船舶建造工艺_吊装课件.

船舶建造工艺力学——吊装曲先强HarbinEngineeringUniversity2010年2月24日HarbinEngineeringUniversity船台总装工艺现代造船模式与传统造船模式在模式特征、设计方式、生产方式、管理方式上都截然不同。现在造船模式下的船厂实行总装化造船，总装化造船现代造船发展的必由之路。现代造船模式下的船舶建造工艺，船体总装工艺都与传统的造船流程有很大的区别。1船舶建造工艺流程船舶为了满足性能和使用要求，其外形和船体结构非常复杂，如何能将这些复杂的结构通过若干的工艺阶段建成完整的船体，是船舶建造工艺解决的重点。造船工艺一般分为船体建造工艺和舾装工艺两大类。后来，于船舶大型化导致涂装工程大量增加，质量要求不断提高，涂装技术得到迅速发展，从而促使涂装作业从舾装作业中分离开来，形成了独特的涂装生产作业系统;船台总装工艺HarbinEngineeringUniversity同时也把造船工艺分为船体建造、区域舾装和区域涂装三大工艺流程，在设计和建造过程中对舾装和涂装进行统筹安排。随着现代信息技术的不断发展，造船模式不断的改进，形成了以高度总装化为特征，以精益生产为核心的现代造船模式。现代的造船方法也发展为以区域为基础，将建造、舾装和涂装三种类型的作业相互协调有机结合组织生产，形成壳、舾、涂一体化建造技术。现代造船模式下船舶建造的工艺流程图如图所示。船台总装工艺HarbinEngineeringUniversity船台总装工艺HarbinEngineeringUniversity2船台总装工艺船体结构经过预装配而形成分段或总段后，需要调运到船台再进行装配焊接形成整个船体，即船体的总装，也称大合拢。船舶总装是在部件装焊、分段装焊、总段装焊及舾装、涂装的基础上，在船台完成船舶整体装焊和舾装、涂装的工艺阶段，它对保证船舶的建造质量，缩短船舶的建造周期有着直接的关系。船台分为纵向倾斜船台，水平船台，造船坞三种类型，目前大中型分段均使用造船坞作为总装的场地。船台总装的方式(也称为建造法)也根据船舶的类型和船厂的实际生产条件的不同而不同，如图所示为塔式建造法的船台吊装顺序船台总装工艺HarbinEngineeringUniversity船台大合拢是船舶建造的最终阶段，船台大合拢计划是所有材料/零部件加工、制作、装配、分段合拢、分段预舾装、分段涂装作业计划的依据。船台大合拢日程作业计划的内容包括:铺龙骨/分段定位、分段吊装、船体对接装配、船体对接焊接、搭脚手架、机电设备/大型舾装件安装、电缆敷设、涂装、外观检验、舱室密性试验、拆除脚手架、设备初步系泊试验等。船体大合拢阶段是各个专业立体交叉的作业，需要安排周密的作业计划，同时需要打破各专业的界限，实行现场区域的统一管理。船体大合拢计划必须根据船厂的生产条件，如起重能力，场地面积等，进行综合优化后确定。船台总装工艺HarbinEngineeringUniversity船体分段吊装是指在船台上，使用起重设备，焊机等一些辅助设备将大型船体分段吊运到指定的位置并进行焊接装配的过程。由于需要吊装的分段体积和质量较大，吊装过程会涉及大量的人力、物力等资源的协调使用，吊装过程中资源的合理配置显得尤为重要。船台(船坞)是船厂实现分段吊装的主要场地，因此船体分段吊装有时也称为船台吊装，船台的数量和尺度是决定船厂生产能力的主要依据。船台的生产能力决定船厂每年的生产量，因此，船厂总是最大限度地发挥船台的能力，通过优化船台吊装顺序，合理安排资源的使用情况，可以有计划地缩短船台周期。船体分段吊装HarbinEngineeringUniversity船体分段吊装HarbinEngineeringUniversity船体分段吊装HarbinEngineeringUniversity船体分段吊装HarbinEngineeringUniversity船体分段吊装HarbinEngineeringUniversityHarbinEngineeringUniversity船台吊装主要有以下一些特点:(l)需要吊装的分段质量大、体积大。在船台的吊装过程中包含许多分段和总段，这些分段的质量和体积都非常大，占用场地面积大，对吊车的起吊能力要求非常高，通常还需要其它一些辅助设备刁‘能顺利完成吊装。(2)工作密集集中。船体分段的吊装都在船台上完成，船台上存在着分段的起吊、运输、焊接以及资源的运送等多工作的同时进行，而船台的面积是有限的，这使得船台上的工作十分密集，一旦某一环的工作出现停滞，就会对其它工作产生很大的影响。船体分段吊装HarbinEngineeringUniversity(3)需要资源数量种类多。由于分段质量体积大，在进行搬运、吊装、焊接时就需要大量的人力、起重设备以及其它资源来共同协作才能完成。同时，在吊装完成后，还要进行分段焊接工作，这更加大了资源的使用数量。因此，要求船体分段吊装计划的制定必须能够很好的协调各种资源的利用，避免发生资源冲突，或资源等待状态。(4)吊装过程复杂。船台的吊装计划是制定造船计划的主要依据，吊装过程不但涉及多资源的综合利用，而且直接影响到车间的分段装配、预舾装、小分段合成大分段等作业的日程计划。因此，要求船体建造部门必须对船台分段吊装进行周密的计划，确保船舶建造的顺利进行。船体分段吊装HarbinEngineeringUniversity分段吊装研究问题：1、合理吊装顺序；2、吊点的设计；3、强度校核；4、变形控制、吊点与吊环加强。船体分段吊装HarbinEngineeringUniversity合理的吊装方式可以提高船台利用效率，缩短船台周期。虽然对不同的情况所选择的建造方法不同，但是在一个建造区域的分段吊装顺序和分段定位固定方法却是相同的。塔式建造法是目前各船厂普遍采用的船台吊装方法，右图所示即采用塔式建造法分段的基本吊装顺序。船体分段吊装——吊装顺序HarbinEngineeringUniversity使用该方法的分段吊装顺序和基本装焊工艺详细描述如下:(l)吊装基准分段(底部分段);(2)吊装基准分段上的舱壁分段和前后的底部分段;(3)吊装舷侧分段，向艏、艉方向继续吊装底部分段和舱壁分段(4)吊装甲板分段，继续吊装底部分段、舱壁分段和舷侧分段。(5)继续向艏、艉方向吊装底部分段、舱壁分段、舷侧分段和甲板(6)吊装艏、艉分段。(7)吊装及焊接上层建筑，并进行舾装作业。船体分段吊装——吊装顺序HarbinEngineeringUniversity在吊装时还要注意以下事项:(l)使用吊车吊装时，每天吊装的分段个数要均衡。(2)所构建的起吊顺序能够使船体不会发生变形，保证建造精度(3)要保证分段的供应量充足，不应出现过多分段积压现象。(4)各分段吊装顺序间隔要考虑到舾装和涂装作业。船体分段吊装——吊装顺序HarbinEngineeringUniversity船体分段吊装——吊装顺序HarbinEngineeringUniversity为了确保吊装的顺利进行，必须根据工程实际情况，有针对性的编制专项吊装程序。基本程序和要求如下：1.上建结构和舾装结束后，定位总段外围壁的基准线，必须加强的构件及定位装置等也应完成。2.起吊前，拆除全部总段与胎架的定位焊和临时连接件，装好起重索具，龙门吊吊钩对准吊马。船体分段吊装——吊装顺序HarbinEngineeringUniversity3.对总段进行试吊，当总段提升200mm时，认真检查钢索、吊马、加强材的受力情况，若有问题应立即将总段放回胎架，进行分析调整，然后再进行试吊，直至安全可靠，方可正式吊起安装。4.总段应提升一定高度，然后按规定路线将上建缓慢吊至船上安装位置处，缓缓下降距上甲板400mm处暂停，调整总段位置，安装临时定位工具（花兰螺丝和油泵等）。5.定位总段，测量四角水平，围壁下缘空隙等。6.总段定位焊结束后，拆除临时加强和吊马。船体分段吊装——吊装顺序HarbinEngineeringUniversity吊点设置的合理，可以使得整体吊装的上层建筑受力更为均匀合理，充分发挥起重设备的起吊能力，确保吊装的顺利进行。一般吊点设置要求如下：1.尽可能对称于上层建筑的重心布置，使得各吊点受力比较均匀，减少上建的变形。选择吊点时要考虑结构布置的匀称，一般应在长宽方向的1/4处，对称于重心，若满足不了则尽量缩小偏移。船体分段吊装——吊点的设计HarbinEngineeringUniversity2.应在纵横连续强构件的交汇点上，并于左右围壁或前后端壁的延伸部分，吊点还应设置在上下有连续性的构件上：使受力面扩大，使受力传递分散，以减少应力。3.应使吊索与甲板水平面的夹角大于60度，并尽可能增大，这样能减小绳索的张力，使甲板的受力状况得到改善。4.应便于吊环的装焊和拆除。船体分段吊装——吊点的设计HarbinEngineeringUniversity船体分段吊装——吊点的设计HarbinEngineeringUniversity吊装分段重量重心计算：根据划好的上建总段，具体计算出每个总段的性数据，即船体结构的重量重心、大型备的重量重心、非船体结构(需要放人段的栖装件和脚手架等)重量重心。在计算时，我们假设非船体结构重心与每个段的结构重心重合。表1列出了四个总段结构重量和总段重量船体分段吊装——吊点的设计HarbinEngineeringUniversity根据《详细建造计划书》的要求，在总段组合时，我们必须采取措施控制总段中的预舾装范围，从而控制总段在吊装时的变形。因此，在总段组装时，根据每个总段不同的结构特点，要完成管子、铁舾件补装，风管、木作构架安装，电缆托架、电器固定件补装，门窗安装等。总段整体涂装后还要进行局部电缆的拉放和电梯围井绝缘敷设，卫生间单元也随层进行清空吊装。舾装的大型设备重量比较容易计算，而像管子、铁舾件、风管、木作等非船体结构重量，在总段吊装时计算比较困难:我们根据以往的经验，把上述这些构件和必要的脚手架等的总重量按其总段船体结构重量的0.35倍进行估算，从而得出总段的总重量。船体分段吊装——吊点的设计HarbinEngineeringUniversity对于船体分段的吊装通常设四个吊点，这种情况受力比较简单，对于整段上层建筑来说，由于其刚度较小、尺寸较大、重量较大，若采取该种方式布置吊点势必会引起：①吊点位置太少、结构尺寸太大，结构整体的变形过大；②结构重量太大、吊点位置较少、吊点局部结构较弱，吊点位置的局部应力过高。在总段的驾驶甲板两侧设四个吊点，由主钩承受总段的全部重量;在罗经平台的前端设两个吊点，为副钩调节总段前后倾斜用。为了使吊点受力均布分散，主钩每个吊点设4孔长吊环，使每孔吊环可承受25吨负荷。副钩每个吊点设承受25吨的单孔吊环。船体分段吊装——吊点的设计HarbinEngineeringUniversity综合分析该船的结构特点、吊装能力，根据以往吊装经验确定了该上层建筑的整体吊装吊马的形式及布置。①吊点布置在结构刚度最强的左右舷围壁上，吊马位置的局部结构的强度将有所保障，同时不会引起吊马附近结构过大的局部变形；②有利载荷的传递，结构的整体位移相对较小；③吊马上的三角肘板可以在一定程度上增加吊马承受平面内弯矩的能力，有利于吊装安全。船体分段吊装——吊点的设计HarbinEngineeringUniversity将分段看成长方形箱型立体结构，其长、宽、高的尺寸大体相近，且纵、横向主要构件上下对齐，具有连续性，有利于力的传递，这样的组合结构使得总段有较高的强度。板架的模拟计算图:由于甲板室在整吊过程中，受力情况比较复杂，为简便运算，将其假设为一个板架。船体分段吊装——强度校核HarbinEngineeringUniversity板架的临界载荷计算:板架计算的构件参数:船体分段吊装——强度校核HarbinEngineeringUniversity船体分段吊装——强度校核HarbinE