艦艇特種設備巨型總段安裝與浮態安裝研究

樓根銓

(江南造船(集團)有限責任公司， 上海 201913)

?

艦艇特種設備巨型總段安裝與浮態安裝研究

樓根銓

(江南造船(集團)有限責任公司， 上海 201913)

摘要在艦艇建造實踐中，隨著造船技術的進步，特別是區域造船技術、精度測量和控制技術的研究和應用，出于縮短建造周期、提高船廠核心資源利用效率的考慮，在設備納期允許的情況下，艦艇特種設備安裝開始由傳統的在船臺或塢階段向總段或巨型總段階段前移。而在設備納期不能滿足的情況下，艦艇特種設備安裝又不得不后延到下水后的碼頭階段在浮態下完成。該文介紹了艦艇特種設備巨型總段安裝和浮態安裝兩種新方法的研究和應用情況，對于按期優質完成艦艇建造任務具有重要參考價值。

關鍵詞艦艇特種設備總段安裝浮態安裝

0前言

大型水面艦艇的武器、傳感器眾多，這些特種設備的安裝精度包括水平度、艏艉線平行度等指標要求高，是保證武器系統射擊精度的重要一環。艦艇一般在船臺或船塢階段結構較為完整時進行特種設備安裝。特種設備安裝包括基座的定位、裝焊、加工、測量及設備的安裝、驗收等環節，占用船臺或船塢周期較長。

區域造船技術[1]和精度測量與控制技術的發展，使特種設備安裝模式發生了變化。部分特種設備安裝逐步前移到總段或巨型總段階段。另外，由于新型號新研制特種設備較多，部分設備納期有時難以滿足在總段階段、船臺或船塢階段安裝。因此為保障型號研制進度，有些設備安裝只有后延到下水后的碼頭階段在浮態下完成。為此，必須對艦艇特種設備巨型總段安裝與浮態安裝進行工藝創新，確保按期優質完成艦艇建造任務。

1巨型總段階段安裝

1.1傳統安裝程序

從特種設備安裝精度和對基座的安裝要求來說，可分為高精度設備、特殊要求和一般要求設備等類別。高精度設備包括基準類如基準平臺、激光慣導和方位基準鏡以及跟蹤雷達和艦炮等；特殊設備包括斜陣面基座等。常規安裝方式是在船臺或船塢階段開展基座和設備的安裝。一般安裝程序[2]為：基座制造→初加工→(主船體大合攏后)上船定位→裝焊→測量→機加工→基座提交→設備吊裝、安裝→驗收。

1.2巨型總段階段安裝程序

巨型總段階段基座和設備的安裝有如下三種程序：

(1) 基座制造→初加工(留外場機加工余量)→(總段或巨型總段形成)上總段定位→裝焊→(大合攏后)測量→機加工→基座提交→設備吊裝、安裝→驗收；

(2) 基座制造→機加工(留外場少量特定加工余量)→(總段或巨型總段形成)上總段定位→裝焊→(大合攏后)測量→精(或不)加工→基座提交→設備吊裝、安裝→驗收；

(3) 基座制造→機加工(留外場少量特定加工余量)→(大合攏后)上船定位→裝焊→測量→精(或不)加工→基座提交→設備吊裝、安裝→驗收。

采用第一種程序可提高特種設備基座在巨型總段的舾裝率，但在大合攏后需投入大量精力開展機加工等后續工作；采用第二種程序在提高總段舾裝率基礎上，可有效減少其在大合攏后的施工工作量，但前提是必須有可行的船體大合攏精度的控制方法；采用第三種程序可明顯提高費效比，是目前積極推進的施工法。

1.3一次定位安裝

特種設備安裝應以一次定位安裝與交驗為方向。一次定位安裝與交驗是通過系統、全面地分析，并制訂實現一次定位安裝的精度分配原則和過程控制指標要求(體系)，確保基座精度主要通過內場的不同階段按照分級指標要求，完成各個階段的加工和檢驗，取消大型鏜排上艦的復雜工序，實現基座的一次定位安裝。

總段對接精度和船體變形控制水平制約著高精度特種設備在巨型總段階段的一次定位安裝。為此，需要從總段對接誤差、設備及基座安裝誤差、基于總段安裝的基座和設備定位安裝時機，以及船體變形對設備安裝精度影響等方面分析入手，結合系統工程和誤差分析理論，采用構造精度鏈的方法建立總段對接精度模型。從控制總段對接精度角度入手，提出船體對接中各處精度預報和確定設備安裝時機的技術方案。然后通過制訂合理的變形控制工藝措施，以實現高精度特種設備的基座在巨型總段階段的定位安裝[3]。

2浮態安裝

2.1浮態安裝程序

浮態安裝是將部分設備安排在碼頭或港池(浮態下)進行安裝。浮態安裝程序有如下兩種：

(1) 基座制造→機加工(留外場少量特定機加工余量)→(下水后浮態)上船定位→裝焊→測量→精(或不)加工→基座提交→設備吊裝、安裝→驗收；

(2) 總段階段或船臺、船塢階段完成基座工作并提交，設備吊裝、安裝和驗收在浮態下進行。

2.2浮態下基座的定位、測量及加工方法

(1) 浮態測量的環境要求。

控制艦的浮態狀態(縱、橫搖)，選擇合適的測量儀器和施工時機，以克服環境因素帶來的不利影響。浮態測量有以下要求：艦的縱橫搖<1°，搖擺頻率≤5 Hz，初始傾斜角<0.8°；測量工作在陰天或夜間(氣溫不低于5℃，不高于40℃)并在平潮時進行；測量過程中避免振動作業，被測量基座附近無焊接等作業。

(2) 基座的定位與測量方法。

首先要確定定位與測量基準；其次，必須從內場開始就對基座制造和機加工后的基座提出滿足上艦定位的具體要求，確定基座定位方法和精度測量方法，對其進行精確測量。

水平度的檢測：在浮態下，采用電子差分儀是進行水平度動態檢測的較好選擇。如某電子差分儀測量，其適用范圍最大傾角3°；精度指標為單測時讀數的1%，差分時讀數的2%。測量精度滿足設備安裝技術要求與儀器的測量誤差(精度等級)。

艏艉線對準檢測：在浮態時設備艏艉線與艦艏艉線基準的對準，是通過點對點測量達到線對準的，研制滿足在浮態下使用的測量工裝(如光學瞄準系統和測微系統專用工裝，如圖1所示)，通過實際計算即可完成艏艉線對準測量。

圖1　直角讀數顯微目鏡原理示意圖

(3) 浮態下基座機加工方法。

由于常規機加工設備較難在浮態下進行邊加工邊調整測量水平，必須結合現場的實際施工條件，盡可能提高浮態下基座定位、裝焊的準確性，減少外場機加工的工作量。浮態下可研制專用的加工設備，如可在機械工作滑臺上安裝立柱，在立柱上安裝銑削動力頭進行加工，最后用手工拂磨修正。

2.3浮態下設備安裝方法

對水平安裝精度大于3′、艏艉線精度不小于3′的特種設備基座，采用電子差分水平儀結合艏艉線專用測量工裝就可在浮態下完成定位安裝與交驗。相對應的除了部分精度要求特別高的設備之外，通過二維和三維方向精度的調整控制，絕大多數特種設備都能在艦可控浮態狀態下實施安裝。

以某照射器基座定位和設備安裝為例，重點對比其在浮態下施工過程的水平度檢測數據(基座的水平度指標≤5′，天線安裝后水平度指標≤6′)。

浮態下照射器基座定位各階段的測量數據如表1所示。

表1　照射器基座各裝焊階段的測量數據

照射器安裝后的精度測量數據如表2所示。

表2　照射器浮態下安裝水平度測量數據

在干船塢狀態下對照射器進行了水平度的復測，數據如表3所示。

表3　照射器(干船塢狀態下)水平度測量數據

通過對比照射器基座及設備在不同階段下的測量數據，表明基座及設備的安裝符合施工圖紙和工藝文件要求，浮態下基座定位及設備安裝完全滿足艦艇建造要求。浮態下基座定位及設備安裝也應以一次定位安裝為方向。

參考文獻

[1]黃浩.船體工藝手冊(第三版)[M].北京：國防工業出版社，2013.

[2]樓根銓，孫明，朱煜.特種設備安裝程序優化設計[J].江南集團技術，2000(4)：23-27.

[3]樓根銓.總段對接精度及船體變形對設備安裝精度影響分析研究[C]//上海市造船工程學會優秀學術論文集，2009-2010.

作者簡介：樓根銓(1963-)，男，研究員，研究方向為艦船設計與建造。

中圖分類號U671

文獻標志碼A

Research of Naval Ship Special Equipment Installation in Block Phase and Dock Phase

LOU Gen-quan

(Jiangnan Shipbuilding(Group) Co., Ltd., Shanghai 201913， China)

AbstractIn the practice of the naval ship construction, with the progress of shipbuilding technology, especially in the application and research of regional shipbuilding, precision measurement and control technology, in order to shorten the construction period, the utilization efficiency of core resources in the shipyard was improved, installation of special equipment is changed from dock phase to block phase when the equipments receive on schedule. On the opposite, the installation of special equipments may be postponed to the port phase. Research and application of special equipments installation in both block phase and port phase were introduced. Achievements are useful to finish naval ship construction in time.

KeywordsNaval shipsSpecial equipmentsBlock phase installationPort phase installation