СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОБЪЕМА АГРЕГАТИРОВАНИЯ ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ МОНТАЖА НА ОБЪЕКТАХ МОРСКОЙ ТЕХНИКИ
Н. И. Герасимов, докт. техн. наук, А. О. Михайлов, И. В. Грачёв
(АО «ЦТСС», e-mail: inbox@sstc.spb.ru) удк 629.5.03.081.4
Особое место в общем цикле постройки судов занимают работы, связанные со сборкой и монтажом энергетического и общесудового оборудования. Эти работы отличаются сложностью и трудоемкостью и в значительной степени влияют на общую продолжительность постройки судна, корабля или подводной лодки. В зависимости от класса и назначения объекта морской техники трудоёмкость сборочно-монтажных работ при его постройке колеблется в диапазоне от 10 до 17% от общих трудозатрат [1].
Одним из наиболее эффективных методов, обеспечивающим значительное сокращение продолжительности и трудоёмкости монтажных работ непосредственно в помещениях судов, является модульно-агрегат-ный метод (МАМ) монтажа общесудового оборудования и трубопроводов, главных двигателей — судовых дизельных, ядерных энергетических, паро- и газотурбинных установок, при котором представляется возможным перенести большую часть объёма монтажных работ на участки цехов верфи.
Для успешного полномасштабного внедрения данного метода необходимо уже на ранних стадиях проектирования новых объектов морской техники предусматривать возможность разбивки их на крупные сборочно-монтажные единицы (СМЕ), широко применяя при этом типовые СМЕ [2]. Однако многие проектные организации при разработке новых проектов недостаточно внимания уделяют возможности создания типовых СМЕ судового энергетического и вспомогательного оборудования. При этом не совсем обоснованно считается, что суда единичной постройки строить модульно-агрегат-ным методом нерентабельно, так как необходимы большие затраты на проектирование СМЕ, а также на подготовку производства [3]. К сожалению, в настоящее время не существует методической документации для выполнения расчётов по оптимальному агрегатированию оборудования как для единичной, так и для мелкосерийной и серийной постройки судов, кораблей и подводных лодок.
Учитывая это, в данной статье авторами сделана попытка исследовать влияние объ-
ёма агрегатирования основного и вспомогательного оборудования на продолжительность его монтажа и постройки судна.
Для определения зависимости продолжительности постройки судна от объёма агрегатирования основного и вспомогательного оборудования был изучен опыт сборки и монтажа ядерных энергетических установок (ЯЭУ) ОК-900 и КЛТ-40, как наиболее освоенных в судостроении установок, и показательных в части влияния на цикл постройки атомных судов, а также опыт сборки и монтажа энергетических установок (ЭУ) при постройке атомных подводных лодок (АПЛ) модульно-агрегатным методом.
При этом было установлено, что с увеличением объёма агрегатирования резко снижался объём работ в помещениях судна [4]. Перенесение работ по сборке агрегатов ЯЭУ в цеховые условия позволило обеспечить необходимое качество выполняемых операций, а следовательно, повысить их эксплуатационную надежность и, самое главное, сократить продолжительность монтажа установки в помещении судна (рис. 1).
Из анализа графика, представленного на рис. 1, можно сделать вывод, что наибольшие технико-экономические показатели от агрегатирования достигаются при создании более крупных СМЕ. Тенденция увеличения объёма каждой сборочной единицы наблюдается как для общесудового меха-
Рис. 1. Продолжительность монтажа ЭУ в помещении судна Т в зависимости от объёма агрегатирования У„:
Уа = (Ма/Му)100% (здесь Ма — масса агрегата ЭУ, т; Му — масса установки, т)
ОРГАНИЗАЦИЯ VI ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015
Рис. 2. Схема СМЕ ЯЭУ «Ритм-200», сборку которой предусматривается осуществлять в эллинге цеха
нического оборудования, так и для всех типов энергоустановок. Из опыта агрегатного монтажа установлено, что включение в крупные сборочные единицы до 80% основного и вспомогательного оборудования, арматуры и трубопроводов позволяет перенести из судовых помещений судов и кораблей в цех верфи до 60% объема монтажных работ, обеспечивая безостановочные работы по сборке корпусных конструкций.
Существенным шагом в дальнейшем развитии МАМ монтажа является переход к зональным блокам ЭУ, в состав которых кроме основного и вспомогательного оборудования включаются элементы судовых корпусных конструкций. В этом случае объем вынесенных работ из машинно-котельного отделения составит от 70 до 80%. Значительно повышаются производительность и качество сборочных операций, сокращается время формирования энергоотсеков.
Поэтому следующим, наиболее сложным, но более эффективным этапом развития МАМ станет создание энергетических модулей, включающих в свой состав все основное и вспомогательное оборудование, системы обслуживания и элементы корпусных конструкций. Масса таких модулей будет колебаться в зависимости от типа и мощности ЭУ в диапазоне от 500 до 2500 т. При этом значительно повысятся качество сбор-
ч
ч
Рис. 3. Установка и закрепление траверсы на
СМЕ ЯЭУ «Ритм-200»:
1 — технологический обух; 2 — стяжка
с талрепом; 3 — траверса
ки уникального по сложности оборудования и уровень обеспечения чистоты внутренних полостей ЭУ, что приведет к повышению их ресурса и надежности в эксплуатации. Станет возможным проведение большого комплекса испытаний многих систем ЭУ в цеховых условиях. Значительно снизятся трудозатраты и продолжительность монтажа.
При выполнении настоящей работы учитывались данные по продолжительности и трудозатратам по сборочным и монтажным операциям при постройке атомных ледоколов предыдущих проектов и расчетные данные по продолжительности и трудоемкости сборки и монтажа ЯЭУ «Ритм-200» на строящимся в настоящее время ледоколе (ООО «Балтийский завод—Судостроение»). В соответствии с предлагаемым технологическим процессом предусма-
Рис. 4. Схема погрузки СМЕ ЯЭУ «Ритм-200» плавучим краном на строящееся судно, находящееся на плаву
тривается выполнять сборку СМЕ ЭУ на участке агрегатирования. В состав СМЕ войдут две ЯЭУ, полностью заключенные в прочную защитную оболочку с установленной биологической защитой. Объем агрегатирования каждой ЯЭУ будет достигать 90—95% от общей ее массы. Масса такой сборки составит не менее 2000 т. Уровень агрегатирования по трудоемкости согласно расчетным данным достигнет 92—96%.
На рис. 2 представлена конструктивно упрощенная компьютерная модель СМЕ ЯЭУ и платформы сборочно-погрузочного стенда. Для повышения наглядности на рис. 2 отсутствуют: часть передней конструкции защитной оболочки; строительные леса, устанавливаемые на платформе; верхние люковые конструкции.
Сборка такого изделия в условиях цеха позволяет значительно сократить трудоемкость всех сборочно-монтажных операций при создании более благоприятных условий для их качественного и безопасного выполнения. Однако при этом необходимо решить ряд существенных проблем, в том числе транспортировку, установку СМЕ ЯЭУ в помещение судна с сохранением достигнутого качества при ее сборке и точную центровку относительно монтажно-базовых плоскостей отсека и силовых элементов судна.
В этой связи погрузку такой СМЕ предусматривается осуществлять, используя специальную траверсу, включающую регулирующие стяжки (рис. 3), обеспечивающую сохранность качества стендовой сборки при ее транспортировании плавучим краном грузоподъёмностью не менее 2500 т и погрузке непосредственно в энергетический отсек ледокола, находящегося на плаву у достроечной набережной (рис. 4).
На основании анализа конструктивных особенностей ЯЭУ «Ритм-200», опыта сборки и монтажа энергетических установок предыдущих поколений составлена таблица продолжительности монтажных работ в зависимости от объёма агрегатирования основного и вспомогательного оборудования ЯЭУ (табл. 1).
СУДОСТРОЕНИЕ 3'2015
ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
Таблица 1
Зависимость относительной продолжительности монтажа ЯЭУ и ПТУ от объёма агрегатирования
Наименование метода
Монтаж «россыпью» (базовый метод расчета)
Монтаж агрегатами: бак МВЗ, ПГБ, вспомогательное оборудование. Монтаж пригнанных съёмных блоков БЗ. Монтаж ПТУ агрегатными сборками
Монтаж укрупнёнными агрегатами: бак МВЗ с установленным вспомогательным оборудованием, ПГБ, узловые сборки трубопроводов. Монтаж пригнанных блоков БЗ. Монтаж ПТУ в виде сборок: конденсатора и турбогенератора
Монтаж укрупнёнными агрегатами: бак МВЗ с установленным вспомогательным оборудованием и ПГБ, узловые сборки трубопроводов до 60%. Монтаж пригнанных блоков БЗ. Монтаж ПТУ в виде сборок: конденсатора и турбогенератора
Монтаж в виде укрупнённой СМЕ, включающей бак МВЗ с установленными вспомогательным оборудованием и ПГБ, узловые сборки трубопроводов до 80%, пригнанные блоки БЗ точно в размер. Монтаж ПТУ в виде единой СМЕ
Монтаж ЯЭУ в виде зонального блока, включающего бак МВЗ, ПГБ, блоки БЗ, трубопроводы, нижняя часть защитной оболочки с установленной БЗ. Монтаж ПТУ в виде единой СМЕ
Зональный блок — полностью собранная ЯЭУ в защитной оболочке. Монтаж ПТУ в виде единой СМЕ
Все данные по продолжительности монтажа ЭУ предварительно анализировались, обрабатывались, при этом не учитывались задержки поставок, а также производственные издержки, связанные с отступлением от графика постройки ледоколов из-за
Объем агрегатирования, % Относительная продолжительность монтажа, %/ продолжительность монтажа, мес Примечание
36 100/36 При модер-
низации ледо-
кола «Ленин»
39 83,3/30 При пост-
ройке ледоко-
лов типа «Арк-
тика»
42 66,7/24 При пост-
ройке ледоко-
лов типа
«Урал»
45 55,6/20 Предполага-
емая сборка
47 50,0/18 Предполага-
емая сборка
63 27,8/10 Предполага-
емая сборка
95 13,9/5 Предполага-
емая сборка
выполнения срочных незапланированных работ на других заказах предприятия.
Кроме того, учитывалось, что трудоемкость изготовления и последующая сборка баков металоводной защиты, опорных конструкций парогене-
рирующего блока (ПГБ), рамы и съёмных блоков биологической защиты в СМЕ снизится
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.