Курников А.С. Технология судоремонта : курс лекций

Подождите немного. Документ загружается.

рудования и производственных площадей, уменьшение числа вспомога-

тельных рабочих, сокращение длительности производственного цикла.

Эти преимущества поточного производства дает специализация рабо-

чих мест, сокращение затрат времени на вспомогательные и обслужи-

вающие операции, на переналадку оборудования.

1.17.10. Совершенствование технологии судоремонта,

внедрение новой техники, механизация производства и труда

В системе речного транспорта для

совершенствования процесса судо-

ремонта необходимо развивать:

– методы безразборной диагностики механизмов и внедрение приборов

неразрушающего контроля при дефектации корпусных конструкций, дета-

лей и узлов дизелей и другого оборудования;

– применение при ремонте корпусов секционной замены дефектных

участков, безударной правки и гибки элементов набора и обшивки, ис-

пользование стеклопластиков и клеевых композиций;

–

механизированные способы сварки, наплавки и резки как в цехах,

так и на судах, в доках, на открытых площадках, применение прогрессив-

ных сварочных материалов;

– трубопроводное производство с использованием приборов неразру-

шающего контроля при дефектации труб, специальных стендов и станков

для заготовки, гибки и обработки труб, внедрение новых способов анти-

коррозионной защиты

трубопроводов. Перенесение основного объема

трубопроводных работ в цеховые условия в связи с агрегатированием су-

довых систем по функциональному признаку;

– современные методы восстановления изношенных деталей – гальва-

нопластики, металлизации, плазменного напыления и т.д.;

– использование ротационных резцов, алмазного инструмента, уни-

версально-сборочной и переналаживаемой оснастки при механической

обработке деталей;

– технологические процессы

механической обработки путем прибли-

жения заготовок к окончательной форме деталей;

– сборочные процессы путем организации специализированных рабочих

мест по типовым проектам научной организации труда;

– комплексную механизацию доковых и слиповых работ – внедрение

агрегатов по демонтажу и сборке винторулевых комплексов судов, уста-

новок для механизированной очистки, грунтовки и окраски корпусов, пе-

реносных станков

и приспособлений для обработки на месте соединений

гребных и рулевых устройств и т.д.;

– механизацию перегрузочных работ и вспомогательных операций,

внедрение механизированного инструмента для слесарно-монтажных,

трубопроводных, малярных и других работ;

– внедрение манипуляторов (роботов) на отдельных видах работ,

станков с числовым программным управлением, роботизированных ком-

плексов, гибких производственных систем.

2. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА КОРПУСОВ СУДОВ

2.1. Прогнозирование объемов ремонта корпуса судна

Наиболее неблагоприятной особенностью судоремонтного производ-

ства является неопределенность объема и номенклатуры ремонтных ра-

бот, сохраняющаяся даже при планово-предупредительных работах. Это

существенно сужает возможность подготовки производства, приводит к

снижению производительности труда и к росту продолжительности ре-

монтных работ. Подобную ситуацию можно предотвратить только на ос-

нове достаточно точного прогноза и учета

содержания каждого планового

вида ремонта.

Применительно к корпусам судов прогнозы должны в первую очередь

давать ответы на вопросы о расположении, видах и параметрах дефектов,

подлежащих исправлению при очередном ремонте судов. Поскольку воз-

никновение и развитие эксплуатационных дефектов судовых корпусных

конструкций зависит не только от систематических, но и от множества

случайных

факторов, основой прогнозирования должен стать математиче-

ский анализ статистических данных о дефектах корпусов однотипных или

близких по конструктивным признакам и условиям эксплуатации судов.

Основой статистического прогнозирования являются номенклатура и

границы участков корпусных конструкций, в пределах которых дефекты

повторяются с одинаковой или примерно одинаковой периодичностью, и

для каждого из этих участков устанавливается

частость образования дефек-

тов. Затем прогнозируется содержание программы ремонта корпусов судов.

Для наглядности и удобства анализа все сведения о дефектах реко-

мендуется отмечать на чертежах растяжек элементов судов.

Вначале определяется частость случаев ремонта судна по дефектам:

(2.1)

где N

– количество случаев ремонта;

– количество обследуемых судов (объем выборки).

Затем вычисляют частость попадания дефектов, вызывающих ремонт

конструкций, по районам корпуса как по высоте, так и по длине:

(2.2)

где

– количество случаев ремонта i-го района корпуса.

На последнем этапе разбивают частость случаев ремонта в зависимо-

сти от срока эксплуатации.

В заключение все полученные сведения по дефектам заносятся в таблицу:

Таблица 2.1

Частость ремонта корпуса судна проекта …

Возраст судна, год

Район рас-

положения

по высоте

Район

располо-

жения по

длине

до 10 11…15 16…20 21…25 26…30 31…35

Прогнозирование износов проводится на период эксплуатации до сле-

дующего среднего ремонта. Скорость износа, мкм/год, любого элемента

можно определить по выражению:

ср

эл

1000⋅∆

= ,

(2.3)

где

∆S

ср

– уменьшение толщины связи, мм;

Т – время службы судна до предстоящего ремонта, лет.

Эта формула не совсем точная, если учесть неравномерность коррози-

онного износа по годам службы – вначале идет более интенсивный износ

(первые 2–3 года), а затем он стабилизируется. Для судов типа «река-

море» скорость износа зависит от срока нахождения в

соленой воде.

Для речных судов И

эл

колеблется в пределах 10…300 мкм в год.

Данные прогноза используют в первую очередь для назначения мето-

дов ремонта корпусных конструкций, при этом надо учесть следующие

требования:

1) коэффициент использования металла заготовок должен быть не

ниже 0,8;

2) новые детали следует по возможности укрупнять – это дает сниже-

ние объема и трудоемкости пригоночных и сварочных

работ;

3) размеры заменяемых участков ограничиваются пределами подъем-

ных средств и удобства монтажа.

Прогноз используется также для подготовки технической и технологиче-

ской документаций, плазовых данных и средств технического оснащения

ремонтных работ, для составления и корректировки графиков ремонта.

Статистический анализ позволяет, кроме того, выявлять закономерно-

сти изменения технического состояния судовых конструкций в

зависимо-

сти от их характеристик, возраста и условий эксплуатации.

2.2. Способы повышения ремонтопригодности корпусов судов

Способы повышения ремонтопригодности:

1. Уменьшение дополнительных затрат металла на ремонт корпусов

судов.

2. Повышение ремонтной технологичности корпусных конструкций:

– обеспечение доступа к потенциальным объектам ремонта;

– упрощение обводов и применение однородного набора и унифици-

рованных конструктивных элементов;

– освобождение, по возможности, конструкции с повышенной вероят-

ностью ремонта от насыщения;

– применение изоляции, обеспечивающей пожарную безопасность

при

сварке;

– разработка и применение таких связей и соединений потенциальных

объектов ремонта со смежными конструкциями, при которых упрощается

и облегчается их демонтаж и монтаж.

2.3. Определение плазовых данных для ремонта корпуса

Под плазовыми данными для ремонта корпуса судна понимаются све-

дения о размерах и форме ремонтируемых деталей и корпусных конст-

рукций.

Плазовые данные требуются:

– при замене элементов корпуса – для изготовления новых деталей и

узлов, а также секций и сборочно-сварочных постелей; для монтажа но-

вых деталей и конструкций на судне;

–

в случае подкрепления ослабленных конструкций для изготовления

подкрепляющих связей;

– при станочной правке демонтированных конструкций –для контроля

формы последних, их монтажа на судне после правки и изготовления де-

талей взамен удаленных;

– в случае правки деформированных конструкций по месту – для кон-

троля формы исправляемых конструкций и изготовления деталей взамен

удаляемых при правке

Плазовые данные в условиях судоремонтного предприятия могут

быть получены:

из таблиц плазовых ординат;

с натурного или масштабного плазового чертежа, построенного на

практических шпангоутах;

с теоретического чертежа;

путем обмеров корпусных конструкций на ремонтируемом судне.

Если относительная кривизна обводов f/l (отношение стрелки прогиба

к длине хорды) не превышает 1/50, допускается использовать в

качестве

исходных данных конструктивные и рабочие чертежи.

Плазовые данные представляются в следующих формах:

для вырезки деталей из плоских заготовок – карты раскроя заготовок,

плазовые эскизы и таблицы, а в случае применения газорезательных ма-

шин – копир-чертежи или программы;

для контроля формы деталей при гибке или правке – шаблоны и каркасы;

при контроле рабочих обводов сборочно-сварочных постелей – таб-

лицы или рейки ординат обводов, шаблоны лекальных

сечений;

для разметки контура вновь изготавливаемых секций и подлежащих

ремонту участков корпуса – плазовые эскизы и рейки.

При определении плазовых данных о размерах, форме и пространст-

венном положении ремонтируемых конструкций необходимо в пределах

всего участка конструкции выбрать единую систему координат и базовых

плоскостей, от которых производится отсчет всех размеров.

Шаг задания ординат

лекальных обводов зависит от отношения f/l:

1) f/l ≤ 1/50 – 3 точки с шагом не более 1200 мм;

2) 1/50 ≤ f/l ≤ 1/25 – 5 точек с шагом не более 1200 мм;

3) 1/25 ≤ f/l ≤ 1/10 – 7 точек с шагом не более 1200 мм;

4) f/l > 1/10 – 9 точек с шагом не более 1200 мм.

Ординаты и шаблоны для

контроля лекальных сечений постелей

должны разрабатываться с учетом толщины их обшивки (толщина откла-

дывается наружу от теоретических обшивок).

Плазовые данные для вырезки криволинейных деталей из плоских за-

готовок разрабатываются путем развертки на плоскость листов и растяж-

ки балок набора. Развертка листов, имеющих цилиндрическую или кони-

ческую кривизну, должна производиться графическим методом

Егорова, а

листов, имеющих более сложную кривизну, – графическим методом гео-

дезических линий.

При отсутствии плазовых эскизов данные при судоремонте можно по-

лучить с помощью обмеров конструкций на судах. Обмеры могут произ-

водиться с применением шланговых ватерпасов и отвесов, координатоме-

ров, оптических и электронно-оптических приборов. В качестве техноло-

гической оснастки

при этом используются рейки и шергели, шаблоны и

каркасы.

В тех случаях, когда с помощью обмеров требуется получить плазо-

вые данные о деформированных участках корпуса, используется один из

двух приёмов:

1) обмеры таких же, но неповрежденных конструкций на том же суд-

не (другой борт) или на других судах того же проекта;

2) обмеры обводов корпуса в районах, прилегающих к деформирован-

ному участку, графическим или расчетным способами с воспроизведени-

ем обводов поврежденной конструкции при условии их плавного сопря-

жения со своими продолжениями.

2.4. Методика назначения припусков при изготовлении элементов

корпусных конструкций

Важнейшим технологическим качеством новых элементов, изготавли-

ваемых при ремонте корпусных конструкций, является собираемость, то

есть пригодность к соединению между собой и со старыми элементами

корпуса.

При определении размеров вновь устанавливаемых элементов кор-

пусных конструкций, изготовлении этих элементов и подготовке сопря-

гаемых с ними участков корпуса к монтажу неизбежно образуются и на

капливаются систематические и случайные технологические отклонения.

Компенсация этих отклонений заключается во введении припусков на

размеры элементов. Припуском называется временное увеличение разме-

ра на величину, достаточную для компенсации его возможного сверхнор-

мативного уменьшения при изготовлении и монтаже деталей.

В зависимости от назначения и времени удаления различают припус-

ки на обработку, сборочно-

сварочные и монтажные. Припуски определя-

ются из расчета технологических размерных цепей. По результатам рас-

чета принимают решение о мерах по предупреждению сверхнормативных

отклонений контролируемых параметров и при необходимости – о введе-

нии, размерах и времени удаления припусков.

Припуск определяется как

HВi

∆∆

−

(2.4)

где

В∆

– нормативный допуск на увеличение i-го параметра, мм;

Н∆

– нормативный допуск на уменьшение i-го параметра, мм.

Фактически припуск – это поле допуска замыкающего звена (замы-

кающим является звено, для которого ведется расчет размерной цепи).

Расчет припуска рассмотрим на примере вварки вставки (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Пример расчета припуска

Определим возможные размеры замыкающего звена Б

∆

размерной це-

пи, то есть величины зазора между торцом ребра жесткости и плоскостью

шпангоута. С учетом допустимых отклонений размеров Б

они будут равны:

– расстояние от шпангоута до кромки полотнища;

/2 – зазор между кромками двух полотнищ;

/2 – усадка полотнища 1 из-за сварки;

–

– выход ребра жесткости за кромку полотнища.

Номинальный размер замыкающего звена будет равен:

∆ном

= Б

+ Б

– Б

(2.5)

Для определения поля допуска замыкающего звена найдем мини-

мальный и максимальный размеры:

∆min

– сумма наименьших размеров увеличивающих звеньев Б

и Б

наибольших размеров уменьшающих звеньев Б

и Б

, то есть:

21min

БББББ −

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−+=

∆

(2.6)

Аналогично

() ()

211max

−−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

+++=

∆

БББББ .

(2.7)

Тогда поле допуска (припуск)

∑

−

∆∆

=+++=−=

4321minmax

ББП

δδδδδ

(2.8)

При ремонте допуски на размеры деталей и конструкций в чертежах

не указываются. Они задаются отраслевыми стандартами и ТТП. Все же

для примера приведем допуски на плоские секции по длине и ширине:

1…6 м – ± 8 мм; 6…10 м – ± 10 мм; >10 м – ± 12 мм.

Для криволинейных секций допуски, естественно, выше. Хотя в прин-

ципе допуски на детали в корпусоремонте не должны зависеть от разме-

ров деталей, так как величина сварочного зазора, которая должна быть

обеспечена в соединении, не связана с этими размерами.

Для нашего примера припуск, мм, на длину вставки будет:

∑

−

=−==

6410

(2.9)

2.5. Обеспечение прочности и жесткости корпусов судов при ремонте

Встречаются три случая.

1. Обеспечение достаточной общей прочности для перевода на базу

ремонта не сильно поврежденного судна. Особенно актуален при повре-

ждении днища или палубы средней части корпуса в результате посадки на

камни или взрыва. Для компенсации в местах ослабления корпуса уста-

навливают временные связи.

Уменьшение момента инерции эквивалентного бруса в

результате

аварии и необходимое усиление его определяется расчетом.

Временное подкрепление днища обусловливают необходимость по-

становки судна в док. Но может быть осуществлена транспортировка по-

врежденного судна без подкрепления прямо в доке.

2. Обеспечение общей прочности сильно поврежденного судна при по-

становке его в док. Проблема является достаточно серьезной. Это вызва-

но

прежде всего тем, что интенсивность реакций опор во много раз пре-

вышает интенсивность сил поддержания, действующих на судно на плаву.

И реакции распределены менее равномерно. Кроме того, в результате ава-

рии судна его корпус может получить значительные остаточные деформа-

ции. Если их не учесть, то большие участки корпуса окажутся неопёрты-

ми и, как следствие, в поврежденных районах корпуса появятся чрезмер-

ные изгибающие моменты. Из-за этого перед постановкой аварийного

судна в док тщательно выполняются замеры стрелок общего изгиба кор-

пуса и подробное водолазное освидетельствование с целью выявления и

оценки местных остаточных деформаций днища, особенно в местах рас-

положения доковых (стапельных) опор

. Стрелки изгиба (упругую линию)

корпуса наиболее точно можно определить с помощью лазера, с пробив-

кой оптической оси на палубе. По результатам установления общей и ме-

стной деформаций корпуса должны быть внесены коррективы в доковый

(стапельный) чертеж судна.

При больших повреждениях днища применяется приварка прочных

несущих кронштейнов к бортам для передачи

части нагрузки от массы

судна на бортовые опоры (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Установка кронштейнов

В процессе ремонта, особенно с применением секционного и блочно-

го способов, многие опоры на стапеле или в доке в районах работ удаля-

ют, что может существенно отразиться на его прочности. Каждое техни-

ческое решение, связанное с перестановкой опор и ослаблением корпуса в

результате вырезки поврежденных и подлежащих замене участков, долж-

но быть обосновано расчетами прочности.

Удаление и перестановка доковых опор может повлиять и на местную

прочность корпуса.

3. Обеспечение прочности при замене элементов корпуса судна на

плаву. Размеры временных вырезов во время ремонта судна следует на-

значать из условия:

≥ [W],

(2.10)

где W

– фактический минимальный момент сопротивления ослаблен-

ного вырезами сечения корпуса судна;

[W] – допускаемый момент сопротивления сечения корпуса судна.

Фактический момент сопротивления рассчитывается с учетом износа

связей корпуса и при исключении из состава сечения удаляемых связей.

Износ учитывают по результатам дефектации.

Наряду с напряжениями, возникающими в связях корпуса в процессе

ремонта, важное практическое значение имеют так называемые остаточ-

ные напряжения после ремонта в старых и замененных связях.

В заключение необходимо

отметить, что при любом ремонте корпуса

судна, связанного с заменой элементов конструкций, необходимо прове-

рять упругую линию корпуса с помощью струны, оптических приборов,

реперных стоек. Изменение максимума стрелки общего прогиба корпуса

во времени ремонта не должно превышать 50 мм от первоначального.

2.6. Дефектация металлических корпусов судов

2.6.1. Организация и методика проведения дефектации

металлических корпусов судов

Общие положения

Дефектация корпусов может выполняться в полном или частичном

объеме.

Дефектация корпусов в полном объеме проводится специальными ко-

миссиями при очередных освидетельствованиях (перед средним и капи-

тальным ремонтами), а также в случаях необходимости при всех остальных

освидетельствованиях. Выполняется в процессе предварительной дефекта-

ции судна на плаву или во время периодического

слипования (докования),

либо в процессе заводского этапа дефектации непосредственно перед нача-

лом ремонта. Результаты дефектации представляются на согласование ин-

спектору Российского Речного Регистра (в дальнейшем – Регистру).

В состав комиссии по дефектации корпусов, назначаемой приказом

предприятия-исполнителя ремонта, входят:

а) представитель технического отдела – председатель, осуществляет

общее руководство работой комиссии, оформляет всю

техническую доку-

ментацию и отвечает за полноту, качество и сроки дефектации;

б) представитель службы судового хозяйства пароходства – замести-

тель председателя, отвечает за планируемую после ремонта оценку техни-

ческого состояния и устанавливаемый объем ремонта;

в) мастер ОТК завода – выполняет замеры параметров дефектов и

оформление технической документации;

г) капитан или механик судна – участвует

в проведении подготови-

тельных работ к дефектации, информирует комиссию о наличии и распо-

ложении дефектов, выполняет их замеры;

д) производственный мастер завода – организует выполнение подго-

товительных работ к дефектации, проводит осмотр и замеры параметров

дефектов.

Перед первым средним ремонтом после постройки судна и при отсут-

ствии видимого износа замеры остаточных

толщин связей корпуса могут

не производиться.

Дефектация корпусов в частичном объеме проводится между средни-

ми ремонтами (перед промежуточными видами ремонта) и выполняется

администрацией судна и владельцем флота для проверки правильности

включения в ремонтную ведомость дефектов, требующих устранения. В

необходимых случаях к частичной дефектации привлекается представите-

ли производственного цеха, ОТК и Регистра