СУДОСТРОЕНИЕ 5'2011
ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЛЕКТА КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННЫХ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ В СУДОСТРОЕНИИ
А В. Корнев (ОАО «ЦТСС», e-mail: inbox@sstc.spb.ru)
Традиционный метод монтажа предусматривает выполнение полного объема мон-^^^^ тажных работ в судовых помещениях — в
^^^^^ машинных отделениях, помещениях вспомо-
^ гательных механизмов, насосных отделени-
^^^^ ях и других насыщенных оборудованием по-
^^^^ мещениях. Монтаж в таких затесненных по-
мещениях затруднен из-за повышенной шумности и загазованности, вызванных одновременно проводимыми газовой резкой, рубкой, сварочными и другими работами. Производительность труда монтажников в таких условиях низкая.
Модульно-агрегатный метод позволяет из насыщенных судовых помещений перенести в цех до 60% объема монтажных работ при сборке сборочно-монтажных единиц. Сущность этого метода заключается в комплектовании сложных нестандартных изделий с различными характеристиками из небольшого экономически обоснованного количества типов и типоразмеров одинаковых первичных общих элементов — модулей. Модуль — это самостоятельное изделие, имеющее автономную документацию на изготовление, полностью собранное, прошедшее функциональную проверку и готовое к монтажу. Модули могут легко соединяться, образуя сложные системы (в судостроении — суда и другие плавучие сооружения), и заменяться с целью получения систем с другими компонентами и характеристиками при ремонте или модернизации.
В случае широкого внедрения стандартных модулей на судах произойдет специализация заводов по их изготовлению. Один завод будет серийно выпускать модули кормовой оконечности судов с энергетической установкой, другой — модули носовой оконечности, третий — модули надстройки. Завершится процесс постройки судов на сборочных верфях, где произойдет «стыковка» доставленных сюда стандартных модулей и индивидуально изготовленных блоков средней части корпуса, в которых будет «заключено» назначение каждого конкретного судна.
При модульном судостроении произойдет стандартизация размеров сборочных единиц, т. е. секций и блоков судна. Ориентируясь на стандартные размеры сборочных единиц, будут созданы стенды для авто-
матической сборки и соединения корпусных конструкций, кантователи, автоматизированные монтажные стенды для загрузки в блоки механизмов и оборудования, агрегаты для стыковки блоков на стапеле и другие образцы судосборочного оборудования.
Для реализации прорывных технологий модульного судостроения необходимо создание современного метрологического обеспечения, а также реформирование отраслевой системы измерений на основе последних мировых и отечественных достижений измерительной техники на новых физических принципах.
Мировая измерительная техника сделала резкий скачок в сторону цифровых трехмерных измерений с большим объемом программного обеспечения по типовым геометрическим задачам. Трехмерные измерительные станции — это новый уровень метрологического сопровождения производства, сущность которого сводится к замене линейной и плоскостной измерительной информации на объемную, без дополнительных расчетов и построений.
Цифровые измерительные станции способны с высокой точностью и в режиме «on line» выдавать объемную цифровую информацию в электронном виде о геометрии измеряемых объектов.
В этой связи при ОАО «ЦТСС» создан первый участок отраслевого центра высокоточных измерений, оснащенный бесконтактной измерительной системой на базе лазерного радара; измерительной системой на базе лазерного трекера; системой внутрицехового позиционирования; лазерной сканирующей головкой, устанавливаемой на измерительный манипулятор; системой на базе промышленных тахеометров и теодолитов; системой бесконтактного сканирования (лазерный сканер); электронным двухкоординатным уровнем и др. (рис. 1).
Основная тематика работ измерительного центра:
• разработка высоких технологий изготовления корпусных конструкций, оборудования и трубопроводов в чистые размеры;
• метрологическое обеспечение модульных методов монтажа судового оборудования;
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2011
ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
• оцифровка формы корпусных конструкций и оборудования судов при ремонте, модернизации и реновации;
• высокоточный контроль гребных винтов, антенн и других конструкций сложной формы;
• повышение точности изготовления постелей и каркасов судовых конструкций, предоставление измерительной информации для роботизации указанных процессов;
• упрощение сборочных стендов, исключив из них стационарные измерительные реперы и базы вместе с их настройкой, сооружение лесов для выполнения измерений;
• переход к виртуальной контрольной сборке крупных блоков судов и буровых установок, собираемых на плаву, исключив поиски необходимой площадки для физической контрольной сборки блоков, транспортировку блоков на эту площадку и пригоночные работы по месту;
• выполнение бесшаблонной разметки отверстий судовых фундаментов.
С 2011 г. отраслевым измерительным центром ОАО «ЦТСС» проводился ряд опытно-демонстрационных и практических работ по указанным выше темам на некоторых судостроительных заводах.
В обеспечение решения поставленных задач и приобретения определенного опыта были разработаны методики на ряд измерительных процессов. Так, в условиях цеха ОАО «Адмиралтейские верфи» был выполнен замер отклонения от цилиндрической формы секции подводной лодки с использованием высокоточного лазерного трекера по методике, позволяющей минимизировать количество отверстий, прорезаемых в перекрытиях секции подводной лодки. Измерения проводились в одной из секций подводной лодки с трех стоянок в разных горизонтах (рис. 2). Вначале на стенах секции были закреплены уголковые отражатели на магнитных подставках таким образом, чтобы можно было производить измерения с первой стоянки через прорезанные отверстия. Затем были произведены измерения и подсчитаны координаты всех отражателей, что позволило создать геодезическую сеть. После этого были определены координаты точек в сечениях шпангоутов и вычислены их откло-
Рис. 1. Современные измерительные системы
нения от теоретического и средне-квадратического радиусов. Полученные результаты были представлены в табличном виде.
Разработанная методика измерения с применением современного оптоэлектронного оборудования позволила сократить количество вырезаемых отверстий в перекрытиях секции с 200 до 10, что, в свою очередь, привело к снижению трудоемкости при замерах отклонений от цилинд-ричности прочного корпуса подводной лодки в 20 раз.
Также на Адмиралтейских верфях был осуществлен замер геометрии торосферической переборки с использованием лазерного сканера по методике, позволяющей отказаться от замеров с применением шаблонов. Сканер устанавливался
Рис. 2. Схема измерений точек геодезической сети и ориентирования прибора
внутри конструкции без штатива (рис. 3). Сканирование проводилось с одной стоянки. Его общая продолжительность, включая время на развертывание системы двумя работниками, составила примерно 1 ч. По данным сканирования было получено облако точек, из которого была построена форма торосферической переборки и рассчитаны отклонения.
Разработанная методика позволяет отказаться от замеров с использованием шаблонов, снизить трудоемкость в 2—3 раза и значительно повысить точность контроля; вместо шаблонов использовать САй-модели, которые не требуют материалов для их изготовления и огромных складских помещений для хранения.
В соответствии с решением о сотрудничестве ОАО «Балтийский завод» и ОАО «ЦТСС» были выполнены работы по внедрению инновационных технологий трехмерных измерений геометрических параметров конструкций сложной формы в процессе их производства (рис. 4). С этой целью ОАО «ЦТСС» была разработана и внедрена методика контроля геометрии съемных, трудносъемных и несъемных блоков биологической защиты реакторной установки плавучей атомной электростанции на этапах их изготовления, контрольной выкладки и монтажа на заказе. Для контроля геометрии плиты произвели измерения каждой ее грани, затем рассчитали и построи-
6 Судостроение № 5, 2011 г.
ОРГАНИЗАЦИЯ VI ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2011
Рис. 3. Установка лазерного сканера внутри торосферической переборки для замера ее геометрии
Рис. 4. Взаимное расположение прибора и измеряемых плит
ли математическую модель, после чего сравнили каждую полученную математическую модель с чертежом и передали полученные данные отклонений от чертежа на станок с ЧПУ для дальнейшей доработки плит до необходимых размеров. После измерения всех плит была произведена виртуальная сборка плит верхней и нижней крыши.
Проведенные работы позволили отказаться от промежуточной выкладки плит, что существенно снизило трудоемкость, а также позволило произвести разметку и изготовле-
ние отверстий под оборудование с использованием станков с ЧПУ, обеспечивающих значительное повышение точности изготовления.
По просьбе администрации ФГУП «Морской завод» в условиях сухого дока были произведены замеры отклонений от плоскостности прижимной части батопорта с использованием электронного тахеометра. Замеры проводились по методике, разработанной ОАО «ЦТСС», на открытом пространстве в зимнее время года (рис. 5). Перед началом работ необходимо было
Рис. 5. Расположение батопорта сухого дока во время его ремонта
создать геодезическую сеть с использованием специальных отражающих марок, сделать измерения с одной стоянки видимой части батопорта, затем измерения оставшейся части батопорта с другой стоянки. По всем измеренным точкам были построены векторы отклонений от средней плоскости. Полученные данные отклонений были представлены в отчете в графическом и табличном виде.
В результате выполнения комплекса измерений было установлено, что отклонения от плоскостности прижимной части батопорта имеют винтообразную форму. Получить такие данные при помощи существующих на заводе измерительных средств одним специалистом в течение одного рабочего дня и без использования специализированной оснастки было невозможно.
В обеспечение выполнения договорных обязательств в ОАО
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.