艦船聯(lián)合基座制造及安裝工藝研究

陳 輝， 王鵬飛

(滬東中華造船(集團(tuán))有限公司 軍事代表室， 上海 200129)

艦船聯(lián)合基座制造及安裝工藝研究

陳 輝， 王鵬飛

(滬東中華造船(集團(tuán))有限公司 軍事代表室， 上海 200129)

針對(duì)艦船聯(lián)合基座設(shè)計(jì)、制造與安裝精度的極高要求，根據(jù)仿真計(jì)算結(jié)果，從基座制造以及上艦安裝方面提出工藝措施和方法，有效控制了結(jié)構(gòu)變形，滿足了制造精度要求，在實(shí)船應(yīng)用中取得較好成效。

聯(lián)合基座 制造及安裝 工藝

1 引言

艦船的變形主要體現(xiàn)在方位上的扭曲和水平方向上的翹曲，這與艦船慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的三維姿態(tài)即艏向角、縱傾角和橫搖角密切相關(guān)。艦船聯(lián)合基座是進(jìn)行慣性導(dǎo)航設(shè)備海上精度試驗(yàn)的關(guān)鍵設(shè)備，它將天文經(jīng)緯儀、慣性平臺(tái)、被試導(dǎo)航設(shè)備和變形測量裝置綜合在一個(gè)聯(lián)合基座上，從而消除或減小船體變形對(duì)被試設(shè)備精度的影響[1，2]。

聯(lián)合基座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)具有較大剛度，滿足艦船橫搖不大于10°、縱搖不大于5°情況下，結(jié)構(gòu)變形量小于100要求。基座上艦安裝時(shí)需滿足下列技術(shù)要求：

(1) 下平臺(tái)中心處水平基準(zhǔn)水平精度相對(duì)導(dǎo)航艙室基準(zhǔn)平臺(tái)不大于300；

(2) 上平臺(tái)天文經(jīng)緯儀基座安裝面水平精度相對(duì)于基準(zhǔn)平臺(tái)不大于300；

(3) 下平臺(tái)兩個(gè)主體儀器安裝面水平精度相對(duì)于基準(zhǔn)面不大于300。

由于聯(lián)合基座設(shè)計(jì)和建造精度要求,本文通過相關(guān)工藝研究,提出了精度控制的措施和方法,取得較好成效。

2 聯(lián)合基座概況

該聯(lián)合基座結(jié)構(gòu)主要由上平臺(tái)、下平臺(tái)和四根直徑φ108 mm的鋼管連接支柱及相關(guān)附件組成,其上平臺(tái)為半徑約500 mm的圓形結(jié)構(gòu)；下平臺(tái)約為1 000 mm×1 800 mm的長方形帶橢圓形結(jié)構(gòu)；天文經(jīng)緯基座、慣性導(dǎo)航主儀器基座、被試慣導(dǎo)主儀器基座高度分別為200 mm、220 mm、220 mm；在兩兩支柱間、支撐柱與平臺(tái)間采取加強(qiáng)筋板連接方式。其制造與加工要求如圖1所示。

圖1 聯(lián)合基座加工總成圖

3 聯(lián)合基座制造

3.1 零件下料及加工

非機(jī)加工零件下料與切割時(shí)應(yīng)確保零件的尺寸以及切割斷面的垂直度、光潔度；對(duì)上平臺(tái)、下平臺(tái)、慣性平臺(tái)基座、天文經(jīng)緯儀基座等需機(jī)加工零件在下料與切割時(shí)需加放5 mm～10 mm機(jī)加工余量。

對(duì)慣性平臺(tái)基座、天文經(jīng)緯儀基座面板應(yīng)進(jìn)行粗加工，將基座下口按圖樣要求割除余量，并使面板留有適量加工余量后進(jìn)行裝配、焊接。所有機(jī)加工零件、基座在加工后均應(yīng)劃出首尾中心線、角尺線以及對(duì)合線等標(biāo)志線，以便于安裝和尺寸控制。

3.2 基座裝配

將慣性平臺(tái)基座、天文經(jīng)緯儀基座先組合，經(jīng)焊接、矯正后送機(jī)加工。選擇結(jié)實(shí)平臺(tái)制作簡易胎架，并使胎架四角水平偏差小于0.5 mm。下平臺(tái)上胎架定位時(shí)，應(yīng)核對(duì)下平臺(tái)首尾中心線、角尺線等標(biāo)志線。吊裝鋼管支柱粗定位時(shí)，可通過加裝臨時(shí)支撐及調(diào)節(jié)螺絲加以定位，鋼管粗定位時(shí)垂直度偏差小于1 mm。上下平臺(tái)安裝時(shí)應(yīng)保證1 810 mm高度值，平行度偏差小于0.5 mm，首尾線偏差小于0.5 mm，前后位置偏差小于0.5 mm。待聯(lián)合基座定位尺寸符合要求后，用18號(hào)工字鋼進(jìn)行結(jié)構(gòu)固定，防止焊接變形。同時(shí)安裝加強(qiáng)肘板，并使肘板裝配間隙控制在1.5 mm左右。

慣性平臺(tái)基座定位時(shí)，應(yīng)保證高度尺寸約為225 mm，左右基座應(yīng)一致，面板水平度偏差小于1.0 mm；天文經(jīng)緯儀基座定位時(shí)，應(yīng)保證高度尺寸約為205 mm，面板水平度偏差小于1.0 mm。

3.3 基座焊接

采用CO2氣體保護(hù)焊接方式，焊材為TWE-711/φ1.2 mm 藥芯焊絲，焊接參數(shù)為：

(1) 立角焊：150 A～180 A/24 V～26 V/15 cm/min～23 cm/min；

(2) 平角焊：200 A～250 A/25 V～30 V/20 cm/min～35 cm/min。

焊接時(shí)應(yīng)采用對(duì)稱施焊方式，以減少焊接變形。

3.4 基座焊接后熱處理

聯(lián)合基座焊接后應(yīng)進(jìn)行整體回火熱處理以消除焊接內(nèi)應(yīng)力?；鼗馃崽幚硪鬄榧訜嶂?00℃～450℃后保溫4 h～5 h,爐冷至300℃后空冷。

3.5 基座涂裝

對(duì)聯(lián)合基座進(jìn)行噴砂處理，要求達(dá)到GB8923 中Sa2.5要求，并按圖紙要求進(jìn)行涂裝。

4 聯(lián)合基座精加工及內(nèi)場調(diào)試

4.1 劃線

檢查聯(lián)合基座毛坯加工余量，以上下平臺(tái)φ120 mm工藝孔為基準(zhǔn)進(jìn)行兩端校圓。按圖紙要求劃出2 120 mm基座上平臺(tái)加工線以及220 mm基座上平面加工線以及基座首尾方向整體十字中心線等。

4.2 大車加工

以上下平臺(tái)φ120 mm工藝孔為基準(zhǔn)，按圖紙要求對(duì)距基線高度2 120 mm天文經(jīng)緯儀基座上平面進(jìn)行機(jī)加工，使表面光潔度為Ra3.2 μm,平行度為0.20；高度為220 mm的慣導(dǎo)主儀器基座上平面加工光潔度為Ra3.2 μm,平行度不大于0.04；上平臺(tái)φ780×5凸肩外圓、平面垂直度不大于0.05。

在聯(lián)合基座機(jī)加工檢驗(yàn)符合要求后，機(jī)加工出上下基座面板首尾線，刻線長度約60 mm，深度為0.3 mm～0.5 mm。

4.3 內(nèi)場調(diào)試容

將機(jī)加工好的聯(lián)合基座吊裝放置于車間標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，用光學(xué)傾斜儀或電子差分水平儀進(jìn)行水平校準(zhǔn)。通過調(diào)整、研刮下平臺(tái)中心處基準(zhǔn)平臺(tái)板的水平定位精度，使其與上平臺(tái)天文經(jīng)緯儀基座安裝面間水平精度優(yōu)于300，與下平臺(tái)兩個(gè)慣性平臺(tái)基座安裝面水平精度優(yōu)于300。在基準(zhǔn)平臺(tái)板滿足技術(shù)要求后對(duì)其進(jìn)行點(diǎn)焊固定后，測量聯(lián)合基座內(nèi)場加工制造精度。

5 聯(lián)合基座上艦安裝

5.1 聯(lián)合基座吊裝

在完成內(nèi)場調(diào)試合格后，用吊裝工具將聯(lián)合基座吊放于艦船安裝部位，下平臺(tái)處可用木塊作支墊，高度應(yīng)便于聯(lián)合基座散裝結(jié)構(gòu)的裝配與焊接。

5.2 船臺(tái)安裝定位

為減少焊接變形，聯(lián)合基座上艦安裝采用圖2所示的焊接墊塊連接方式。基座定位時(shí)船體連接部位相關(guān)焊接與火工矯正等工作均應(yīng)結(jié)束。

圖2 聯(lián)合基座安裝連接示意圖 [][]

利用4只頂高螺栓擰至40 mm左右，用起吊橫梁將聯(lián)合基座吊起，撤除臨時(shí)固定架后緩慢放下。利用陀螺經(jīng)緯儀以及差分水平儀等檢測設(shè)備，通過頂高螺栓進(jìn)行聯(lián)合基座首尾線和水平度調(diào)整，使其滿足下列技術(shù)要求：

(1) 上下平臺(tái)首尾線與全船中心線偏差小于19；

(2) 聯(lián)合基座基準(zhǔn)平臺(tái)板相對(duì)于艦船局部基準(zhǔn)平臺(tái)的水平精度偏差小于100；

(3) 上平臺(tái)天文經(jīng)緯儀安裝面相對(duì)于下平臺(tái)基準(zhǔn)平臺(tái)板水平精度小于300；

(4) 下平臺(tái)兩個(gè)慣性平臺(tái)基座安裝面相對(duì)于下平臺(tái)基準(zhǔn)平臺(tái)板水平精度小于300。

5.3 調(diào)整墊塊拂配及安裝

在聯(lián)合基座定位檢驗(yàn)合格后，用千分尺測量出8塊調(diào)整墊塊厚度并編號(hào)，墊塊經(jīng)機(jī)械加工、拂磨后其上下平面在平板上平面精度小于0.02 mm。

調(diào)整墊塊上船安裝后需復(fù)驗(yàn)有關(guān)安裝技術(shù)要求，合格后進(jìn)行電焊并按圖紙要求鉆孔，擰緊固定螺栓后進(jìn)行數(shù)據(jù)再次復(fù)測。

6 結(jié)束語

該聯(lián)合基座在國內(nèi)尚屬首次使用，在制造與安裝時(shí)需從結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、加工流程、安裝技術(shù)要求等方面對(duì)精度進(jìn)行控制。經(jīng)實(shí)船使用表明聯(lián)合基座結(jié)構(gòu)緊湊，消除了艦船姿態(tài)精確測量系統(tǒng)和被試設(shè)備間的變形量，解決了艦船姿態(tài)角實(shí)時(shí)測量技術(shù)難題。

[1] 鄭梓禎.船用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)海上試驗(yàn)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005.

[2] 周金亮，趙巖峰.艦船變形研究[J].艦船電子工程，2010，5：198-200.

[3] 付榮柏.焊接變形的控制與矯正[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[4] 劉鴻文.簡明材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1997.

Study on Technology of Manufacturing and Installation for Shipborne Combined Foundation

CHEN Hui, WANG Peng-fei

(Naval Military Representative in Hudong-Zhonghua Shipbuilding (Group) Co.,Ltd., Shanghai 200129， China)

Aiming at the high accuracy requirement of designing, manufacturing and installation for ship borne combined foundation, according to result of simulation, the paper proposes a solution of technology measures and methods during the process of manufacturing and installation, deformation is effectively controlled and construction precision requirement is satisfied and good results are achieved in active vessel.

Combined foundation Manufacturing and installation Technology

陳 輝(1967-)，男，工程師。

U671

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