автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.04, диссертация на тему:Пути совершенствования технологии и организации мелкосерийной и единичной постройки судов

рте О^1

Министерство науки и технической политики р, '' V.'1 Российской Федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДАВЫДОВ Валерий Григорьевич

УДК 65801201156008

На правах рукописи

ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЗАЦИИ МЕЛКОСЕРИЙНОЙ И ЕДИНИЧНОЙ ПОСТРОЙКИ СУДОВ

Специальность 05.08.04 — технология судостроения, судоремонта и организации судостроительного производства

Диссертация в форме научного доклада на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1994

Работа выполнена на Санкт-Петербургском государственном предприятии «Адмиралтейские верфи». '

Официальные оппоненты: доктор техн. наук, профессор

АДЛЕРШТЕИН Л. Ц.; кандидат техн. наук, доцент БЫСТРИЦКИИ В. В.

Ведущая организация ЦНИИ ТС.

Защита диссертации состоится 16 июня 1994 г. в 10 часов в актовом зале на заседании специализированного совета К 053.23.01 в Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете.

Адрес: 190008, Санкт-Петербург, Лоцманская ул., 3.

Отзыв на научный доклад в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, просим направлять в адрес специализированного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного морского технического университета.

Научный доклад разослан 14 мая 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета к. т. н., доцент

ФАСОЛЬКО О. Ю.

ОБЩАЯ ХШгаШКЯИКА РАБОТЫ

Актуальность работа. Подготовка судостроительного производства к постройке судов представляет собой совокупность сложных взаимосвязанных процессов, требующих согласованного действия большого количества коллективов при ранении широкого комплекса разнообразный вопросов. В современных условиях рыночных отношений, роста цен на материалы и готовую продукцию особую ценность для судостроительной про «тленности представляет анализ современных достижений технологической науки и юс реализация в практике. Действовавшая в течение многих лет отраслевая система подготовки производства, основанная на принципе централизации управления, в настоящее время претерпевает существенные изменения, вызванные отказом от командно-административной систем» управления экономикой, ее переходом к рыночным отношениям, конверсией и выходом на мировой рынок.

Первостепенную роль в подготовке производства приобретает- в настоящее время само государственное предприятие. Получая ранее государственный захаз, предприятие сегодня должно само набирать портфель заказов судов, устанавливать хозяйственные связи с предприятиями-поставщиками, обеспечивать предусмотренные контрактами технико-экономические показатели постройки судов.

В этих условиях повиваются требования к мобильности судостроительных предприятий, способности быстро и с минимальными затратами переходить с одного проекта судов на другой, максимального использования производственных мощностей, в том числе построечных мест.

Выход на мировой рынок судов с его конкуренцией предполагает жесткую сроковуо дисциплину выполнения контрактов, высокое качество и надежность судов на уровне мировых стандартов, рентабельность производства с учетом складывающихся на рынке цен. '

Все сказанное предопределяет необходимость совершенст вования и создания существенно новых методов технологическо] подготовки производства, новых технологических процессов постройки судов, монтажа и испытаний энергетических установок 1 судостроительном производстве. Сланенность к взаимосвязь воз кнааа^х яри этои вопросов обусзовдгаЕ&ет гес решение ка научней основе с использованием современных методов исследования.

Наиболее слоены, как показывает практика, подготовь производства и постройка крупных и средних судов. Эти суде составляют значительную долю в программе восстановления Российского флота и мирового рынка судов. Они будут строиться е большинстве случаев малыми сериями и единично. В силу этих обстоятельств настоящие исследования выполнены применительно к крупным и средним судам.

Цель и задачи исследований. Цель» диссертационной работы является повышение эффективности мелкосерийной постройки крупных и средних судов в условиях рыночных отношений путем совершенствования подготовки, технологии и организации судостроительного производства. Для достижения поставленной цели были определены следующие основные задачи исследований:

- анализ и определение соотношений главных размерений судов, постройка которых возможна на заводах с наклонными про дольными стапелями, поиск и определение путей повышения эффективности их использования при постройке крупных и средних судов;

- определение путей сокращения цикла адзОДо-монтажных работ, связанных с центровкой водопровода и монтажом главного двигателя судна;

- исследование процесса прислуска кормовой части судна на наклонном продольной стапеле при островном способе формою вания корпуса крупных и средних судов и разработка конструктивно-технологических решений, обеспечивающих приспуск;

- исследование путей ускорения и совершенствования технологической подготовки, производства.

Метода исследований. Теоретическую основу исследований составляют методы математического моделирования и исследование операций, аналитический аппарат и общие принципы строительной механики; математические методы оптимизации парамет-

ров, теория сварочных деформаций, теории точности, составление и решение уравнений размерных цепей.

Научная новизна и научные результаты. В результате выполненных исследований:

- определены оптимальные соотношения главных размерений судов, постройка которых целесообразна на наклонных продольных стапелях;

- разработана основы математического моделирования процесса формирования корпуса судна на построечных местах для расчетной оценки их пропускной способности;

- предложены аналитические зависимости, позволяющие определять оптимальные технологические параметры центровки вало-провода;

- установлены конструктивно-технологические параметры приспуска кормовой оконечности на наклонном продольном стапеле при островном способе формирования корпуса судна;

- разработана математическая модель, позволявшая определять трудоемкость изготовления конструкций корпуса судов на начальных стадиях технологической подготовки производства.

Практическая ценность работы заключается в решении актуальной для судостроения проблемы повышения эффективности мелкосерийной и единичной постройки крупных и средних судов.

Разработанные в диссертационной работе пути и методы увеличения пропускной способности построечных мест, сокращения цикла механомонтажных работ, совершенствования процесса приспуска кормовой оконечности на нахлонных продольных стапелях при островном способе формирования корпуса судна, улучшения процедуры укрупненного нормирования трудовых затрат, обеспечивающих их практическое применение.

Реализация работы в промьшлекности. Основные результаты работы внедрены на'ГП "Адмиралтейские верфи" в процессе постройки судов различных проектов, в том числе танкеров пр.1596б.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований докладывались на:

- научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава СПбГЭДУ, 1993 г.;

- секции "Конструкции корпуса судов" ЛОП НТО "Судостроение" им.аяад.А.Н.Крылова, 1992 и 1993 гг.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано пяти статьях.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ -

ВВЕДЕНИЕ

Коренные изменения, происходящие в экономике России вообще и в судостроении, в частности, требуют, определенного пересмотра сложившихся принципов функционирования промшлен ньк предприятия, в том числе и судостроительных. К основнь из этих изменений относятся; -ч

- конверсия судостроительного производства;

- разработка и начало реализации программы восстанорле ния Российского флота, ориентированной преимущественно н гр&аданское судостроение и предусматривающей создание новы и конкурентоспособных судов;

- выход на мировой судостроительный рынок; • .

- переход отечественной промышленности,,в том числе судостроения, к рыночной экономике, когда экономические кри терии становятся главными, а иногда и определявшими.

Переход к рыночной экономике предопределил в свою оче редь еще ряд существенных изменений:

г необходимость повышения мобильности судостроительног производства;

- переход в большинстве случаев от госзаказов к конку рентной системе отношений с заказчиком судов;

- повышения эффективности использования основных фондо и, в первую очередь, построечных мест;

- необходимость ускорения технической подготовки производства.

Правде в условиях командно-административной системы ва принципиальныевопросы создания судов и, в частности, формирование судостроительной программы и распределения по предприятиям отрасли.потребных ресурсов, утверждения принципиальной технологии и организации, а также технико-экономические показатели постройки судов и др. решались Министерством Участие судостроительных предприятий - на ранних стадиях тех

нической подготовки производства - разработки проектов судов было весьма ограниченным.

Так согласно РД.0С64.84 "Порядок разработки, согласования и утверждения проектов судов" технические предложения и эскизные проекты на намечаемые к постройке суда, рекомендовалось не высылать соответствующим судостроительным предприятиям.

Из входящей в состав технического проекта документации, включающей около, ПО документов, заводам-строителям направлялось только около 40.

Сегодня при переходе к контрактной системе отношений с заказчиками судов решение этих и других подобных вопросов становится прерогативой самого'судостроительного предприятия. При этом необходимо учитывать особенности все более расширяющегося внутреннего и внешнего рынка, снижения серийности постройки судов и все возрастающей доли единичных судов, особенно крупных и средних, сокращение количества построечных мест для таких судов.

Анализ программы восстановления Российского флота и конъюнктуры мирового рынка судов свидетельствует о значительной доле в перспективном портфеле заказов крупных и средних морских транспортных судов. Однако возможности судостроительных предприятий России по постройке таких судов в настоящее время и в ближайшем будущем весьма ограничены.

Три крупнейших судостроительных завода, построенных после Великой Отечественной войны - "Залив", "Океан" и "Херсонское производственное объединение" отошли к Украине. Из оставшихся в России судостроительных предприятий только ГП "Адмиралтейские верфи" и АО "Балтийский завод", имеющие по 2 наклонных продольных стапеля могут строить крупные морские суда. На строительство средних судов рассчитаны горизонтальные построечные места и спусковые сооружения АО "Северная верфь" и АО "Янтарь".

Первый опыт постройки судов на экспорт (танкер "Пулково" дедвейтом около 29000 т) показал, что как перед ГП "Ад- ; миралтейские верфи", так и перед другими предприятиями в ре- , зультате вышеуказанных изменений вытекает ряд вопросов, связанных с эффективностью и технико-экономическими показателями постройки судов: реконструкция предприятий, выбор объ-

ектов строительства, эффективность использования построечных мест, сокращение сроков постройки, механизация зачистки поверхностей и швов под окраску, повышение качества окраски корпусов, улучшение условий обитаемости (шум и вибрация), соотношение использования отечественного и импортного оборудования и многое другое. Очевидно, что а одной работе все эти вопросы решить невозможно. Поэтому в диссертации рассмотрены вопросы, имеодие первостепенное значение, отвечающие новым складывающимся условиям. Используются базирующиеся на научной основе подходы к решению предприятиями крупного судостроения таких важных вопросов, как выбор объектов строительства, повышение эффективности использования построечных мест, совершенствование монтажных работ и, соответственно, технико-экономических показателей постройки судов, совершенствование технологии и подготовки судостроительного производства и технологии монтажа энергетического, оборудования и испытаний.

I. ВЫБОР ОБЪЕКТОВ ПОСТРОЙКИ И ПОВЫШЕНИЕ

ЭЙЕКГИадОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАКЛОННЫХ ПРОДОЛЬНЫХ СТАПЕЛЕЙ

Первым шагом в исследовании проблемы является определение максимальных размеров крупных судов, которые могут строиться на отечественных верфях.

Почти все имеющиеся в России наклонные стапеля проектировались и строились еще до 1-й мировой войны и модернизировались перед Великой Отечественной войной с главным назначением для постройки крупных военных кораблей. Такие стапеля имеет отношение длины ( Цс) к его ширине (Вс ) в пределах 8-12. Это соизмеримо с соотношением главных измерений военных кораблей, для которых характерно:

" I.: В - 10-15 ,

где Ь и В - длина и ширина корабля соответственно.

В этом случае возможно полное использование длины стапеля, так как определяющим является длина корабля.

Картина существенно меняется при строительстве транспортных судов. У этих судов соотношение главных раэмерений

находится в пределах 5,3-7,1 - для танкеров и 6-7,3 - для сухогрузов, навалочных судов и контейнеровозов.

Для ряда типов судов, например, танкеров, наблюдается тенденция к уменьшен™ этого соотношения; т.е. к увеличению их ширины.

С учетом этих соотношений и ограничений ширины судна размером ширины стапеля ( В с) максимальная длина крупного судна, которое может быть построено на существующих наклонных продольных стапелях, определяется зависимостью:

Поскольку возможная для использования пирина большинства наклонных продольных стапелей определяется величиной Вс= = 35 м (ширина ворот стапелей в свету - 36 м), максимальная длина судна находится в пределах 185-250 м. Очевидно, что при меньшей ширине судна его длина также будет меньше указанного предела.

Полученные таким образом значения ~НЛИВ , как правило, меньше длины стапеля 1.с . Гак, для условий ГП "Адмиралтейские верфи":

Ц,див«(0,5Б-.0,9)Ц..

Примерно такое же соотношение характерно и для других стапелей. Это может оказывать отрицательное влияние на эффективность использования имеющихся стапелей. В связи с изложенным следующим шагом исследований явилось изыскание путей повышения эффективности их использования.

С позиции интенсификации использования стапелей важное значение имеет разработка научно обоснованного подхода к определению максимального выпуска судов с одного построечного места и, соответственно, определения минимальной продолжительности стапельного периода.

В общем случае продолжительность стапельного периода может определяться целым радом различных обстоятельств, но его минимальное значение определяется продолжительностью цикла формирования корпуса. »

Анализ структуры стапельного периода и презцде всего работ, обеспечивающих техническую готовность судна к спуску,

позволил для минимальной продолжительности стапельного периода Тсп принять

Т с т + т 'сп 1 т 'ФК '

где Тфк- продолжительность формирования корпуса судна; Тп - продолжительность работ по подготовке стапеля к закладке судна и продолжительность подготовки судна к .спуску.

Изучение производственного опыта показало, что значения Тп мало зависят от конструктивно-технологических особенностей судна. Применительно к случаю моделирования постройки на стапеле конкретного судна без потери общности они могут считаться постоянши величинами с учетом того, что в течение этого времени заведомо выполняется минимальный обг ем механомонтажных работ по винторулевому комплексу судна и донно-забортной арматуре, а также достроечных работ, обеспечивающих спусковую готовность судна. Следовательно, задача 'состоит в определении цикла формирования корпуса.

Предлагаемая мдель оценки Т^ разработана при следующих допущениях:

1) в пределах каждого конструктивного района его конструкция и разбивка на секции является регулярной;

2) целью является оценка максимального выпуска судов с построечных мест. Поэтоцу считается, что:

- отсутствуют ограничения на трудовые и материальные ресурсы, а также на технологическое оборудование;

- стапельные работы определяются минимальным объемом, обеспечивающим готовность судна к спуску;

> - отставание всех видов работ от работ по установке основных секций и сборке их монтажных соединений минимально;

3) работы по установке основных секций организованы по блок-секциям на основе пирамидального способа формирования .корпуса;

4) сдача помещений под установку мелких секций, фундаментов и корпусного насыщения организована по отсекам судна;

5) распределение объемов работ по блок-секциям, группам секций и отсекам считается близким к равномерному;

6) величина определяется продолжительностью выполняющихся параллельно с некоторым сдвигом по времени;

- работ по установке основных секций и сборке их монтажных соединений Т, ;

- работ по сварке монтажных соединений основных корпусных секций Т г;

- работ по установке и приварке мелких секций корпуса, фундаментов и корпусного насыщения Тэ ;

- работ по сдаче на конструкцию и испытания непроницаемости Тч .

С учетом перечисленных обстоятельств структура цикла формирования корпуса Тфк соответствует представленной на рис.1;

7) работы по установке основных секций (днищевых, бортовых, палубных секций, а также секций переборок, оконечностей и надстроек) выполняются в условиях жестких технологических ограничений, определяющих последовательность установки секций и невозможность форсировать ход шполнения работ этого веда за счет механического увеличения численности выполняющих работы по одной секции рабочих.

Принимается, что из у конструктивных районов, каждый характеризуется определенными, мало изменяющимися по длине ^.-го конструктивного района конструктивно-технологическими характеристиками.

В соответствии с опытом судостроения монтажные стыки секций совмещают в одной плоскости. Совокупность основных секций, заключенная мезду плоскостями смежных монтажных стыков (или плоскостью ближайшего к оконечности монтажного стыка и самой оконечностью судна) рассматривается как блок-секций (рис.2).

Каждый ^-й район может укрупненно характеризоваться следующими показателями:

- трудоемкостью постройки корпуса Ц ;

- количеством основных секций N;

- долей работ по установке основных секций и сборке их монтажных соединений 04 ^^;

- долей работ по сварке монтажных соединений основных секций 04

- долей работ по установке и приварке мелких секций корпуса, фундаментов и корпусного насыщения

- долей работ по сдаче на конструкцию и испытаниям непроницаемости ;

влок, влек, «ко», , Спок Ум* ,

е«кции секции скцим ккчии с*кции «е«лци\д

цонтамныг стши секции

- главные шрвбории

Рис Л. Принципиальная схема конструктивного района

4 5 6 7 8 9

3 к 5 ^ 6 7 8

2 3 4 5 6 7

2 3 4 5 е

5*ок.,

(«он, («и, 5пои, Спок,

м&ччч е«.*ч«ч емци* *»*циу

Рис.2. Схематический эскиз последовательности Фор-мкроаакия корпуса при ^пирамидальном способе (к^ а

- количеством отсеков Р^. , образованных главными переборками;

- количеством блок-секций, образованных из основных, секций ^, соединенных поперечными монтажными стыками;

- численностью типовой бригада судосборщиков которые могут выполнять работы по установке основных секций и сборке их монтажных соединений в одном блоке-секции одновременно;

- определяемым технологическим процессом формирования корпуса наибольшим количеством смежных блок-секций, в которых могут одновременно выполняться работы по установке основных секций и сборке их монтажных соединений К 3..'

В соответствии с введенными обозначениями среднее количество основных секций, приходящихся на один блок-секций, можно оценить как N / Я , а средний объем работ по установке основных секций и сборке их монтажных соединений в пределах одного блока-секции, как 0у При этом полная продолжительность работ по установке основных секций и сборке их монтажных соединений в пределах одного блока секций составит единиц времени Св зависимости от размерности трудоемкости).

Интервал времени между началом выполнения однородных работ по установке основных секций и сборне их монтажных соединений в смежных блок-секциях рассматривается как такт формирования корпуса Т , равный

Такт формирования корпуса определяет интервал времени между установкой сйежных по длине корпуса днищевых секций.

Оставаясь в рамках пирамидального способа формирования корпуса, можно утверждать, что работы по установке основных секций и сборке их монтажных соединений в смежных блок-секциях должны выполняться синхронно, по тактам. В тактах и в ~ кадцом из блок-секций устанавливаются соответствующие конструкции. В связи с тем, что одновременно формируется К^. районов, можно считать, что в каждом из блок-секций устанавливается Кгрупп секций.

В течение цикла установки основных секций Тф количество тактов формирования корпуса можно оценить следующим образом.

Тек как при пирамидальном способе формирования корпуса установка днищевых секций может выполняться только последовательно и можно считать, что в течение одного такта устанавливаются днищевые секции в одном блоке-секций цикл установки основных секций Т1 ^ обязательно включает не менее И 5. тактов, в каждом из которых устанавливаются днищевые секции одного блока-секций. Кроме того, дополнительно он должен включать не менее чем К тактов формирования корпуса для того, чтобы в последнем по порядку формирования блоке-секций установлены еще И ¿_-1 групп секций.

Следовательно,

Раннее начало работ по сварке монтажных соединений основных секций определяется двумя тактами формирования , т.е. установкой первой и второй групп секций. В этом случае

■¡■".-»«г- &-1Ц-ОИД.

Максимальный теш работ по сварке монтажных соединений основных секций корпуса в среднем может опережать теш установки основных секций и сборки их монтажных соединений. Следовательно, ранний срок окончания работ по сварке монтажных соединений основных секций Т^ определяется окончанием работ по установке основных секций и сборке их монтажных соединений Т1 ^ плюс продолжительность работ по сварке соединений основных секций, установленных в одном такте:

Тогда минимальный цикл работ по сварке монтажных соединений основных секций -

Выполнение работ по установке и приварке мелких секций, фундаментов и корпусного насыщения связано с качественным переходом, при этом продвижение работ определяется уже не столько установкой секций по блокам-секциям Скак это было с рассмотренными ранее видами работ), сколько завершением формирования отсеков судна. В среднем на один отсек приходится R j. / Рj блоков-секций.

Раннее начало работ по установке и приварке мелких секций (фальшбортов, выгородок, комигсов и т.д.), фундаментов и корпусного насыщения Т3; будет определяться окончанием сварки монтажных соединении основных секций в объеме хотя бы одного отсека (учитывая, что среднее число блоков-секций в отсеке равно Rj./Pj и 4,10 количество тактов, необходимых

для формирования такого отсека равно -р^- + Kj-|)

т« «.к. s Ri+PiCKj+p

В свою очередь момент pâmer о окончания работ по установке и приварке мелких секций, фундаментов и корпусного насыщения определяется величиной T*|j. плюс цикл работ по установке мелких секций, фундаментов и корпусного насыщения в пределах одного отсека

'»J+Pj* Sj. Pj.Rj.Kj. -

Тогда мшимальный цикл работ по установка и сварке мелких секций, фундаментов и корпусного насыщения

Sj. Rj-Kj

Гвинее начало работ по сдаче на конструкцию и испытаниям помещений будет определяться окончанием работ по установке и приварке мелких секций, фундаментов и корпусного насыщения в объеме хотя бы одного отсека (учитывая, что среднее число блоков-секций в отсеке равно Rj./Pj )

'П SJ. Pj/R^Kj

В свою очередь момент раннего окончания работ по сдаче на конструкцию и испытаниям определяется величиной Тз^ плюс цикл работ по сдаче на конструкцию и испытаниям непроницаемости в"пределах одного отсека

Pj Ч руЧ-Ч

При этом минимальный цикл работ по сдаче на конструкцию и испытаниям непроницаемости составит

В соответствии с предложенной моделью (см. рис Л)

О характере изменения величины ТфК j. в зависимости от значений Pj, R ^ и К можно судить на основании представленных на рис.4 графиков. При известных значениях Pj., Rj., К^ Sj,, использование представленных на этом рисунке

функций позволяет определить неизвестное значение

Основанные на этих исследованиях разработки позволяют обоснованно определять минимальную продолжительность периода формирования корпуса, а также оценивать влияние различных организационно-технологических решений на эту продолжительность. При этом следует учитывать, что судно состоит из ¿.конструктивных районов, а последовательность их сборки и сварки определяется схемой формирования корпуса. Продолжительность постройки последовательно формируемых районов в этом случае может быть определена суммированием соответствующих значений Тфк j • В свою' очередь продолжительность постройки формируемых параллельно районов может определяться выбором максимального из соответствующих значений .

Результаты выполненных исследований были проверены на примере танкера проекта 15966, строящегося на наклонном продольном стапеле ГП."Адмиралтейские верфи". Корпус танкера разделен на 152 секции. Поскольку длина стапеля значительно превышает длину танкера, рассматриваются два способа формирования корпуса: пирамидальный и островной с приспуском кормовой •оконечности. Результаты расчетов приведены в таблице I й 2. Полученные таким образом данные позволяют судить

Таблица 1.

Пример расчета продолжительности постройки корпуса для проекта 15966 в условиях ТО

"¿Адмиралтейские верфи".

] Рв&он корпуса Число отсеков ?> Число основных секций н, Число блоков секций я» Доля работ по установке основных сскцкй аи Мах число одновременно формируемых блоков секций К, Число одновременно работающих в одном блоке секций 5,- чел Трудоемкость постройки района корпуса 0/, чел-мсс. ) Цикл постройки района корпуса Т^.мес.

1 Кормовой район МКО 3 40 5 0,35 3 12 242,5 5,2

2 Танковая часть 8 91 9 0,35 6 18 1010,8 6.3

3 Надстройка 5**> 21 3 0,35 3 8 109,1 3.8

*) - Трудоемкость основных работ по постройке корпуса судна проекта 15966 определена на основании данных о постройке второго судна серии (заказ 02710),

**) - Число отсеков в надстройке определено условно исхода из предполагаемого порядка сдачи помещений в надстройке

1

сл

и о»

Таблица 2.

Сопоставление востзатслей пример» для оооройки корпусов судов проекта 159« в усшад ГП

"АдмяралиДсш верфи".

Способ формирования хариуса Продолжительность формирования корпуса судна ТЛ, Интервал времен» между спусками 'судов, мес. Продолжительность пребывания су дпа на стапеле, мес. Выпуск судов, ед./год Цикл выполнения монтажных работ в МКО па стапеле, мес.

Пирамидальный способ Тт = Тм+71, 71=1,5мее. 11,5 13,0 13,0 0,92 7,8

Островной способ с формированием кормового района МКО на первой стапельной позиции и последующим прнспусжом. Для обеих позиций Тфк - тах{Г#г!, 7^7*0} Тт = Т#+Тм, 71=15мес. 6,3 7,8 15,6 1,54 10,4

Изменение рабочих показателей -5.2 ■5,2 +2,6 +0,62, +2,6

об эффективности использования стапеля при различных способах формирования корпуса и продолжительности стапельного периода и тахта выпуска судов.

Вше было рассмотрено определение минимального значения продолжительности цикла формирования корпуса судна. Однако при выборе конкретной продолжительности стапельного периода необходимо учитывать и рад других обстоятельств: стоимость амортизации стапеля и достроечной стенки; продолжительность монтажных, электромонтажных работ; особенности достройки конкретного судна и т.д. Необходимо решать технико-экономическую задачу.

На различных предприятиях эти параметры различны. Для наклонных продольных стапелей соотношение мевду стоимостью амортизации стапеля и амортизации достроечной стенки составляет примерно 3:1. Для ГП "Адмиралтейские верфи" это соотношение -составляет 3,1:1. В это соотношение не входят амортизация стапельных кранов.и кранов на достроечной набережной, энергоснабжение и т.п. Поскольку на стапеле и при достройке судна работает 2-3 крана примерно одинаковой грузоподъемности, можно в первом приближении принять расходы примерно одинаковыми.

Будем в дальнейшем исследовании исходить из известного положения, что для каадого строящегося судна существует минимальный объем работ, который обязательно необходимо выполнить до спуска на воду. Он примерно одинаков для всех судов и находится в районе 45^ технической готовности. На. первый взгляд представляется, что при вышеуказанном соотношении стоимости амортизации стапелей и достроечных набережных выгодно спускать судно при минимальной готовности. Но трудоемкость работ у достроечной стенки возрастает вследствие ряда причин:

- удаление достроечной стенки от основных цехов (в ГП "Адмиралтейские верфи"', объединении "Балтийский завод"и др.);

- работа проверщиков сложнее, так как судно находится га плаву;

- вход на судно, как правило, один, а не по нескольку входов с каждого борта и путь прохождения по судну имеет большую протяженность;

- на плавающем судне необходимо держать постоянную вахту.

Однако объем стапельных работ, обеспечивающий спуск даже при минимальной готовности, как показано выше в первую очередь определяется корпусными и монтажными производствами - размером секций и блоков, объемом агрегатирования.

Норпусостроительнае работы отличаются от всех остальных исключительно важным обстоятельством - для них создание отсеков и помещений является объектом работы, а для всех других исполнителей работ - монтажников, электромонтажников, достройщиков, изоляционщиков, маляров и др., отсеки и помещения - место работы. Естественно, чем больше мест для работы, т.е. сформированных и законченных отсеков и помещений, тем больший объем монтажных и других работ можно выполнить за определенное время при одних и тех же условиях в стапельный период. Из этого следует вполне определенный вывод: широкий фронт работ необходимо предоставлять уже с первых стапельных этапов постройки.

При постройке на Ш "Адмиралтейские верфи" танкера проекта 15966 общий срок постройки был принят 2 года' исходя из опыта постройки на других заводах, сроков поставки оборудования и комплектующих изделий, возможностей комплектования материала (см.таблицу). По строительным районам удельная трудоемкость в процентах по основным стапельным работам показана в таблице на рис.3. Естественно, что при разбивке объема работ (трудоемкости) по этапам учитывались не только технические возможности (готовность отсеков и помещений, последовательность в выполнении работ корпусниками, монтажниками, достройщиками, необходимость представления фронта работ электромонтажникам) , но и возможности предприятия с учетом общего объема работ в цехах по другим судам. Дня решения задачи хотя бы в первом приближении необходимо иметь как миницум следующие исходные данные:

- общую трудоемкость постройки без собственного машиностроения;

- трудоемкость и возможности собственного машиностроения;

- общую продолжительность постройки;

- стоимость амортизации стапелей и достроечной набережной;

- продолжительность изготовления секций, трубопроводов, монтаж механизмов и т.п.;

- продолжительность испытания отсеков.корпуса, чивахяцих возможность спуска;

- продолжительность работы контрагентов;

- плановую стоимость человеко-часа.

19

обеспе-

Совам, рами.% I и Ш N ¥

й/чрта 6,7 Цд • ЗЬ7 1Щ

Штат А* 7Л V

ДОуув-Мме %5 15 ',5 7,9

Рис.З. Удельная трудоемкость стапельных работ (в %) по строительным районам (1-У)

Применительно к вышеуказанным данным нами составлен 'алгоритм ранения и программа для персональных ЭВМ. Схема определения рациональной продолжительности постройки . применительно к танкерам пр.15966 представлена на рис.4.

Предлагаемая <?хема учитывает не все факторы, определяющие оптимальный стапельный период, однако ее использование дает возможность на более высоком технико-экономическом уровне решать эту задачу.

Как показали расчеты, при установившемся цикле постройки стапельный период составляет 8 месяцев, достроечный II месяцев, заготовительный 5 месяцев.

Т= 1700 ООО J чел.-ч « const - обш,. тюд. S* 24'» мес - общ,. срок

Snh « A3,55i ~ стоимоспь челаьсио-часа

; Задача формулируется ь &»де

min (nst*Ac + nd*AcO *, При ограничение х:

nst + nd « 49

n&t > = Tatmln (Т/б) j Tstm'tn — минимальная продолмипелы

стапельного периода.

Tstroin/Т « 0,SJ nd > О

\ nst — число этап«» стапельного периода.

nd — числе этапов, периода достройки-Де» 46 ООО юб/мес. — аморти^Айомнв« стоимость стапел« Ad - 5260 р*б./мес- - ьморжшзэчнекиая стоимость наберем««

достройки.

; Полагая продолжительность каждого этапа одикако»о&, получим недостающее дооме; TtA«(T/S)* nd

Реиенне:

Ас « 46000,0 Ad » 5260,0 nd » 41,08

nste 7.92,

S= 24,0 T« 4700000,0 Td =-784855,3 Tstmin — 564000,0

Confidence level — 96,8 9b

AU constraints satisfied.

Рис.4. Схема определения рациональной продолжительности стапельного периода

2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МОНТАЖА ВАЛОПРОВОДОВ КРУПНЫХ И СРВДНИХ СУДОВ •

Среди монтажных работ, выполняемых при постройке судна, большое значение имеют работы по монтажу водопровода, в том числе по его центровке. До последнего времени центровка ва-лопровода в большинстве случаев выполняется на плаву и занимает весьма продолжительное время. Главным препятствием окончательной центровки линии вала на стапеле является изменяющийся общий и местный изгиб корпуса после спуска судна на воду. В то же время центровка валопровода на стапеле является более предпочтительной, поскольку существенно сокращает объем и продолжительность монтажных работ на плаву и, следовательно, сокращает общую продолжительность постройки судна. Особо благоприятные условия для окончательной центровки линии вала складываются при островном способе формирования корпуса, когда общая продолжительность постройки судна на стапеле возрастает.

Центровка валопровода, являясь одной из ответственнейших операций постройки судов, остается предметом постоянных исследований, направленных на совершенствование этого процесса, снижение его трудоемкости, сокращение продолжительности и повышение эксплуатационной надежности валопроводов. Вопросам центровки валопроводов посвящена обширная литература. Вместе с тем, наиболее актуальная технологическая задача - возможность окончательной центровки валопровода на стапеле - не получила до сих пор удовлетворительного решения.

ОСТ 5.4368-81 предусматривает выполнение центровки на плаву не менее чем на трех судах серии. Только начиная с четвертого судна,допускается выполнять центровку на стапеле, если ее результаты' на вышеуказанных трех судах подтверждают сохранение значений технологических параметров в допустимых пределах после спуска судна на воду.

В условиях индивидуальной и мелкосерийной постройки судов, когда в основном строятся 1-3 судна, центровка на плаву остается практически единственно допустимой в соответствии с указанным ОСТом.

Попытки обеспечить окончательную центровку валопроводов на стапеле не только на серийных судах, но и на головных и

начальных судах серии связаны превде всего с прогнозированием деформаций корпусных конструкций и соответствующим выбором технологических параметров центровки (нагрузок на подшипники, смещений и изломов осей валов). В связи с этим весьма актуальными являются исследования, имеющие целью разработку основ уточненного расчета и оптимизации технологических параметров центровки, что может обеспечить возможность окончательной центровки валопроводоы на стапеле, начиная с головного судна.

В практических расчетах технологических параметров центровки валопроводов выполняемых на основе методики ОСТ 5.4368-61, имеется ряд существенных недоработок и неточностей:

- изменение нагрузок на подшипники валопровода от всех видов деформаций корпуса принимают суммарно и весьма произвольно - в долях от расчетных положений подшипников по высоте, не определяя этих деформаций расчетным путем;

- гидродинамические нагрузки на гребном винте принимают только в веде одной постоянной составляющей момента в вертикальной плосхости;

- износ вкладышей подшипников принимают равным нулю;

- не рассчитывают нагрузки на подшипники при наименьшем водоизмещении судна, равном 855? от водоизмещения порожнем, при котором допускается выполнять центровку по ОСТу;

- рассматривают лишь одно, максимум два, спецификацион-ных водоизмещения судна;

- зачастую нагрузки на подшипники рассчитывают только для судна на тихой воде, не принимая во внимание условия на волнении;

- ограничиваются величинами нагрузок на подшипники, находящимися в пределах допустимых значений, не стремясь к оптимизации, которая обеспечивает по возможности равное или иное рациональное нагрукение подшипников, создающее наибольшее запасы на их догружение до допускаемых пределов в эксплуатационных условиях,.а также наибольшие запасы по напряжениям в валах.

В исследовании и разработанных основах уточненного расчета и оптимизации технологических параметров центровки валопроводов при определении нагрузок на подшипники рассматриваются и учитываются:

- остаточный изгиб корпуса на стапеле от сварочной деформации;

- общий и местный изгиб корпуса на плаву при всех спе-цификационных водоизмещениях судна на тихой воде и на волнении, включая водоизмещение судна, равное 855? от водоизмещения порожнем, требуемое ОСТом в случае центровки на плаву;

- составляющие гидродинамических сил и моментов, действующие на валопровод при проектных спецификационных водоизмещению;;

- изменение нагрузок на подшипники вследствие износа дейдвудных подшипников;

- вертикальное смещение подшипников коленчатого вала вследствие тепловой деформации фундаментной рамы главных двигателей;

- массы элементов валопровода, включая массу коленчатого вала и гребного винта, его силу плавучести.

Таким образом ставится задача не только удовлетворить' требованиям и допускам на центровку валопровода при постройке судна, но, что важнее, обеспечить наилучшее нагружение подшипников валопровода в процессе его эксплуатации, т.е. в условиях плавания.

В общем случае на подшипники валопровода действуют конструктивные и эксплуатационные нагрузки. К конструктивным нагрузкам, действующим на подшипники валопровода, отнесена нагрузка от массы элементов валопровода и, условно, от остаточных и упругих деформаций корпуса. К эксплуатационным нагрузкам отнесены нагрузки, действующие на подшипники от гидродинамических сил и моментов на гребном винте, от изменения водоизмещения судна на тихой воде и на волнении и от износа дейдвудных подшипников. Последний определяется,как это рекомендовано ОСТом. Расчет нагрузок на подшипники выполняется как для скрепленного с главным двигателем валопровода, так и для не скрепленного с ним.

Одним из важных положений исследований и разработанных основ является расчет нагрузок на подшипники валопровода вследствие изгиба корпуса от действия сварочных напряжений. Остаточные сварочные напряжения в связях корпуса,складываясь на плаву с напряжениями от действия сил плавучести и массы судна, изменяют форму общего изгиба, приобретенного корпусом

на стапеле. Это изменяет и нагрузки на подшипники валопрово-да, отцентрованного на стапеле. Для расчета изменений этих нагрузок предварительно необходимо рассчитать общий изгиб корпуса на стапеле с учетом сварочных напряжений. В этом случае корпус рассматривается как балка, на которую действуют усилия от усадочных сия при сварке, внешние нагрузки от массы судна и реакции стапельных опор. Схема применения усадочных сил показана на рис.5.

Рис.5. Схема приложения усадочных сил

Затем по известным выражениям для сварочных усилий рассчитывается результирующий по разработанной в работе расчетной схеме изгиб корпуса при действии внешних сил нагружения на плаву и определяются приращения изгиба как разность между значениями стрелок прогиба на плаву и на стапеле. В зависимости от этой разности определяются изменения нагрузок на подшипники по сравнению с их значениями на стапеле. Изгибы килевой линии корпуса показаны на рис.6.

Здесь и далее конкретные исследования выполнены применительно к танкерам пр.15Эб6 и яр.17120. Для расчета нагрузок на подшипники вследствие местных упругих прогибов днищевых перекрытий корпуса в районах машинного отделения и расположения фундаментов подшипников валопровода днищевые перекрытия рассматриваются как система перекрестных связей с учетом трапециевидное™ их опорных контуров. Монтажные нагрузки на дейдвудные, промежуточные и упорные подшипники Я^ц считаются оптимальными, если они обеспечивают минимальную разность д^к между расчетной эксплуатационной нагрузкой на подпипники и полусуммой допустимых максимальной Я {.тах и наименьшей Я нагрузок на них, а нормальные напряжения в валах не превышают при этом допустимых

величин - для гребных и дейдвудных валов = 25 МПа, для промежуточных валов = 35 Ша. Условие оптимальности нагрузок записывается в следующем виде:

Где о К гтох"* Е1И1111

Кср " 2

При расположении подшипников по прямой линии обычно невозможно достичь их оптимальной загрузки. Для оптимизации га-грузок необходим монтажный изгиб оси валопровода в вертикальной плоскости путем перемещения подшипников относительно прямолинейной теоретической оси валопровода на величины у^, в том числе и расточки под углом к этой оси яблока ахтершгев-ня и приварша ахтерпиковой переборки одновальных судов или кронштейнов и мортир двухвальных судов. Для определения оптимальной нагрузки на подшипники составлена целевая функция относительно их вертикальных координат

0 О О Ч

.....Уп) =

где г - количество расчетных вариантов, определяемых эксплуатационными условиями; от Б до ш - номера подшипников, вертикальные ординаты которых ищутся; - реакции под-

шипников от конструктивной и эксплуатационной нагрузок; К^-коэффициенты влияния перемещения подшипников, представляющие величины изменения нагрузок на них от последовательного перемещения каждого из подшипников по вертикали на I мм; ^ -номер перемещаемого подшипника; г - номер подшипника, для которого определяется коэффициент влияния от перемещения ^го подшипника.

При расчете и К^ валопровод рассматривается как неразреэная многопролетная балка, включающая коленчатый вал двигателя, опирающегося на жесткие шарнирные опоры-подшипники валопровода и главного двигателя (рис.7). В результате

а]

„¿йВИ

Я

7Т/М

ПОТ

ЦП

ТЛт/м

_а.от/м_

МПУЦИИШ

^лЦ д» по ж ж «к

4.6 ^ И *Он | 1.7«

ГА» 1Л.7

Р»Ч9.9т К «97.5т _

« 1 -М.ОТ

8)

йТ гот 9|ЗТ '"17т автвл, о-тт «т

. .-—*-• 1 4111

и0- 0.90ИМ 0.00 ОЛв. 1 6Г=М.5МПя

а

0.58

1.9

ат9им

8.5

Ш

4.«

1*7 158 ИО 1«}

^•■гтттт-г. .^ггттгъ ^ г<ГТр7ТТт..л л л л

< а а V 5 в7вв

Рис.7» Расчетная схема валопровода: а) схема приложения нагрузок; б) величины нагрузок на подшипники и прогибов валопровода; в) эпюра нормальных напряжения

в валах.

-о

расчета определяется нагрузки на подшипник перемещение подшипников у? и нормальные напряжения в валах <5ГК .

Нагрузки Я определяются на стапеле и на плаву для воех возможных эксплуатационных случаев. На рис.8 приведены величины при двух значениях амплитуды Мг гидродинамического момента изгибающего вгшопровода судна на тихой воде, на вершине и подешве волны. Результаты по случаям 4-5," 6-7, 8-9, как следует из приведенных данных, весьма близки.

Комбинация ординат у •, минимизирующая функция цели.обез-печивает оптимальные нагрузки на подшипники. Для определения этой комбинации решается задача нелинейного программирования функции Р с ограничениями по допускаемым нагрузкам на подшипники и по допускаемым нормальным напряжениям в валах, которые рассчитываются во всах необходимых контрольных сечениях. Ограничения по нагрузкам состоят в том, что должны выполняться неравенства: „

^ггаш < ^ггоах » ■

а нормальные напряжения в контрольных сечениях ограничены значениями 25 Ша, 35 Ша.

Кроме того, на функцию цели накладывается еще одно ограничение, которое задается обычно поставщиком двигателя в виде диаграммы - поля допускаемых соотношений мевду поперечной силой Г и изгибающим моментом М на фланце коленчатого вала (рис.9). Эти соотношения должны обеспечивать нормальную нагрузку кормового рамового подшшника коленчатого вала и допустимый раскеп кривошипа кормового цилиндра двигателя. . С другой стороны, эти соотношения не долаиы выводить нагрузки на подшипники из допускаемых пределов, что проверяется специальными расчетами и, если нужно, поле указанной диаграммы уменьшается. Результирующее поле соотношений между поперечной силой и изгибаощим моментом на фланце коленчатого вала пересчитываете« в поле допускаемых соотношений мевду смещением 8 и изломом <р оси присоединяемого к нему фланца валопровода (рис.10). После окончания монтажа двигателя и валопровода расцентровка на фланце вала двигателя и носовом фланце валопровода, замеренная на плаву, должна по смещениям и излому укладываться в поле диаграммы рис.10.

1?,т

50

АО

30

20

Ш

Максимально-допустимые нагрузки на подшипники

5 Номера

яйиитюко»

Минимально-допустимые иагруаки на подшипники

Рис.8. Нагрузки на подшипники водопровода

к - На тшоч ЬеЭе

5 - на тчмД

6 - и» %ершии1 (оины • (срмимс ^оты

8 - «V юДошЗя

9 - «\о?ош?>1 (опт*

I - на стапеие 1 - напкаън 5« гд 3 - на б ГД

М ■ ■ - ■"гтт 20 ти

30

19,5 т»

•ям

<9,5 тмь

№Гти* - 4ДЧ тм

его попоенной ипдомсшш состаЬлйюци* с счетом их знаков.

М,ш/м

{- на слюде 2 - на пту && ГД 3- на пдаву с ГД '

4~ на тихой (оде 5~иа тмой веде 6- ив вершине волны 7~ на вершине ммны 8 - на подошве ш«ны 9-на подошве мины

М- - 20 шм М*_30тм Мт~ 49,5тм 40,4тм М»- 49,5шм Мш~ 10,4 тм

Рио.9. Диаграмма допускаемых нагрузок на фланец ГД

им/м

Рис.10. Диаграмма допускаемых несоосностей соединения валопровода и ГД

Таблица 3.

Результаты расчетов нагрузок на подшипники водопроводов.

Наименование подшипников и »а номера

Номер проекта, гавод-аярошпел* Монтажные на&руыт НА подшипники Рагмерносгги Дей&вуЪный 1-2 ДеШ^ний 3 Промежуточный 4 Промежуточной (мокталскый} 5

Допуспшие махе/мнв кН т IX 2»0/14,4 180/11.2 180/11,2

Танкер тф. 15966 Н*сш1ш расчетные кН 326 90 55 «1

Насталеав ршетниб по ОСТу кН Не рмичнговаши*

ГП*АВ" На гашу рнчпяые кН 314 44 83 55

Шошу раекяшелр СХГГу кН 33« 42 75 76

Допусхяыыв UUCS/KBH хН 576/56 230/14,4 180/11,2 180/11,2

Тпякср пр.15966 Настанет расчетные оппшшпные кН 326 90 ÍJ 61

Hacnnaz раешпзшпо осту хН 387 38 «0 4»

ХСПО На шилу ркчешив ОПППМШОЯ хН 324 44 » ÍS

Hans»]' растение по ОСТу хН ÎÎ8 42 75 76

Допустаыие кжи/шп кН 400/25 - 160/103 160/103

Танкер цр.17120 НА СГШЯВЯВ расчетные ошямитдяыв кН «70 - И.2 32

Насхаиш расчетах по ОСТу хН 143,8 - 73J 11,2

ГП'АВ" Накяаау рмжпшв швшш хН 151,2 - 40,9 30

На шишу расгсгаыепо ОСТу хН 129 - 72,7

В качестве монтажных нагрузок для центровки валопровода на стапеле необходимо принимать нагрузки согласно кривой I рис.8.

По результатам расчетов технологических параметров центровки валопровода танкера пр.17120 построены кривые изгиба корпуса, разработаны расчетные схемы валопровода и построены диаграммы аналогично приведенным на рис.6-10 для танкера пр.15966. Центровка валопровода по этим нагрузкам обеспечивает сохранение значений технологических параметров центровки в допускаемых пределах на плаву и наилучшие, оптимальны е нагрузки в рассчитанных условиях плавания на спокойной воде и волнении.

Центровка валопровода на стапеле в условиях аналогичных условиях на плаву возможна и путем имитации сил плавучести судна на стапеле. Для предания корпусу судна соответствующего общего и местного изгиба необходимо приложить к нему соответствующие усилия. Для этого могут быть использованы су-довозные тележки, оборудованные гидродомкратами,или специальные гедродоыкраты. Разработанные в результате исследования расчетные основы позволяют рассчитывать усилия, необходимее для имитации сил поддержания с помощью гидродомкратов. Все расчеты технологических параметров центров запрограммированы и выполняются на ПЭВМ серии 1БМ РС.

В табл.3 приведены результаты расчетов оптимальных нагрузок на подшипники и для сравнения приведены результаты расчетов нагрузки на подшипники по ОСТу. Как видно из таблицы, результаты различаются существенно.

Результаты расчетов технологических параметров по разработанным основам для окончательной центровки валопроводов на стапеле включены в технологическую документацию.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРИСПУСКА КОРМОВОЙ

ОКОНЕЧНОСТИ НА 'НАКЛОННОМ.ПРОДОЛЬНОМ СТАПЕЛЕ ^

При постройке крупных и средних судов на наклонных продольных стапелях их длина, как было установлено в начале исследований, используется далеко не полностью. Эффективным путем повышения интенсивности их использования является при-

менение островного способа формирования корпуса. В этом случае суда строятся на двух стапельных позициях - одно судно в нижней части стапеля, а в верхней - кормовая оконечность следующего судна с последующим ее приспуском после спуска первого судна (рис.II).

Рис.11. Схема приспуска: а) первоначальное положение; б) положение после приспуска кормовой оконечности

Приспуск представляет собой управляемое заторможенное передвижение кормовой оконечности на определенной длине стапеля по спусковым дорожкам с помощью специальных тяговых устройств (лебедок), расположенных в нижней части стапеля, и тормозных устройств (лебедок), расположенных в верхней части стапеля. Тяговое устройство является страхующим средством, которое вводится в действие при остановке движения или значительном сокращении схорости. Тормозное устройство обеспечивает регулирование скорости и возможность остановки в любой момент. Существенное отличие приспуска от хорошо изученного спуска судов на воду предопределило необходимость его исследования.

Первым вопросом, подлежащим изучению, является определение потребностей длины стапеля для постройки судна с приспуском кормовой оконечности.

В общем случае длина кормовой оконечности 1К0 определяется ках 1

'ко

где и - длина судна; К,- коэффициент, учитывающий возможную длину кормовой оконечности.

С достаточной степенью точности длина верхней части стапеля , необходимая для формирования кормовой оконечности с последующим приспуском,будет равна

ь м

1-С=^|КО + '"'С »

м

где - длина "мертвой" зоны стапеля в его верхней части, занятой тумбами для крепления задержншсов, тормозными лебедками и пр. е

Если обозначить I- с - длину части стапеля от кормовой оконечности до батопорта, необходимую для заводки гребных валов, то общая длина стапеля 1.с, необходимая для постройки судна с приспуском кормовой оконечности,будет равна:

Анализ возможных вариантов формирования островным, способом корпуса танкеров рада проектов (15966, 15940, 17120 и др.) в условиях ГП "Адмиралтейские верфи" показывает, что величина коэффициента к( может изменяться в пределах 0,2-0,26. Для стапелей этого предприятия, как показывает

опыт , Ь с = 12 м, 8 и.

Тогда Ц.=(1 * к, )и + 20 м, где к,- 0,2-0,26.

Яри длине судна 1- = 150-210 м, Ьс = 205-260 м.

Выполненный анализ показывает, что предельная длина судна для постройки с приспуском может быть принята равной 210 м, что позволяет использовать полную ширину стапеля. Примерно такой же диапазон значений Ьс имеет место и для других наклонных продольных стапелей.

Не менее важным вопросом, связанным с приспуском кормовой оконечности, является выбор высоты ее закладки на стапеле. При пересадке после окончания приспуска кормовой оконечности с приспускового устройства на штатное опорное устройство необходимо учитывать величину зазора между корпусом и кильблоками, а также их обжатие.

В общем случае, если обозначить Ьс - высоту закладки судна в целом, то

НК0- = Ис<-кй.

где ка- дополнительное увеличение высоты закладки кормовой оконечности, учитывающее указанный выше зазор и обжатие кильблоков.

Опытным путем установлено, что при массе кормовой оконечности в пределах 700-2000 т, как это может иметь место на практике, величина кг. может быть принята 50 мм. Такое значение подтверждает и практика постройки судов, поскольку они обычно закладываются на 50 мм выше теоретической высоты, принятой для расчета спуска. После пересадки корпуса судна для возможности его окраски высота закладки уравнивается с теоретической.

Конструкция приспускового устройства принципиально не отличается от спускового. При большом свесе кормы и острых ее образований под ней рекомендуется устанавливать металлический мост. Необходимо также монтировать тяговое тормозное устройство. Схема приспускового устройства показана на рихЕ.

Рис.12. Схема приспускового устройства: I - металлический мост; 2 - металлические копылья; 3 - полозья; 4 - деревянные копылья

Приспуск кормовой оконечности на заданное расстояние целесообразно производить непосредственно после спуска судна с нижней части стапеля с целью использования оставшейся после спуска насалки. Опыт приспуска и выполненные исследования позволяют утверждать, что при спуске на минеральной насалке, остающейся на стапеле части слоя давления вполне достаточно для осуществления приспуска. Дополнительно перед приспуском насалки должны покрываться веретенным маслом. Что же касает-

ся допускаемого начального среднего давления на насалку, то практика показывает, что рекомендуемое в основных положениях по спуску среднее начальное давление (не более 15 Н/И2) может быть увеличено до 20 H/sr.

Движущая сила, действующая на кормовую оконечность— в процессе ее приспуска! определяется как и при спуске судов на воду.

Примем следующие обозначения: (3 - угол наклона спусковых дорожек. Уклон спусковых дорожек стапелей ltgJ5) составляет 1/20-1Д2, поэтому можно считать, что

tgJ3 = sinJ3 ; cos|b = 1 ,

где ос - угол наклона горизонтального киля к горизонту. Обычно угол ос равен углу ¡i , хотя могут быть случаи, когда они отличаются, хотя и незначительно. Поэтому будем считать

tgot = sin« s=ot cosca =1 .

Спусковая масса приспускаемой кормовой оконечности складывается из собственно ее массы Д и массы движущейся части приспускового устройства С:

Ас = А+-с •

Спусковая масса и точка ее приложения в процессе приспуска остаются неизменными.

Равнодействующую элементарных усилий N , распределенных по поверхности,и сила трения F представляют реакцию стапеля:

F=f-M,

где N = Ас -

Первоначальная движущая сила Р = АС(|Ь - f ) , где f -коэффициент трения, зависящий от удельного давления, скорости движения, состава насалки, температуры и влажности воздуха и т.п.

Зависимость коэффициента трения от скорости изучена недостаточно, поэтов в расчетах по приспуску необходимо, так же как при спуске использовать два значения коэффициента трения для расчета необходимых усилий тормозящих и страгивающих лебедок:

.- коэффициент статического трения fc , который опреде-

ляет возможность самостоятельного страгивания, используемый для расчета необходимых усилий от страгиваемой лебедки;

- коэффициент динамического трения , который необходим для определения тормозных усилий.

Для их определения воспользуемся следующими известными выражениями

с 0.06 у . а

fc = VT" ' U = '

где q,- среднее удельное давление, а = 0,044-0,05.

Так как мы приняли q, = 1,5-2 кгс/сы^, следовательно, коэффициенты -Jc и fj будут иметь соответственно величину 0,04-0,05 и 0,02-0,03. Мощность тормозных лебедок должна позволять останавливать кормовую оконечность в любой момент приспуска. Необходимая стягивающая сила F"c в начале движения будет равна с учетом уклона

Fc-AcCp-fc).

Для ГП "Адмиралтейские верфи" (рис.12)>приняв Дс массу кормовой оконечности 1600-1800 т; J5> = 0,06; fc= 0,05, т.е. наибольший, как в расчетах спуска с учетом первоначального страгивания, получим

Fc = (1600 - 1800) - (0,06 - 0,05) » 16-18 т .

С учетом использования двухшкивных талей получим, что стягивающая лебедка должна обеспечить усилие около 8-9 т. На ГП "Адмиралтейские верфи" стягивающие лебедки приняты с тяговым усилием 8 тонн.

Необходимая мощность лебедок для стягивания определялась исходя из того, что отсек необходимо стронуть в первый момент движения.

Движущая сила Р в процессе движения будет равна

P=AcCp-fd).

Для ГП "Адмиралтейские верфи" Дс = 1600-1800 т; fd - принят 0,025, тогда

Р = (1600 - 1800)-(0,00-0,025) = 54-63 т.

Тормозные лебедки приняты с тяговым усилием 30 т по две

лебедки на стапель. Тяговое усилие^ принятое для тормозных лебедок, позволяет останавливать движение отсека в любом месте стапеля.

При приспуске необходимо учесть еще одно обстоятельство. Продольные наклонные стапеля имеют в своей нижней части раструб, обеспечивающий при спуске возможность незначительного сдвига в поперечном направлении, что исключает прижим полозьев к рыбинам спусковых дорожек и возникновение дополнительного трения или даже защемления полозьев. Для приспуска раструб не нужен. Он должен быть исключен для предотвращения поперечного сдвига и смещения отсека относительно диаметральной плоскости. На раструб должны быть установлены наделки, которые выполняются из сосновых досок.

4. СОВЕШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СУДОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

В условиях рыночных отношений и присущей им жесткой конкуренции продолжительность создания новых судов играет одну из основных ролей. Эта продолжительность, складывается из времени, необходимого для конструктивно-технологической подготовки производства и непосредствеййо для постройки судна.

Из нашей практики известно, что длительность процесса создания судов, и в первую очередь конструкторско-технологи-ческой подготовки производства иногда достигает пяти лет ¿Для обеспечения конкурентоспособности наших судов на рынке, особенно при их единичной.постройке, продолжительность такой подготовки производства должна быть существенно сокращена.

В настоящей работе рассматривается только технологическая подготовка, которая длится до года, а иногда и более.

Технологическая подготовка производства включает выпуск значительного числа документов: генеральный и каскадный графики, технологический график постройки судна, формирование планово-учетных единиц, разработку технологий и т.п. На начальных стадиях технологической подготовки производства возникает ряд технико-экономических задач планирования и прогнозирования производства, которые могут быть качественно вф-} полне.ны при достаточно точном определении необходимой терсно-

• 41.

логической трудоемкости на постройку первого судна и в первую очередь трудоемкости на корпусные работы. В практике ГП "Адмиралтейские верфи", как и других судостроительных предприятий, функционирует система планово-учетных единиц работы, используемая как для текущего технико-экономического планирования, так и для'оперативного планирования и производства, исходящая из принципа конструктивно-технологического единства работ. Основу системы составляют технологические комплекты верфи, являющиеся первичной планово-учетной•единицей, характеризуемые трудоемкостью и обеспечивающие структурообразующие факторы и основу формирования трудовых и материальных нормативов, используемых в процессе планирования и учета работ цехов- и других подразделений предприятий. Номенклатура и объем работ технологического комплекта,' а также требования к • его выполнению Определяются .'чертежом или комплектом чертежей на'конструкцию и технологическим процессом. На стадии технологической подготовки производства головного судна возникают большие сложности, рак как рабочих чертежей еще нет, или они поступают не полностью. Вследствие этого нормирование трудоемкости и ее распределение на планово-учетные единицы работ производится исходя из опыта судов-аналогов. Процесс этот очень трудоемок и н'егибох по линии обратной связи, выполняется. вручную без использования ЭВМ, и требует большого количества людей и для конечных исполнителей трудно управляем. Все это сказывается в работе производственных подразделений, сдерживает рост 'производительности труда и эффективности производства. Одним из .выходов из существующего положения является использование математических моделей прогнозирования параметров производства на-начальных стадиях технологической подготовки производства.

Поскольку наиболее сложным, трудоемким является сбороч-' но-сварочное производство; то исследования выполнены на базе данного производства. • ' ' ,

При подготовке производства д*я каждой секции корпуса, представляпцего собой сложную, а £ ряде случаев оригинальную пространственную конструкцию, необходимо прогнозировать 'несколько параметров, на основании которых затем просчитывается, организуется, и планируется их производство. .

К. таким параметрам следует, отнести: ь

1. Трудоемкость сборки и 'сварки секции в цехе (Т02, в н/ч).

2. Количество основных производственных рабочих, необходимых для сборки и сварки секции (N02, чел.).

. 3. Необходимая производственная площадь для изготовления секции в цехе (3 м2).

4. Трудоемкость установки и сварки секции на стапеле (103, ч/ч).

5. Количество основных производственных рабочих, выполняющих работу по монтажу секции на стапеле (ТОЗ, н/ч).

Простым расчетным путем, тем более при отсутствии рабочих чертежей, оценить указанные параметры очень сложно. Единственной возможностью является использование методов статистического анализа и прогнозирования на основе обработки дан ных постройки на том же предприятии аналогичного типа судов, На ГП "Адмиралтейские верфи" такая возможность есть, так ка предприятие строит танкера и готовится к постройке новых типов танкеров.

В качестве исходных проектных данных по корпусу новог судна для каждой секции имеются значения ее параметров тип (W), масса (й), габаритные размеры (L.B.H ). Таки образом имеется принципиальная возможность по статистически данным изготовления и монтажа секций судна-аналога опреде лить в виде математических моделей искомые зависимости тех нологических параметров секций от их проектных данных. Эт математические модели должны иметь вод следующих аналитичес ких зависимостей:

Т02 = f1(W,Ü); T02=f2C\M.L); T02=f3(W,B);

Т02 e f4(W,L,B,H);

N02«f5(W,ü); Sh = f6CW,Ü); T03 = f7(W,a);wT.fl.

Наиболее эффективным и, в данном случае, возможно едю ственным путем построения искомых математических моделей я) ляется использование методов регрессионного и дисперсионно! анализа. Так, одним из основных методов выявления зависимо! тей по экспериментальным данным между переменными в матем тических моделях является регрессионный анализ. Методы р грессионного анализа позволяют в каждом случае установи структуру и параметры модели, связывающей количественную р зультирующую переменную и факторы (исходные) переменные. Kj

ме того, они позволяют проверить адекватность построенной модели.

Рассмотрим случайную величину У, характеризующую некоторые параметры (например, трудоемкость изготовления секции г-го типа в цехе в н/ч или потребную производственную площадь в цехе для изготовления секции и т.п.). Допустим, что У зависит от целого ряда переменных (это мо-

гут быть, например, тип секции, ее масса, габаритные размеры и т.п.). Итак, У - зависимая переменная, а Х1,...,Хт_ независимые переменные, а между ними имеется некоторая функциональная зависимость. Однако из-за влияния различных неучтенных факторов (таких, например, как удобство доступа для сварки стыков и швов, их количества и т.п.), а также помех, наблюдения над У будут в большей или меньшей степени отклоняться. от функциональной зависимости и, в силу этого, зависимость У от XIХт будет стохастической.

Анализ такого рода зависимостей проводят на основе экспериментальных данных по ранее построенным судам. Пусть всего по статистическим данным имеется М опытов, т.е. наборов в исходных статистических данных.

На первом этапе (в первом приближении) можно считать, что меяду У и XI,...,Хт имеется линейная зависимость.

Тогда стохастическую зависимость можно записать в ВВД6

. у1 =ео + 0,сс11 + ...+ б1пор1,п + ;

. уг =в0+9,асг1 + ... +0тзсггп+£г ;

Ум = 0о + 01асМ1 + .-- •

В уравнении 90 - свободный член, а ,...,0^,— но—, известные параметры, которые надо оценить по данным наблюдений, 6^,.- случайные отклонения. Наличие случайных отклонений приводит к тому, что зависимости (у) являются стохастическими.

В общем веде неизвестные параметры определяются уравнением вида

У = К9 + £ .

Для оценки случайных отклонений воспользуемся , методом наименьших квадратов. Согласно этому методу минимизируется сумма квадратов отклонений:

Q (6) в s (угэ0 - e, sc u. - acimf (у - ос8)Т(у -зс9)=> mi п .

Предполагается, что результаты наблюдений (имеемых данных) независимы и погрешности распределяются по закону нормальных отклонений.

Была построена математическая модель, проведена проверка и разработаны программы автоматизированного ■ определения искомых математических моделей. Программы созданы применительно к ПЭВМ, совместимых с IBM PC. С помощью указанных, программ были выполнены расчетные исследования и определены математические модели для планирования и прогнозирования параметров технологической подготовки производства типошх секций корпуса танкеров пр.Г?120 и 15540. По разработанным программам определена трудоемкость сборки, сварки секций, а также формирования корпусов указанных проектов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные в работе исследования позволили сфорцулиро-вать следующие основные результаты и выводы:

1. Анализ программы восстановления Российского флота и конъюнктуры мирового рынка свидетельствует о возрастании в ближайшем будущем количества заказов на крупные и средние суда. Однако, возможности реализации этих заказов на верфях Рос сии весьма ограничены в связи с существенным сокращением количества построечных мест соответствующей мощности. Основным типом построечного места на предприятии крупного и среднего судостроения являются наклонные продольные стапеля.

2. С учетом изложенных выше обстоятельств, в условиях пе рехода к рыночным отношениям в экономике, жесткой конкуренции на рынке судов, существенным снижением их серийности пер востепенное значение приобретает повышение эффективности использования существующих наклонных продольных стапелей npi постройке на них крупных и средних судов.

3. Важными путями повышения эффективности использованю стапелей является выбор наиболее рациональных для ^онкретньс

условий объектов постройки, увеличение выпуска судов с одного стапеля и сокращения продолжительности стапельного периода.

4. Разработаны основы для расчетной оценки возможности постройки крупных судов на стапелях отечественных судостроительных предприятий, учитывающие соотношения размеров стапелей и главных размерений таких судов. Установлено, что исходя из ограничений по ширине стапеля, наибольшая длина строящихся на них крупных судов не может превышать в большинстве случаев 250 м.

5. Разработаны основы математического моделирования процесса формирования корпуса судна на стапеле для расчетного определения выпуска судов с одного стапеля, а также продолжительности стапельного периода. Основы позволяют учитывать конструктивно-технологические особенности судна, способ формирования его корпуса, имеющегося трудового ресурса.

6. Исследованы возможности максимального использования длины наклонных продольных стапелей за счет постройки крупных и средних судов на двух стапельных позициях: целого судна и кормовой оконечности с последующим ее приспуском.

Получены аналитические зависимости и разработаны основные параметры процесса приспуска кормовой оконечности.

7. Созданы научные основы, обеспечивающие возможность центровки валопроводов на стапеле с сохранением ее технологических параметров в допускаемых пределах на плаву, пригодные как для наклонных продольных стапелей, так и для горизонтальных построечных мест. Разработала математическая целевая функция, позволяющая оптимизировать нагрузки на подшипники валопроводов.

8. Разработан метод планирования и прогнозирования параметров постройки'корпусов судов на начальных стадиях -технологической подготовки производства. Математические модели реализованы на ПЭВМ. Модели позволяют значительно ускорить получение необходимых данных.

Большинство полученных в ходе выполнения исследований результатов, в том числе повышения эффективности использования наклонных продольных стапелей за счет применения островного способа формирования корпуса с приспуском кормовой оконечности, назначения параметров процесса приспуска,со-

вертенствования механомонтакных работ, а также прогнозирование параметров постройки корпусов на начальных стадиях технологической подготовки производства внедрены на ГП "Адмиралтейские верфи" при постройке судов различных проектов.

Основное содержание работы опубликовано в следующих работах:

1. ДАВЫДОВ В.Г. Выборурационального стапельного периода по-

стройки танкеров на продольном наклонном стапеле// Технология судостроения. 1992, № 2. С.З-б.

2. ДАВЫДОВ В.Г., АЛЕКСАНДРОВ В.Л., ЛАРИН Б.В. Развитие пред-

приятия "Адмиралтейские верфи" в программе возрождения Российского флога//Судостроение. 1993, № 12. С.164-167.

3." ДДВВД03 В.Г. Ускорение начальной стадии подготовки произ-

водства на основе использования математических моделей прогнозирования его параметров// Совершенствование конструкций корпусов судов: Сб.трудов. 1993. №23. С.47-57,

4. АЛЕКСАНДРОВ В.Л., АНТОНОВ В.М., ДАВЫДОВ В.Г. Оптимизация

технологических параметров центровки валопроводов с учетом деформации KopiycaJ/- Совершенствование конструкций корпуса судов: Сб.тр.НТО. 1993. Г» 23. С.17-23.

5. ДАБВДОВ В.Г. Определение стапельного периода постройки

судов^У Судостроительное производство: Сборник. 2 ctj I9S3. В печати.

Издательский центр СПбГЫТУ Зак.290 Тир.100