СУДОСТРОЕНИЕ 5'2013
ВАРИАНТЫ ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА КОРПУСОВ НАПЛ С УЧЕТОМ ОСНАЩЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА И РЕАЛИЗАЦИИ МОДУЛЬНЫХ ПРИНЦИПОВ
В. А. Голланд, канд. техн. наук (ОАО «ЦТСС»,
e-mail: inbox@sstc.spb.ru), Г. А. Емельченков, В. А. Рогозин,
канд. техн. наук (ОАО «Адмиралтейские верфи»)
УДК 629.5.081.4.002.72-112.6
В последние годы возрос интерес к проектированию и строительству неатомных подводных лодок (НАПЛ) нового поколения как в нашей стране (рис. 1), так и за рубежом. В ближайшие 15—20 лет этот рынок, по оценкам экспертного сообщества, может достичь 100 ед.
Для всех типов НАПЛ носителем-платформой является корпус, технологии изготовления которого, учитывая обилие проектов ПЛ и различную оснащенность заводов-строителей, отличаются сложностью и разнообразием [1]. В то же время общую конструктивную основу для корпусов ПЛ всех типов представляет прочный корпус (ПК), который, как правило, имеет круговую форму. Учитывая изложенное, представляется целесообразным провести сравнительный анализ существующих технологий изготовления корпусов НАПЛ для определения наиболее эффективной в условиях различных судостроительных предприятий (таблица) [2].
Работы механомонтажного, трубооб-рабатывающего и других видов производств, выполняемые в блок-модулях и на заказе в целом, в данной статье не рассматривают-
ся, хотя авторы в полной мере отдают себе отчет в тесной взаимосвязи всех работ, проводимых в отсеках НАПЛ.
Взаимосвязи и последовательность применения основных средств технологического оснащения сборочно-сварочного и корпусостроительного производств показаны на рис. 13.
Сравнительный анализ основных отличий российской и западноевропейской технологий изготовления корпусов НАПЛ показывает, что эти отличия определяются особенностями используемых корпусных сталей, принятой системой припусков и применяемым технологическим оборудованием.
При пооперационном рассмотрении указанных технологий можно выделить наиболее очевидные дополнительные работы, необходимые при реализации западного варианта изготовления корпуса, которые требуют дополнительной трудоемкости, повышенного расхода металла и особого оборудования:
— подогрев стали при ручной и автоматической сварке с применением для этих целей более сложного сварочного оборудования;
Рис. 1. НАПЛ «Санкт-Петербург» проекта «Лада»
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2013
ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
Сравнение основных технологических операции российской и западноевропейской технологий изготовления корпусов НАПЛ
Технологическая операция Серийные российские НАПЛ на экспорт НАПЛ западноевропейских проектов
1. Тепловая резка листовых деталей ПК На машинах плазменной резки с ЧПУ в чистый размер с учетом сварочных зазоров и деформаций На машинах плазменной резки с ЧПУ с припуском на механическую обработку
2. Гибка деталей обечаек ПК Холодная гибка в вальцах
3. Гибка профильных шпангоутов ПК На станках с нагревом токами высокой частоты На специализированных прессах
4. Гибка деталей концевых прочных переборок Холодная гибка методами локального деформирования Горячая или холодная гибка на специализированных прессах
5. Изготовление сварных шпангоутов Сборка и автоматическая сварка шпангоутов без припусков на стенде (один монтажный стык) — рис. 2, 3 Сборка и автоматическая сварка (см. примечание к таблице) шпангоутов на стенде в кольцо с припуском по высоте стенки под обработку
6. Механическая обработка монтажных кромок шпангоутов на карусельном станке Не требуется Механическая обработка монтажной кромки стенки под установку полки и монтажной кромки готового шпангоута
7. Сборка и сварка обечаек Сборка обечаек на стенде, подварка корня шва Сборка и ручная сварка на стенде пазов обечаек
8. Механическая обработка монтажных кромок обечаек на карусельном станке Не требуется Механическая обработка монтажных кромок обечаек. Обработка усилений сварных швов до поверхности обечайки
9. Сборка и сварка секций прочного корпуса 1. Сборка секции обшивки из 2—4 обечаек на стенде. 2. Автоматическая сварка пазов и стыков секции на вращателе — рис. 5. 3. Кантование секции — рис. 6. 4. Установка и автоматическая приварка шпангоутов к обшивке на стенде — рис. 7. 1. Сборка шпангоутов с обечайкой на специализированном стенде — рис. 4 [2]. 2. Сварка шпангоутов с обечайкой на сварочном стенде. 3. Сборка секции ПК на горизонтальном стенде из обечаек с установленными на них шпангоутами. 4. Ручная сварка стыков секции с удалением усиления до поверхности корпуса
10. Насыщение секций ПК конструкциями и вварными деталями На стенде с применением ручной и полуавтоматической сварки
11. Изготовление и установка переборок, легкого корпуса, оконечностей, цистерн, настилов, надстройки, ограждения рубки По традиционной технологии с использованием универсальных или индивидуальных средств технологического оснащения — рис. 8, 9 [1, 2]
12. Формирование блоков корпуса, блок-модулей и корпуса НАПЛ в целом На рельсовых стапельных тележках — рис. 10 — с использованием высокоточного метода принудительного базирования[3]. Сварка стыков ручная или с использованием специализированного автомата — рис. 11 [1] На рельсовых стапельных тележках с использованием традиционной технологии сборки. Сварка стыков ручная — рис. 12 [2]
13. Подогрев стали при сварке Не требуется Обязателен для всех видов сварки с использованием специализированного оборудования
14. Снятие усиления сварных швов заподлицо с поверхностью металла Не требуется Обязательно с использованием станочного оборудования или ручного механизированного инструмента
Примечания: 1.Ручная, полуавтоматическая и автоматическая сварка деталей, узлов и конструкций при строительстве НАПЛ западноевропейских проектов выполняется с подогревом и последующим удалением механическим путем усиления швов. 2. Снижение затрат на сборку обработанных на станке конструкций нивелируется затратами на удаление припусков с помощью карусельного станка и на приобретение и эксплуатацию указанного станка или станков при большой программе строительства НАПЛ.
Рис. 2. Стенд сборки шпангоутов Рис. 3. Автоматическая сварка стенки и полки шпангоута
ОРГАНИЗАЦИЯ VI ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2013
— удаление усиления сварных швов заподлицо с поверхностью стали с использованием ручного механизированного инструмента или карусельного станка;
— удаление припусков практически по всем монтажным кромкам деталей шпангоутов, обечаек, секций и блоков ПК с использованием ручного газорезательного и механического инструмента или дорогостоящего карусельного станка, на котором обрабатываются в чистый размер собранные стенки шпангоутов, монтажные кромки сваренных окончательно шпангоутов, монтажные кромки обечаек с двух сторон и усиления сварных швов до поверхности обечаек;
— выполнение ручной сварки конструкций в объемах, превосходящих на 15—20% ее объемы в российском варианте; объем автоматизации сварочных работ по прочным конструкциям достигает в российской технологии 80—90%, а в западном варианте 60—70%;
— сложная кооперация и логистика при изготовлении многих деталей и узлов корпуса на различных предприятиях.
Указанные дополнительные работы по западноевропейскому варианту являются, как нам представляется, основными причинами существенного различия в длительности цикла постройки серийных НАПЛ, который в российском варианте составляет около трех лет, а в западном продолжается значительно дольше [4].
Выполненный анализ позволяет сделать вывод о более высокой эффективности российской техноло-
Рис. 4. Обечайка и шпангоуты перед сборкой на стенде после обработки на карусельном станке
гии и предложить основные пути ее развития, которые могут быть определены следующим образом:
— повышение уровня механизации и автоматизации основных технологических операций изготовления корпусов НАПЛ;
— повышение межпроектной унификации и серийности при постройке НАПЛ;
— совершенствование методов размерного контроля на основе использования электронно-оптических измерительных систем при изготовлении и сборке деталей, узлов и конструкций;
— использование электронного документооборота конструктор-ско-технологической документации на базе 3D-модели проекта НАПЛ.
Повышение уровня механизации и автоматизации обеспечивают следующие направления:
— разработка и внедрение высокомеханизированных стендов для выполнения основных технологических операций сборки, сварки и высокоточного контроля заданных параметров изготавливаемых конструкций;
— создание новых технологий автоматизированной сварки корпусов, включая технологии автоматической сварки вертикальных пазов обечаек прочного корпуса, а также неповоротных стыков блоков и блок-модулей;
— повышение точности вырезки деталей на машинах тепловой резки, не требующих станочной обработки кромок деталей;
Рис. 5. Секция обшивки на сварочном вращателе
Рис. 6. Секция обшивки на опрокидывателе
Рис. 7. Секция ПК на стенде установки шпангоутов
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2013
ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
Рис. 8. Постель для изготовления криволинейных конструкций
Рис. 9. Монтаж носовой оконечности на стапеле
— контроль размеров и формы деталей и конструкций на всех этапах их изготовления с использованием компьютеризованных оптико-электронных средств измерений высокой точности;
— внедрение современных методов компьютерного моделирования сварочных деформаций, позволяющих при разработке технологии строительства корпусов принять меры по их минимизации и компенсации;
— применение технологии комплексно-механизированной очистки, окрашивания блоков корпуса после сдачи их «на конструкцию», а также нанесения современных гидроакустических покрытий и теплоизоляции в стационарных камерах, обеспечивающих необходимые условия микроклимата.
Особую эффективность реализация перечисленных направлений приобретает при серийной постройке НАПЛ. Как показано в работе [5], повышение серийности изготовления конструкций обеспечивается не только увеличением количества строящихся НАПЛ одного проекта, но и, особенно, реализацией модульных принципов при создании заказов различного назначения, размере-ний и
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.