船舶特種設(shè)備安裝精度問題研究

(泰州口岸船舶有限公司　江蘇　泰州　225300)

對(duì)于船舶整體系統(tǒng)而言，各類特種設(shè)備的安裝精度的重要性不言而喻。如果不能夠有效控制特種設(shè)備的安裝精度等技術(shù)指標(biāo)，則會(huì)導(dǎo)致整體設(shè)備系統(tǒng)不滿足裝船要求，進(jìn)而導(dǎo)致各類設(shè)備拆卸后重新進(jìn)安裝，從而極大增加船舶制造的制造周期以及制造成本。因此，有效控制船舶特種設(shè)備安裝精度，對(duì)于提升船舶整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)成本具有重要意義。

一、影響特種設(shè)備安裝精度的因素

1.設(shè)計(jì)方面的因素

特種設(shè)備是將船體梁作為剛性體，依據(jù)船體梁的尺寸及位置進(jìn)行安裝的。并且在特種設(shè)備安裝過程中，認(rèn)為船體梁結(jié)構(gòu)是滿足相關(guān)要求的。如果船體梁平行度、尺寸不滿足要求，則會(huì)導(dǎo)致特種設(shè)備安裝基準(zhǔn)發(fā)生偏差，最終導(dǎo)致安裝精度受到影響。事實(shí)上，船體梁在船舶制造、下水等過程中均會(huì)因?yàn)槭艿酵饨巛d荷而發(fā)生彎曲變形，而這些彎曲變形很難在設(shè)計(jì)中予以系統(tǒng)考慮。這就導(dǎo)致安裝設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行特征設(shè)備的安裝，會(huì)導(dǎo)致安裝基準(zhǔn)的平行度不滿足要求，影響安裝精度。

2.安裝工藝和施工方面的因素

(1)特種設(shè)備船體中心線標(biāo)定誤差。船體中心線是進(jìn)行特種設(shè)備安裝必不可少的基準(zhǔn)參考，而中心線標(biāo)定受到標(biāo)定技術(shù)、標(biāo)定時(shí)間、技術(shù)人員人為操作誤差等諸多因素的影響。

(2)基準(zhǔn)檢驗(yàn)平臺(tái)安裝后產(chǎn)生形變。對(duì)于特種設(shè)備安裝而言，每一道工序的前后順序極為重要，若安裝時(shí)機(jī)不科學(xué)，就可能會(huì)帶來誤差。檢驗(yàn)平臺(tái)安裝后，在基準(zhǔn)平臺(tái)附近仍然有各種焊接、切割、設(shè)備安裝等工序操作，就會(huì)導(dǎo)致檢驗(yàn)平臺(tái)產(chǎn)生形變。

(3)基座設(shè)備位置產(chǎn)生的誤差。考慮到保證特種設(shè)備安裝后能夠有效融入到船體系統(tǒng)，特種設(shè)備安裝首先要考慮與船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)中。而船體結(jié)構(gòu)本身的安裝誤差以及安裝后內(nèi)應(yīng)力帶來的形變誤差都會(huì)傳遞到特種設(shè)備的基座，最終對(duì)特種設(shè)備安裝產(chǎn)生誤差影響。

(4)平面加工及檢測設(shè)備帶來的誤差。由于特種設(shè)備安裝平面加工設(shè)備多為廠家自己制造，存在精度低，故障率高等多種問題，無法迎合相應(yīng)的加工精度要求。此外，進(jìn)行安裝精度檢測的設(shè)備多為人工操作，在外界不良環(huán)境、檢測人員水平不過硬等不利條件的作用下，很容易導(dǎo)致精度測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不高。

(5)施工引起的誤差。設(shè)備安裝施工人員本身技術(shù)水平較低，對(duì)于相關(guān)安裝技術(shù)要求不夠熟悉，不能夠安裝技術(shù)人員的要求進(jìn)行施工安裝，很容易導(dǎo)致安裝精度不符合技術(shù)要求。

(6)技術(shù)圖紙及工藝要求不科學(xué)。指導(dǎo)特種設(shè)備安裝的技術(shù)圖紙不合理，不能夠有效考慮實(shí)際施工過程要求。施工工藝不合理，導(dǎo)致實(shí)際施工與工藝要求不一致，導(dǎo)致設(shè)備安裝誤差較大，甚至于導(dǎo)致特種設(shè)備無法進(jìn)行安裝。

二、特種設(shè)備安裝精度的控制措施

1.特種設(shè)備艏艉基準(zhǔn)線標(biāo)定

通過采取有效的措施對(duì)特種設(shè)備艏艉基準(zhǔn)線標(biāo)定進(jìn)行確定，確保其精準(zhǔn)度能夠作為特種設(shè)備安裝的基準(zhǔn)線，以保證特種設(shè)備的安裝精度。

(1)確定最佳的安裝時(shí)機(jī)。在確定艏艉基準(zhǔn)線時(shí)需要將其與船體中心線二次標(biāo)定結(jié)合起來進(jìn)行標(biāo)定。二次標(biāo)定則是在船舶主體結(jié)構(gòu)及上層建筑裝焊接完成后進(jìn)行的。通過船體中心線二次標(biāo)定，可以確保艏艉基準(zhǔn)線能夠?yàn)樘胤N設(shè)備安裝提供精確的參考。

(2)在艏艉基準(zhǔn)線標(biāo)定完成后，應(yīng)該將基準(zhǔn)線作為所有特種設(shè)備安裝的核心參考標(biāo)準(zhǔn)，即在此基準(zhǔn)線的基礎(chǔ)上進(jìn)行各類特種設(shè)備的安裝，并根據(jù)基準(zhǔn)線對(duì)設(shè)備安裝情況進(jìn)行衡量。

(3)對(duì)于有特殊基準(zhǔn)要求的艙室，其特種設(shè)備安裝精度可以采取陀螺經(jīng)緯儀進(jìn)行標(biāo)定。

2.基準(zhǔn)檢驗(yàn)平臺(tái)安裝

為保證基準(zhǔn)檢驗(yàn)平臺(tái)安裝精度要求，應(yīng)該對(duì)影響平臺(tái)安裝的各類因素進(jìn)行有效的控制。應(yīng)綜合考慮平臺(tái)自身的內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的形變、基準(zhǔn)檢驗(yàn)平臺(tái)附近的結(jié)構(gòu)施工是否結(jié)束，其他設(shè)備安裝狀態(tài)、艏艉基準(zhǔn)線標(biāo)定等多種情況，進(jìn)而有效保證基準(zhǔn)檢驗(yàn)平臺(tái)安裝精度能夠符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.采取反變形工藝措施

就基座平面加工完成后，由于船體其他結(jié)構(gòu)施工、船體試水等條件而導(dǎo)致基座平面受到外界沖擊載荷而產(chǎn)生的形變。技術(shù)人員可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬分析，綜合考慮外界因素帶來的形變量，在基座水平加工時(shí)進(jìn)行反變形工藝操作，施加一個(gè)反變形量。通過這個(gè)反變形量，來修正外界載荷對(duì)基準(zhǔn)平面帶來的形變影響。反變形量的施加，要綜合考慮特種設(shè)備的安裝精度能發(fā)滿足整體精度要求。此外，在進(jìn)行反變形工藝實(shí)施時(shí)，同樣需要考慮船體整體環(huán)境、施工條件等多種因素，以科學(xué)合理使用反變形工藝，并將其效能發(fā)揮到最大。

4.選用專用的加工和檢測設(shè)備

(1)平面加工機(jī)床。考慮到目前國內(nèi)船舶制造企業(yè)多選用走削式或銑銷式的機(jī)床進(jìn)行基座平面加工，而這兩種機(jī)床均存在諸多問題。可以選用結(jié)構(gòu)緊湊、輕便、加工精度高、易操作的環(huán)形平面銑床，同時(shí)根據(jù)基座平面的面積進(jìn)行相應(yīng)規(guī)格的選取。

(2)水平測量設(shè)備。針對(duì)人工操作并進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄的傳統(tǒng)測量設(shè)備具有誤差大的問題，可以選取精度水平較高、自動(dòng)化程度高、受外界環(huán)境影響小的數(shù)字化電子水平儀作為水平測量設(shè)備進(jìn)行精讀測量。這一測量設(shè)備具有精度等級(jí)高、操作方便、數(shù)據(jù)讀取與記錄高效、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)行各基準(zhǔn)的水平度的測量。

(3)平面檢測設(shè)備。選用高精度精光測量系統(tǒng)來檢測特種設(shè)備基座的安裝平面度，已達(dá)到提升測量精度的目的。相比較傳統(tǒng)測量系統(tǒng)，高精度精光測量系統(tǒng)具有測量精度高、測量數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示、操作簡單輕便方便，尤其是在復(fù)雜基準(zhǔn)面平面測量方面具備較好的適應(yīng)性。

(4)機(jī)械零位標(biāo)定輔助設(shè)備。可選取電視瞄星儀取代光纖瞄星儀進(jìn)行機(jī)械零位標(biāo)定的輔助設(shè)備。電視瞄星儀具有捕捉視場廣闊、觀察視野清晰明了，能夠大幅度提升瞄星的可靠性，有效降低乃至避免因操作人員人為因素帶來的誤差，增強(qiáng)測量的準(zhǔn)確度。同時(shí)，電視瞄星儀能夠克服光纖瞄星儀因反復(fù)循環(huán)使用帶來的觀察視野模糊等問題。同時(shí)，該設(shè)備環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，在外界電磁干擾較強(qiáng)的環(huán)境下依然可以有效工作。

三、結(jié)論

就當(dāng)前實(shí)際而言，船舶制造業(yè)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)普遍采取在解算設(shè)備上進(jìn)行初始數(shù)值設(shè)定，并在特種設(shè)備安裝過程中進(jìn)行動(dòng)態(tài)誤差修正的方法來降低安裝誤差，增強(qiáng)安裝的可靠性。而我國船舶制造企業(yè)受制于技術(shù)條件及相關(guān)規(guī)定，無法達(dá)到發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)，只能夠通過在安裝過程中嚴(yán)格控制相關(guān)環(huán)境來保證安裝精度符合要求。鑒于此，船舶制造企業(yè)需要嚴(yán)格控制影響特種設(shè)備安裝精度的因素，對(duì)可能影響安裝精度的環(huán)境進(jìn)行強(qiáng)有力的控制，不斷汲取相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，控制我國船舶特種設(shè)備安裝精度，逐漸提升我國船舶制造業(yè)的綜合技術(shù)水平。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王東濤，孫明，張偉祥，呂立軍.船舶特種設(shè)備安裝精度影響因素淺析[J].機(jī)電設(shè)備，2011，28(02):25-27.

[2]趙振華，楊宇超，童代俊，等.海洋科考船特種設(shè)備裝船要素研究[J].船舶，2017，28(s1):82-91.

[3]吳璠，劉曉榮，孫曉磊，等.提高特種設(shè)備水平基座安裝精度的研究[J].滬東中華技術(shù)情報(bào)，2014(3):20-22.