行船中总段装焊的一般工艺过程。,现在对其中有一些工艺问题进行讨论。1）底部分段的完工程度一般有两种情况，一种是底部在胎架上正造，不进行翻身封底焊及纵横骨架与内底板间的焊接便进行总段组装；另一种是底部分段制造竣工，经完工验收后再进行总段主装。2）保证总段装配质量的技术关键，在于各分段的准确定位。3）带有中间甲板的总段装焊工艺，一般有先装中间甲板分段和先装舷部分段两种。,图5-23 中间甲板的划分,2. 首尾总段装焊工艺 一般而言，首尾总段型线曲率变化大底部较瘦削为了便于施工常采用整体建建法。 如表5-5所示是首总段反造的装焊工艺，下面讨论其中几个问题。,图5-24 托底分段,三、分(总)段装配方法的选择,对于一个分段或总段，往往可采用几种不同的装焊方法进行制造，从而引起作业环境、施工质量、制造成本和建造周期的不同，因此在生产准备阶段就应对分(总)段的装配方法进行认真地分析和选择，以获得产品的最佳制造方法。,5-3 船体分段制造生产线,推进分段制造机械化和自动化的基本趋势有如下四个方面:1）机械化和自动化2）平行作业3）大型化4）综合机械化,一、平面分段生产线,如图5-25所示尾箱形框架组装法的平面分段机械化生产线的主要工艺流程实例。平面分段机械化生产线对船体设计有以下工艺要求:（1）平面分段主向构件的布置应相互平行，呈直线和连续排列，构件布置方向应平行或垂直于板列接缝线；（2）采用封闭型排水孔，以保证骨架与板列焊接的连续性；,（3）主向构件间距在整体分段内应相同，非对称型钢构件的翼缘应朝向同一侧；（4）平面分段的骨架应布置在板列的同一侧；（5）设计时应尽量扩大平面分段的数量，甲板舷弧和梁拱应采用折线型，采用平直的上层建筑围壁和甲板，舭部曲线半径应小于双层底高度，避免底部升高。,二、曲面分段制造机械化的研究,如图5-26所示是日本研究试验时采用的曲形外板自动装焊模拟试验装置示意图，它可进行数控调节胎架工作曲面，外板对接缝自动焊接等试验。如图5-27所示是日本研制的自行式曲面装焊机示意图。如图5-28所示是日本研究的适用于曲面分段框架组装试验装置示意图。,图5-26曲形外板自动装焊示意图,图5-27 自行式曲面装配机示意图,图5-28 曲面分段框架组装示意图,5-4 分段的临时加强及吊运翻身,船体分段在制造过程中，需要翻身或移位，完工后要吊运至分段堆场堆放，再按作业进度进行大型分段或总段组装，或直接进行船台装配。这些作业主要依靠起重和运输机械来完成。一、分段的临时加强1. 舱壁分段的临时加强 如图5-29设置分段的临时加强，以保证分段不发生永久变形。此外还可以采用如图5-30的吊梁来吊运这类分段。,图5-29舱壁分段的临时加强,2. 大型分段的临时加强 如图5-31所示。3. 带甲板室围壁的半立体分段的临时加强 如图5-32所示。,图5-31 F型分段的临时加强,图5-32 带甲板围壁的分段的临时加强,二、吊环数量 规格及安装位置的确定,吊环是分段吊运和翻身的主要属具，一般用钢板制成，它包括无肘板和有肘板两种形式，如图5-33所示。 如图5-34所示为用屈服极限为 的钢材制作的无肘板吊环的起重符合和吊环尺寸的关系图。,图5-33 吊环形式,图5-34 吊环尺寸与吊运重量的关系图,起重吊环的允许负荷按下式计算: 吊环剪切强度校核公式:当采用的吊环材料不同时，应采用以下公式,吊环的布置应满足以下条件：（1）吊环安装位置应与分段重心对称，以保证安装后采用碱性焊条焊接，并保证吊环负荷均衡，保持分段吊运平稳和吊装状态正确；（2）吊环安装位置一般设在分段的纵、横骨架交叉或在分段的刚性构件上；（3）吊环安装方向应与受力方向一致，以免吊环产生扭矩；（4）采用落地翻身方法时，吊环位置应尽量设在分段重心平面内。,三、船体分段的翻身方法,分段翻身之前应作好如下准备工作:（1）分段的临时加强；（2）吊环及索具缷扣等的选定；（3）吊点布置及吊环装焊；（4）翻身场地选择及布置分段搁置墩木；（5）起重机起吊高度校核及起吊能力校核和数量配置等。,采用桥式起重机进行分段分段翻身作业时，起重机的起吊高度为H，如图5-35所示。式中： 平台或胎架高度； 分段距平台或胎架的最小距 离， ； 分段翻身方向的高度； 分段与吊钩之间的距离，一般 取24mm。,图5-35起吊高度,图5-36 分段的空中翻身,图5-37 分段的落地滚翻,5-5 船舶总装,船舶总装是在部件装焊及舾装、涂装的基础上，在船台完成船舶整体装焊和舾装、涂装的工艺阶段，它对保证船舶的建造质量，缩短船舶建造周期有着直接的关系。一、船台类型及其工艺装备1.船台类型1）纵向倾斜船台 如图5-38所示2）水平船台3）造船坞,图5-38 纵向倾斜船台,2.纵向倾斜船台的工艺装备1）船台中心线槽钢2）高度标杆3）船台拉桩4）脚手架如图5-39所示是固定型舷外脚手架和固定型舱内脚手架。如图5-40a）所示是一种积木型框式万向脚手架示意图。,如图5-40b）所示是一种轻便自行式作业车。如图5-40c）所示是一种舱内吊杆式作业台。5)墩木 按布置位置分为龙骨墩和边墩；按材料分为金属墩、水泥墩和木墩，如图5-41所示。3.水平船名的工艺装备 如图5-43所示。,图5-39 固定型脚手架,图5-40 可调节脚手架和自动作业台,图5-41 墩木,图5-42调节式墩木,图5-43 船台小车,二、船舶总装的准备工作,船舶总装的准备工作，是保证施工进度和产品质量的重要措施，它分为船台上的准备工作和船体上的准备工作两部分。1.船台上的准备工作1）船台中心线绘制 如图5-44所示2）肋骨检验线绘制3）绘制高度标杆上的高度线 如图5-45所示,图5-44 用激光经纬仪划船台中心线,图5-45 高度标杆,图5-46 倾斜船台基线高度的绘制,2. 船体上的准备工作1）划出分(总)段的船台安装定位线和队和线2）安装吊环3）船台装配临时支撑材的准备,图5-47 分段对合线,三、船台装配方式,船舶总装方式的建造法有总段建造法、塔式建造法和岛式建造法。1.总段建造法 首先将船中部的总段吊到船台上定位固定，然后依次吊装前后的相邻总段，如图5-48所示。2.塔式建造法 建造时以中间偏后的底部分段为基准分段，先吊上船台定位固定，然后向首尾和两舷，自下而上依次吊装个分段，如图5-49所示。,图5-48总段建造法示意图,图5-49塔式建造法示意图,3.岛式建造法 将船体划分成23建造区，每个岛选择一个基准分段，按塔式建造法的施工方法同时进行建造，岛与岛之间用嵌补分段连接起来。 划成两个建造区的称为两岛式建造法，如图5-50所示；划成三个建造区的称为三岛式建造法。,图5-50两岛式建造法示意图,图5-51批量造船时的串联建造形式,新型船舶建造法的主要特征：（1）改变过去的船、机、电系统分工为按区域进行生产设计的设计、工艺、管理一体化，壳、舾、涂作业一体化。（2）改变按工种以车间组织生产为按区域以复合工种组织生产。（3）改变以现场调度为主的管理方式为实行严格计划、流水作业定量的自主管理。,四、船台装焊工艺,塔式建造法的船台装焊顺序:（1）吊装基准分段；（2）吊装基准分段上的仓壁分段和前后的底部分段；（3）吊装舷侧分段，向前后方向继续吊装底部分段和舱壁分段；（4）吊装甲板分段，继续吊装底部分段、舱壁分段、舷侧分段和甲板分段。对已形成环形船体段部分，进行分段大接缝的焊接；,（5）继续向首尾方向吊装底部分段、舱壁分段、舷侧分段和甲板分段，继续对装配完工的分段大接缝进行焊接，并对分段大接缝已施焊结束的舱室开展舾装作业；（6）吊装首尾分段，继续完成分段大接缝的焊接工作和舱内舾装作业；（7）吊装及焊接上层建筑，继续进行舾装作业。,根据上面的图标可知船台装配