某系列船主動力基座精度控制和工藝優(yōu)化

陳軍　馮梓寧　何源　劉元丹　楊功成

摘? ? 要：某型系列船為雙槳推進，其左右兩套主動力系統(tǒng)軸系對稱分布在距中5050mm線上。該系列船鋁合金焊接變形大，且軸系長度約為其總長的2/3，因此如何保證軸系所在的主動力基座的精度符合要求是建造的難點及重點，在建造過程中出現(xiàn)了基座中心線往中收縮15mm現(xiàn)象。通過分析研究，優(yōu)化建造工藝，最終滿足了不高于5mm偏差的技術要求。

關鍵詞：基座;精度控制;焊接變形;工藝優(yōu)化

中圖分類號：U671? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Accuracy Control and Technology Improvement of

Ships Main Power Foundation

CHEN Jun， FENG Zining ， HE Yuan， LIU Yuandan， YANG Gongcheng

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.， Guangzhou 510715 ）

Abstract： A certain series of ships are propelled by dual propellers， and the shafting of the left and right main power systems are symmetrically distributed on the 5050mm middle line. Aluminum alloy has large welding shrinkage and large deformation， and the shafting length is about 2/3 of its total length， how to ensure that the accuracy of the main power base where the shafting is located meets the requirements is the difficulty and focus in the construction process. During construction， the centerline of the base shrinks to the center by 15mm.Through analysis and research， the construction technology is improved to finally meet the technical requirements of not more than 5mm deviation.

Key words： Foundation; Accuracy Control; Welding deformation; Technology improvement

1? ? ?前言

該系列船主船體分為801、101及102三個分段，其動力系統(tǒng)由主機、主減速器、墊升風機、推進減速器及導管等組成：其中主機基座、主減速器基座、墊升風機基座分布在101分段上;推進減速器基座和導管基座分布在102分段上;所有設備分布在總長約為13 m的同一長軸上，所以對動力系統(tǒng)軸系居中安裝精度要求較高。該系列船從各組件制作、分段總組至船臺大合攏過程都按工藝要求進行，精度報驗也符合要求。但船臺主動力基座安裝時，發(fā)現(xiàn)基座中心線與距中5050的軸系出現(xiàn)較大的偏差，達到15 mm。為此，工藝人員對建造過程進行梳理，分析產(chǎn)生原因，通過增加變形監(jiān)控、舾裝件提前裝焊、基座緩裝等措施，最終確保了主動力基座中心線與軸系偏差控制在4 mm的范圍內(nèi)。

2? ? 建造方法

101分段分為三個組件：中間組件、左右舷側(cè)組件，三個組件單獨在胎架上制作，然后總組合攏（見圖1）。其中，主機基座、主減速基座、墊升風機基座分布在左右舷側(cè)組件，考慮到組件空間狹小和基座腹板為插入式結(jié)構(gòu)（基座腹板也是縱向強力結(jié)構(gòu)件），先將主機基座、主減速基座的腹板在胎架制作階段安裝，以減少后續(xù)的安裝、焊接的難度。

102分段采取整體胎架上成型法。推進減速器基座腹板也為插入式結(jié)構(gòu)（見圖2），同樣在甲板片體制作時把基座腹板安裝好，甲板片體分為左右兩塊，總組時控制距中精度。

3? ? 產(chǎn)生精度偏差的原因分析

主動力基座中心線與軸線的偏差數(shù)據(jù)，表1及圖3所示。

分析數(shù)據(jù)可得：101分段上存在C型變形，即分段中間處收縮較多約15 mm，首尾端收縮相對較少約5～7 mm;102分段首端推進減速器基座往中收縮約10 mm。

下面對主動力基座中心線往中收縮超差的原因，分析如下：

（1）建造過程中精度測量數(shù)據(jù)不完善

查閱制作過程精度測量數(shù)據(jù)，表明101分段、102分段在總組裝焊完脫胎后精度都符合要求，但變形最大的分段中間處（F20～F24）卻沒有設數(shù)據(jù)測量點。在后續(xù)施工過程中，由于沒有對主動力基座中心線距中精度進行監(jiān)控，缺乏相應的數(shù)據(jù)，所以無法確定產(chǎn)生較大收縮量的時機，直到主動力基座安裝測量時才發(fā)現(xiàn)精度偏差問題。

（2）中組后裝焊工作量較大

101分段、102分段總組脫胎后，后續(xù)施工還包括火工矯正、分段大合攏、舾裝件裝焊、上建搭載等工序。其中，主船體大合攏后貫通主甲板左右對稱的防滑結(jié)構(gòu)件（見圖4）的裝焊總長近30 m，分布在兩側(cè)軸系基座的中部，其焊接量多，多人同步施焊會產(chǎn)生明顯的收縮變形，最終導致了主動力基座整體往中收縮。

（3）大開口長形組件

101分段左右組件為細長型箱型結(jié)構(gòu)，長度約13 m，焊接量大;同時F13～F20有兩個2 m的墊升風機圍井大開口，相應部位強度較弱，脫胎后未安裝支撐導致兩個部位產(chǎn)生較大的收縮變形;另外，左右組件與中間組件總組時，由于忽視了中間處的精度控制，未及時發(fā)現(xiàn)存在C變形的情況，導致101分段中間處最終的收縮量比首、尾端大。

4? ?建造工藝優(yōu)化措施

明確了主動力基座中心線距中偏差的原因后，提出了相應的工藝優(yōu)化措施，以進一步控制主動力基座中心線的距中精度：

（1）調(diào)整推進減速器基座腹板安裝時機

按原工藝程序，推進減速器基座腹板在甲板組件制作時安裝，以便減少后續(xù)施工難度。該工藝方法雖然方便了現(xiàn)場施工，但對制作的精度要求高：102分段甲板分為左右兩塊，甲板上除了推進減速器基座外，還有貫穿主甲板的系留軌道（見圖5），船臺分段大合攏時，要求系留軌道對接偏差不超過5 mm。因此102分段甲板組件總組時，既要控制系留軌道對接精度，又要控制推進減速器基座腹板距中精度;很難達到精度要求。為此，把推進減速器基座腹板安裝時機調(diào)整為船臺第一次軸系照光后安裝，根據(jù)軸線來定位基座，控制偏差精度，總組時重點控制系留軌道的對接精度。101分段防滑結(jié)構(gòu)件劃分在中間組件，不存在類似問題，同時主機基座、主減速基座所在的左右組件在墊升風機基座對應大開口風道圍壁結(jié)構(gòu)，基座中心線的位置已基本明確，調(diào)整基座腹板在船臺安裝意義不大，為此101分段左右舷主機基座、主減速基座腹板安裝時機不作調(diào)整。

（2）提前安裝防滑結(jié)構(gòu)件

101分段分為左、中、右組件，其中防護結(jié)構(gòu)件在中間組件，可在左、右組件與中間組件總組前裝焊完成，避免大量焊接的影響。102分段在甲板組件總組完后裝焊防護結(jié)構(gòu)件，讓102分段和101分段的系留軌道同步收縮，保證對接精度。

（3）101分段左、右舷側(cè)組件總組前矯正C型變形

舷側(cè)組件為細長型箱型結(jié)構(gòu)，若發(fā)生了C型變形，很難做到單獨矯正變形后再吊裝到總組胎位進行合攏，應借助中間組件來進行矯正，其矯正工藝為：把舷側(cè)組件吊裝上總組胎位，調(diào)整好水平度后，測量其首端、中間處、尾端的5050線偏差，明確需調(diào)整的數(shù)值后，在首尾端及中間處用大力花欄與中間組件連接在一起，中間處往外頂、兩頭往船中拉，同時火工配合，矯正C變形，如圖6所示：

（4）加大101分段左、右舷側(cè)組件總組的焊接補償

考慮到后續(xù)施工的焊接收縮影響，焊接補償量由原來6 mm變?yōu)?0±2 mm。在進行左右舷2 A、3 A組件總組定位時，為了更好檢驗5050線的距中情況，除了在首尾端吊線錘與地樣5050線核對外，還在兩個風道大開口處的甲板上引出5050線吊線錘核對。

（5）增加建造過程數(shù)據(jù)監(jiān)控

根據(jù)左右舷組件的結(jié)構(gòu)形式，在甲板上增加F16、F20肋位5050線的測量。測量時機為：① 甲板縱橫骨材裝配后;②? 甲板縱橫骨材焊接后;③ 側(cè)封板安裝前;④ 焊接后松胎前;⑤ 松胎后。重點查明101分段左右舷組件C型變形發(fā)生的階段和施工過程各階段的焊接收縮情況，及時發(fā)現(xiàn)問題所在。

5? ? ?實船應用情況

根據(jù)上述的優(yōu)化措施，在各工序進行應用，具體過程數(shù)據(jù)及情況如下：

（1）為了明確左右舷組件變形發(fā)生的階段，在組件在胎制作時對多個工序過程進行測量，發(fā)現(xiàn)松胎前多個工序的5050線測量結(jié)果都在1 mm偏差范圍，但在組件松胎后，在焊接應力的作用下出現(xiàn)了明顯的C型變形，中間處相對首、尾端往船中收縮11 mm;

（2）在分段合攏端預留300 mm的防滑結(jié)構(gòu)件不焊，以便船臺合攏后防滑結(jié)構(gòu)件對接調(diào)整;其他防滑結(jié)構(gòu)都需焊接完成，焊接時由多人左右對稱分段焊接;

（3）101分段左右舷組件變形矯正及定位總組，左右舷組件C型變形矯正采用外力調(diào)整及火工配合的方法。變形嬌正后，根據(jù)焊接補償量數(shù)值進行余量切割前，確保有5～10 mm余量;然后進行總組裝配及焊接，最終脫胎后偏差在3～8 mm; （下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）

（4） 船臺主船體大合攏后，經(jīng)測量距中5050線偏差在4 mm內(nèi)，符合公差要求;

（5）軸系第一次照光后，102分段推進減速器基座腹板根據(jù)拉設好的軸線安裝，基座中心線與軸線的偏差在1 mm范圍;101分段主動力基座中心線偏差與軸線偏差最大為4 mm，多次偏差在1 mm，符合精度要求。

6? ? 結(jié)束語

針對某系列船主動力基座中心線與軸線偏差較大的問題，通過對工藝過程進行分析梳理，確定了導致偏差的主要因素，在后續(xù)船采取了對應的工藝優(yōu)化措施，取得了較好的效果。

參考文獻

[1]艦船通用規(guī)范.船體結(jié)構(gòu)[S].? GJB4000-2000，2009.

[2]全墊升氣墊登陸艇推進墊升系統(tǒng)基座裝焊工藝要求[S].CB20637-2018.

[3]艦船鋁合金船體防變形控制工藝要求[S]. CB20638-2018.

[4] 全墊升氣墊登陸艇鋁合金船體建造精度要求[S]. CB20388-2018.