Узлы пересечения перекрестных балок.

Пересекающийся набор следует проектировать разновысоким (рис. 5.10). И лишь на плоских конструкциях, которые параллельны одной из основных плоскостей судна, пересекающийся набор может быть одной высоты.

Внутрисекционные узлы соединения балок набора разной высоты могут быть выполнены параллельной сборкой (когда низкие балки главного направления и высокий перекрестный набор образуют ячейки; при этом балки главного направления протаскивают через вырезы в высоком наборе или же низкие балки выполняют разрезными). В этом случае невозможно использовать автоматическую сварку, перерывы в сварке приводят к увеличению сварочных деформаций в районах прерывания сварного шва, возникают дополнительные касательные и срезывающие усилия. Поэтому в настоящее время метод параллельной сборки не применяется.

При раздельной сборкебалки главного направления варят к полотнищу (при этом возможно использовать автоматическую сварку под слоем флюса), а высокий набор на них надевают; варианты соединений балок приведены на рис. 5.11, 5.12 и 5.13.

Стыковые соединения, рис.5.11 а, 5.12 а и з, требуют подгонки балок, варианты с заделками встык требуют подгонки заделок, кничное стыковое (рис.5.11 б) – подгонки книц. Подгонка не требуется при использовании конструкций, приведенных на рис.5.11 в и г, 5.12 г, е и ж. Конструкции с накладными заделками широко применяются на практике.

С другой стороны, применение деталей россыпи увеличивает трудоемкость изготовления конструкций, поэтому, если на предприятии могут обеспечить высокую точность изготовления конструкций, то наиболее технологичным может оказаться варианты а, рис. 5.11 и з, рис. 5.12.

На рис. 5.13 приведены примеры технологичного (а) и нетехнологичного (б) соединений днищевых стрингеров с флорами.

Однако более технологично стремиться проектировать корпус с относительно небольшим радиусом скулового закругления и отказаться от стрингеров и ребер жесткости, устанавливаемых под малку.

В некоторых случаях снизить стоимость конструкций можно путем замены полособульбового профиля на полосовой прокат. Это возможно для продольных балок, работающих на общую прочность.

В этом случае (рис. 5.14) стыковое соединение требует исключительно высокой точности изготовления конструкций и, соответственно, высокой квалификации персонала. С целью снижения подгоночных работ в вариантах, приведенных на рисунках 5.11 а, 5.12 а, б, з и 5.14 следует увеличить сварочные зазоры до 4-х мм с одновременным увеличением катета шва; при установке балок набора главного направления на полотнище наклонять их в противоположную сторону ожидаемой сварочной деформации на угол этой деформации. При сварке на автоматических линиях одновременно с двух сторон в наклоне балок нет необходимости. Также следует усилить межоперационный контроль качества.

5.3. Технологичность секций и блоков

Исходя из принципов групповой технологии, секции делят на группы, взяв за основу тип, форму и соотношение основных размеров.

По конструктивно-технологическим признакам в зависимости от соотношения сторон секции делят на объемные, полуобъемные и плоскостные.

Плоскостнымисчитаются секции, у которых минимальный размер (как правило, это высота) меньше меньшего из размеров в плане в 15 и более раз. Их подразделяют на плоские, плоскостные с небольшой (до 1/50 меньшего размера в плане) погибью и гофрированные. Обычно это секции переборок, платформ, выгородок, палуб, настила второго дна.

Полуобъемные секции – это секции, у которых минимальный размер меньше меньшего в плане в 5–15 раз. Это могут быть бортовые секции средних судов, секции продольных переборок и палуб крупнотоннажных танкеров, днищевые секции небольших и средних судов.

Объемными называют секции, у которых размеры во всех трех направлениях отличаются не более чем в 5 раз. Это днищевые секции с настилом второго дна, бортовые секции судов с двойными бортами, бортовые секции с примыкающими отсеками крупных судов, яруса надстроек, секции оконечностей.

Полуобъемные и объемные секции бывают открытые и закрытые. Открытые ограничены перекрытиями и переборками не более чем по пяти граням.

По форме ограничивающей поверхности секции бывают:

• ограниченные плоскими поверхностями;

• ограниченные плоскими и криволинейными поверхностями;

• ограниченные только криволинейными поверхностями.

Форма ограничивающих поверхностей определяет способ базирования при сборке и выбор оснастки для изготовления секций. В настоящее время секции стремятся проектировать так, чтоб хотя бы одна ограничивающая поверхность была плоской, которую используют как базу при ее изготовлении. Это позволяет изготавливать секции на стендах и отказаться от дорогостоящих постелей.

По конструктивной принадлежности секции делят на:

• днищевые;

• бортовые;

• секции оконечностей (0,05–0,1 длины судна);

• секции переборок, которые в свою очередь можно разделить на продольные и поперечные, прочные и легкие;

• секции надстроек (палубы, наружные стенки, внутренние переборки и выгородки, рубки, кожухи труб, мостики) часто изготавливают блоками или ярусами;

• секции платформ (они идут не по всей длине судна внутри корпуса и, как правило, имеют меньшую толщину настила по сравнению с палубами).

Технологичность секций и блоков обеспечивается рациональной разбивкой корпуса на секции, жесткостью секций и блоков, пригодностью их к механизированному и автоматизированному изготовлению, рациональным отнесением соединительных деталей к секциям.

5.3.1. Разбивка корпуса на секции

При разбивке корпуса судна на секции следует учитывать ряд факторов.

1. Факторы, обусловленные условиями завода строителя:

· типы, количество и размеры стапельных мест;

· имеемая на заводе оснастка;

· грузоподъемность, количество и расположение кранов на стапельных местах;

· габариты проездов к стапельным местам;

· технические характеристики транспортных средств;

· наличие и размеры площадок для хранения секций;

· соотношение производственных мощностей сборочно-сварочного и стапельного цехов;

· перспективы развития завода строителя;

· условия сборочно-сварочного цеха (размеры пролетов, высота до гака и грузоподъемность кранов, размеры ворот).

2. Конструктивно-технологические факторы:

· длину секций следует назначать исходя из унифицированных размеров листов – размеры секций должны быть кратны размерам листов с учетом припусков;

· система набора (при продольной системе секции нужно делать максимально длинными, а при поперечной системе – максимально широкими, что уменьшает объем стапельных работ за счет уменьшения количества стыков по набору);

· жесткость секций (секции, не обладающие достаточной жесткостью, – плоские и плоскостные с набором одного направления – не следует проектировать слишком длинными; их длина должна быть не более 12–14 м. В противном случае придется устанавливать временные жесткости в виде рыбин или использовать специальные траверзы, что увеличит трудоемкость и время монтажа этих секций);

· сломы палуб должны проходить по границам секции;

· плоские секции необходимо проектировать так, чтобы их можно было изготовит на ПМЛ, а именно:

расстояния между набором главного направления должны быть равными в пределах одной секции;

набор главного направления должен быть прямолинейным неразрезным и располагаться перпендикулярно или параллельно пазам полотнищ;

стенки набора плоских секций должны быть перпендикулярны полотнищу и набор плоских полотнищ должен располагаться с одной стороны;

· при проектировании монтажных стыков и пазов следует руководствоваться следующим:

· монтажные стыки района цилиндрической вставки должны проходить как можно ближе к границам цилиндрической вставки;

· монтажные стыки и пазы необходимо располагать так, чтобы в районе их прохождения находилось минимальное число фундаментов, а сами фундаменты должны находиться в пределах одной секции;

· если монтажный стык по обшивке и набору разнесен, то у установленных днищевых и бортовых секций обшивка выступала за набор, а у устанавливаемых – набор за обшивку; у палубных секций все должно быть наоборот (рис. 5.15);

Рис. 5.15. Разнесение монтажных стыков а – у днищевых и бортовых секций;

б – у палубных секций

· разбивать на секции следует таким образом, чтобы в последующем из них можно было собирать блоки, даже если принципиальной технологией предусмотрен секционный метод формирования корпуса, т.к. в дальнейшем завод может установить оборудование, позволяющее формировать корпус блочным методом, или такое судно может строиться на ином предприятии, где имеется такая возможность.

5.3.2. Крепления для выполнения кантовок и транспортно-установочных операций.

Для выполнения кантовок и транспортно-установочных операций необходимо предусматривать временные крепления – обухи. Изготовление обухов, их установка, приварка и срубка – достаточно трудоемкие операции. Поэтому для производства кантовок и транспортно-установочных операций следует (по возможности) использовать штатные конструкции, например, вырезы в наборе, если это не снижает прочность конструкций. Один из таких примеров показан на рис 5.16, где А – отверстие, используемое вместо обуха.

При этом на рабочих чертежах необходимо указывать такую возможность, иначе ОТК этого не допустит.

Обухи (или отверстия, используемые в качестве обухов) должны быть расположены так, чтобы центр тяжести секции был примерно на одной вертикали с гаком; угол между плоскостью обуха и тросом должен быть не более 20º; а обухи следует устанавливать в районах, где имеется набор. Иногда для тонкостенных конструкций с набором небольшой высоты необходимо рассчитывать прочность секций.

5.3.3. Разбивка на блоки.

Блоки формируют в сборочно-сварочных цехах, на пред- или околостапельных площадках, иногда – непосредственно на стапельном месте.

При разбивке на блоки следует длину блоков (а также трюмов) принимать равной или кратной длине секций, совмещать стыки всех секций в одной плоскости, что снижает общие сварочные деформации корпуса. В некоторых случаях, исходя из опыта персонала, особенностей производства и конкретной конструкции, стыки по обшивке и набору разносят. Положение монтажных стыков также влияет на размеры секций. так же, как и при разбивке на секции, следует учитывать условия цеха, характеристики транспортных средств и путей проезда (в случае, если блоки изготавливаются в цехе), грузоподъемность и расположение кранов на стапельном месте.

5.4. Отнесение соединительных деталей к секциям

В начале сварного судостроения все соединительные детали устанавливали россыпью, т.е. не имело значения, к какой секции они относятся. В дальнейшем, по мере совершенствования технологии, их стали относить к той или иной секции. То, к какой из секций они отнесены, сказывается на удобстве и трудоемкости сборочно-сварочных работ. Важно также положение сварных швов в пространстве при сварке монтажных швов.

Соединительные детали – это, преимущественно, кницы. При сборке необходимо следить за исключением разностенности собираемых деталей (не совпадение их плоскостей), обеспечением плавности переходов с целью снижения концентрации напряжений и за качественным проваром концов книц.

Соединительные детали можно разделить на соединяющие связи одного направления и соединяющие связи во взаимно перпендикулярных направлениях, которые лежат в одной плоскости или в перпендикулярных плоскостях

при блочном методе формирования корпуса, если корпус набран по поперечной системе, в районе МО соединительные детали устанавливаются на продольных связях по борту, подпалубном наборе (карлингсах), на бортовых стрингерах в районах прохода через поперечные водонепроницаемые переборки. в трюмах и твиндеках соединительные детали в виде книц следует устанавливать на высоком наборе, который должен выступать на кромках, идущих в нос и корму от миделя.

Если же корпус набран по продольной системе, то все соединительные детали идут по набору, в основном, в виде книц.

При установке главных поперечных переборок на настил второго дна кницы по верхней и нижней кромках приваривают к переборке. Кромки книц и полотнища переборки должны лежать в одной плоскости, т. е. переборка изготавливается без припусков, что требует высокой квалификации персонала. При этом верхние кницы облегчают установку палубных секций. Нижние кромки привариваются в нижнем положении (что, безусловно, технологично), а верхние – в верхнем. Сварка в верхнем положении нетехнологична, но это все равно проще, чем подгонять вертикальные кромки книц, если бы они были приварены к палубному набору.

Соединение набора борта и днища при горизонтальном междудонном листе осуществляется без соединительных деталей (рис.5.17 а) либо с помощью книц, устанавливаемых на наборе борта (рис.5.17 б).

б

а

Если междудонный лист наклонный, возможно бескничное и кничное соединение. Кница должна быть отнесена к днищевой секции, рис. 5.18.

Борта на универсальных сухогрузах, ледоколах и многих других судах набирают по поперечной системе набора. В этом случае бортовую секцию по высоте изготавливают одну, т.е она идет от днища до палубы и не имеет монтажных пазов.

Кницы, соединяющие набор палуб со шпангоутами борта, следует включать в набор борта (рис.5.19 а, б). При бескничном соединении целесообразно совмещать монтажные соединения по набору и настилу (рис.5.19 в).

В палубных секциях при продольной системе набора соединительные детали относят к переборкам, если кницы установлены со стороны набора, и к палубам – если кницы расположены со стороны листов (последний вариант применяется редко).

При поперечной системе набора кницы в любом случае относят к переборкам.

Кницы между набором палуб и бортами надстройки независимо от системы набора включают в секции бортов надстройки.