船体装配

船体的基本结构船体由甲板、侧板、底板、龙骨、旁龙骨、龙筋、肋骨、船首柱、船尾柱等构件组成。实际船舶的船体结构是十分复杂的，而舰船模型的船体结构简单。舰船模型船体结构参照下图龙骨龙骨是在船体的基底中央连接船首柱和船尾柱的一个纵向构件。它主要承受船体的纵向弯曲力矩，制作舰船模型时要选择木纹挺直、没有节子的长方形截面松木条制作。旁龙骨旁龙骨是在龙骨两侧的纵向构件。它承受部分纵向弯曲力矩，并且提高船体承受外力的强度。舰船的旁龙骨常用长方形截面松木条制作。肋骨肋骨是船体内的横向构件。它承受横向水压力，保持船体的几何形状。舰船模型的肋骨常用三合板制作。龙筋龙筋是船体两侧的纵向构件。它和肋骨一起形成网状结构，以便固定船侧板，并能增大船体的结构强度。舰船模型的龙筋通常也由长方形的松木条制作。船壳板船壳板包括船侧板和船底板。船体的几何形状是由船壳板的形状决定的。船体承受的纵向弯曲力、水压力、波浪冲击力等各种外力首先作用在船壳板上。舰船模型的船壳板可以用松木条、松木板拼接粘结而成。舭龙骨有些船体还装有舭龙骨，它是装在船侧和船底交界的一种纵向构件。它能减弱船舶在波浪中航行时的摇摆现象。舰船模型的舭龙骨可以用厚0.5～1毫米的铜片或铁片制作。船首柱和船尾柱船首柱和船尾柱分别安装在船体的首端和尾部，下面同龙骨连接，它们能增强船体承受波浪冲击力和水压力，还能承受纵向碰撞和螺旋桨工作时的震动。船体部件装配教学要求：了解船体预装配的工艺装备内容；理解船体部件装焊过程；掌握胎架设计方法。重点:胎架设计、部件装焊。难点：有斜升基面的胎架设计。教学内容：船体装配工艺随着造船材料和连接技术的发展而变化，目前的钢质船舶焊接船体的装配过程，大致由下列4个步骤组成：1.将各个船体零件装配焊接成船体部件。2.由船体零件和部件装配焊接成各种船体分段或总段。3.由平面分段、曲面分段和零、部件装焊成大型立体分段或总段。4.在船台上(或造船坞内)将分段、大型立体分段和总段组装成整个船体。前3个步骤通常称为船体结构预装配工艺。所谓船体零件是指经号料、加工后可供装配的船体构件，如肋骨、横梁、肋板、外板等。船体部件是指两个或两个以上的船体零件装焊成的组合件。如各种焊接T型梁、肋骨框架、尾柱、舵、带缆桩等。船体分段是由船体部件和零件组合而成的一部分船体，它又可分为平面分段、曲面分段、半立体分段、立体分段和大型立体分段。平面分段有隔舱壁、甲板、围壁等分段；曲面分段有舷侧、单层底、舭部等分段；立体分段有双层底、上层建筑、甲板室、边水舱、首部、尾部等分段；半立体分段则介于平面、曲面分段和立体分段之间，如舷侧带甲板边板、舷侧带部分隔舱壁、甲板带半高围壁等分段。船体总段是由船体分段、部件和零件组合而成的具有一定长度的船体环形封闭体；大型立体分段类似于船体总段。第一节船体预装配的工艺装备船体结构预装配焊接主要指船体部件、分段和总段的制造。在制造时，除了装配操作时需要使用的工具与设备外，还必须配置便于进行画线、装配定位、焊接和检验的专用工艺装备，才能顺利地进行装配工作并保证装配质量。这些工艺装备，根据其工作面的不同，可分为平台和胎架两大类。一、平台的种类和用途平台是一个大而平坦的工作台。一般由型钢和钢板组成，并固定在专门的水泥基础上。它主要用于装配焊接船体部件、平面分段和带有平面基面的立体分段等的一种工作台，也可作为设置胎架的基础。为了保证船体部件和分段的制造质量，要求平台的基础牢固，具有足够的结构刚性，平台的四角水平偏差不得超过±5mm，平面不平度每米内不得超过±3mm。用于船体装配的平台通常有钢板平台、型钢平台、水泥平台等6种。1.钢板平台（即实心平台）2.型钢平台（即空心平台）3.水泥平台4.钢板蜂窝平台5.辊柱式输送平台6.圆盘式输送平台二、胎架设计与制造胎架是装配焊接曲面分段和带曲面的立体分段及总段的工作台。它的曲形工作面应与分段和总段外形曲面相符合,其作用是保证分段或总段的型线和尺度，并使分段和总段装配焊接时具有良好的工作条件。为了防止胎架在使用过程中产生变形而影响施工质量，胎架的制作除应保证其工作曲面的型线正确外，还应保证有足够的结构刚性。此外，必须对胎架作定期的检查和矫正。1.胎架的组成胎架是船体预装配工作重要的工艺装备，下面以平切基准面支点角钢式胎架（图8-7）为例介绍胎架的组成:模（胎）板由横向布置的多根（图中为7根）角钢组成；为了防止胎架在使用过程中产生变形而影响施工质量，必须使其具有足够的刚性。胎架基准面就是用来确定胎架工作曲面的基准面，由胎板底线组成，基面形式见第四章第一节胎架样板内容；基面形式应使分段和总段装配焊接时具有良好的工作条件。胎架工作曲面由胎板上缘工作曲线组成，曲形工作面应与分段和总段外形曲面相符合,其作用是保证分段或总段的型线和尺度。纵（横）向连接构件有纵（横）向牵条、边缘角钢等，其作用使胎板和胎架成为一个整体。2.胎架的种类胎架设计与制造主要考虑下面几个方面：1.胎架基准面的选择胎架基准面的选择，主要根据型线及其在肋骨型线图上的位置、施工条件、胎架用料等因素，经过综合分析后确定。通常，胎架基准面按其位置和有无纵向斜升，共分为6种类型，如图4-5所示。平切、正切和单斜切基准面都是其基准面垂直于肋骨剖面的，所以在肋骨型线图上呈一根直线。这类胎架的基准面无纵向斜升，故胎架模板（又称胎板）与胎架基准面垂直（见图8-10a）平斜切、正斜切和双斜切基准面的共同点是基准面与肋骨剖面不垂直。沿纵向有一个倾斜角度，所以，胎架模板与基准面不垂直。图8-10胎架基准面比较1-胎架基线2-胎架基线α-胎架基准面与胎板的夹角胎架制作与分段安装是一体的。因此，必须对斜升基准面胎架进行改造，使胎架制作简化、分段构件安装方便。某舷侧分段如图8-11a所示，分段的胎架为双斜切基准面支点角钢式，它的设计大致步骤如下：（1）在肋骨型线图上画出分段胎架基面线；（2）求胎架基面斜升角，改造胎板型值（需作5个纵剖面）；(3)绘制型值表（扣掉板厚）；(4)绘制生产（施工）设计图。2.胎架结构形式的选择⑴胎架基础的选择：⑵胎架胎板的选择：3.胎架设计与制造的原则与要求：⑴胎架结构具有足够的强度和刚性;⑵胎架模板或支柱顶点型值，其所形成的工作曲面应与分段的外形相贴合。同时，应计及为预防变形而施放的纵、横向反变形数值和外板的厚度差。⑶根据生产批量、场地面积、劳动力分配、分段制造周期等因素，选择适当的胎架形式和数量，并根据船体型线决定合理的胎架基面切取方法，以满足生产计划的要求，改善施工条件，扩大自动、半自动焊和其他高效焊接方法的应用范围。⑷制作胎架应考虑节约钢材，节省工时，降低成本；⑸胎架的模板间距应是肋骨间距的倍数：⑹胎架应具有一定的高度和孔度：⑺胎架上应划出肋骨号、分段中心（假定中心线），接缝线，水平线，检验线等必要的标记。下面以某一舷侧分段为例介绍支点角钢式胎架的制造方法。在肋骨型线图上，根据分段所在位置作出单斜切基准面，基准面距型线的最低点不应小于800mm，然后在分段中部作垂直于基准面的直线，此即胎架中心线。以胎架中心线为准，向两侧每隔一定距离作出平行于中心线的辅助线，分别在辅助线上从基准面开始量取到各肋骨线的高度值（若胎板为隔档设置时，那么量取高度值时也应隔档量取）。胎架画线制造使按下列具体步骤进行（见图8-14）：1.在水泥平台或其他平台上画出肋骨位置线、胎架中心线、辅助线以及接缝线等。2.在每一档肋骨的肋骨线和各辅助线、中心线的交点上垂直坚立支点角钢。3.利用水平软管或激光水平仪找出一水平面，并在支点角钢上做出标记，作为量取胎架该度的基准面。根据预先制作的高度样棒在相应的支杆上画线，然后割去其余量，并焊上支撑加强材等即成。第二节船体板的拼接船体的各层甲板、平台、纵横舱壁、围壁、内底板和平直的外板等大面积平板，均可预先拼板，其过程为：1.铺板除锈按照施工图纸（或草图）的要求，将钢板铺放在平台上，并核对钢板上所注的代号，首尾方向、肋骨号码、正反面、直线边缘平直度、坡口边缘的准备工作；在铺板过程中应尽量利用空余场地，尽可能将板排列整齐，以减轻拼板时拉撬钢板的工作。钢板在拼接前，其边缘均须除锈（已进行抛丸除锈预处理工艺者除外），要求用砂轮除锈直至露出金属光泽为止，以保证焊接质量。2.钢板拼接钢板拼接时，一般先将正确端的边缘对齐，用松紧螺丝紧固，对于薄板可用撬杠撬紧。如果不用松紧螺丝紧固，在定位焊时要先在中间和两端固定，然后再加密定位焊。拼板时，在兼有边、端缝的情况下，一般先拼装边缝。若先拼装端缝，由于边缝尺度较长，定位焊的收缩变形较大，可能产生间隙，则边缝的修正量就较大。而在焊接时，为了减少焊接应力，应先焊端缝，后焊边缝。采用自动焊时因起弧点与熄弧点处的焊接质量较差，为了消除这种缺陷，在钢板拼接整齐后，可在板缝两端设置引弧板和熄弧板，这种工艺板的规格一般为100×100毫米左右，厚度与所拼板厚度相当。目前不少船厂已采用单面焊双面成型自动焊拼板工艺。这种工艺的反面成型有两种方法：一种是采用随焊机移动的滑块使板面成型，称为滑快焊接；另一种是用固定的衬垫使反面成型，称为压力架焊接。滑块焊成型时两板间需留有一定的间隙δ、δ1，（见表8-1），δ与δ1的数值根据板的厚度而定，起弧端处的间隙为δ，熄弧端处的间隙为δ1，且δδ1，因为焊接过程中板缝有逐渐增大的趋势，这种趋势将随板的厚度和长度的增大而增大。滑块焊钢板间隙值表8-1板厚68101214161820δ44455555δ133344444滑块焊时，由于焊机小车在板缝中通过，故不进行定位焊，而是用梳妆马将钢板固定，在板缝两端各放一只，其余数只放在板缝长度等分处。梳妆马的规格约为150×80×8毫米以上时，焊接时板缝的伸张力较强，在熄弧处的马板规格为500×100×10毫米，而其余的梳妆马均为一般规格。马板的定位焊应尽量焊在马板的同一侧两端，不能焊在靠近板缝处，以免影响焊机的焊接，也不能焊在马板两侧，否则不易被拆。当焊机到达马板附近时，即把马板敲掉。在两马板之间的钢板可能有不平之处，但焊机本身有压平钢板的装置，在钢板焊接前即能将钢板压平。滑块焊的除锈要求可稍低些，一般只用风刷把铁锈除去，故可省工省时。压力架焊接方法也是单面焊双面成型，但钢板的固定不是采用梳妆马或定位焊的方法，而是用压力架对钢板加压，使之固定，接着在焊缝两端装上引弧板和熄弧板再进行焊接。钢板之间在整条焊缝上的间隙是相等的。当钢板厚度在10毫米以下时，间隙为4毫米。第三节T型梁的装焊T型梁由腹板和面板组成。船体结构中强肋骨、强横梁、舷侧纵桁、舱壁桁材和单底船的肋板、中内龙骨都是T型部件。T型梁分直T型梁、弯T型梁两类：凡是面板平直的为直T型梁，面板弯曲的为弯T型梁。一般都在平台上进行装焊，直T型梁多采用倒装法，弯T型梁则采用侧装法。对具有腹板扶强材的T型直梁，待腹板与面板组装妥后，将其扶强材的位置线来安装置板扶强材。一、直T型梁的装配步骤1.简要装焊步骤（见图8-15）胎架准备→面板、腹板预拼装→吊装面板→在面板上划线→腹板安装→焊接→检验→矫正2.装焊步骤说明二、弯曲T型梁的装焊步骤1.简要装焊步骤（见图8-15）胎架准备（马板）→铺腹板→面板上划线→面板安装→焊接→检验→矫正2.装焊步骤说明T型弯梁大多采用侧装法。第四节肋骨框架的装焊肋骨框架分普通肋骨框架和强肋骨框架。普通肋骨框架由肋板、普通肋骨、普通横梁、梁肘板、舭肘板组成的环形框架；而强肋骨框架由肋板、强肋骨、强横梁、肘板组成的环形框架。两者装焊都采用侧装法。肋骨框架装配前，应该先在钢板平台上画出左右对称的全宽肋骨型线图（见图8-16）。型值由放样间提供。其画法步骤是：作出全宽肋骨型线图的格子线（包括辅助水线和辅助纵剖线），按放样型值依次逐根画出左右对称的肋骨型线及甲板梁拱曲线，再画出纵向结构线和外板接缝线。全宽肋骨型线图可按肋框形式与结构强弱来分开画出，或按不同总段（及立体分段）而分别画出，以便平行作业，提高生产效率，至于分多少，怎样分，则要根据不同的建造方法来确定。这样，全宽肋骨型线图就作为肋框装焊时对线定位和检验的依