艦艇特種設(shè)備巨型總段安裝與浮態(tài)安裝研究

樓根銓

(江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 上海 201913)

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艦艇特種設(shè)備巨型總段安裝與浮態(tài)安裝研究

樓根銓

(江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 上海 201913)

摘要在艦艇建造實(shí)踐中，隨著造船技術(shù)的進(jìn)步，特別是區(qū)域造船技術(shù)、精度測量和控制技術(shù)的研究和應(yīng)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(shè)備納期允許的情況下，艦艇特種設(shè)備安裝開始由傳統(tǒng)的在船臺或塢階段向總段或巨型總段階段前移。而在設(shè)備納期不能滿足的情況下，艦艇特種設(shè)備安裝又不得不后延到下水后的碼頭階段在浮態(tài)下完成。該文介紹了艦艇特種設(shè)備巨型總段安裝和浮態(tài)安裝兩種新方法的研究和應(yīng)用情況，對于按期優(yōu)質(zhì)完成艦艇建造任務(wù)具有重要參考價值。

關(guān)鍵詞艦艇特種設(shè)備總段安裝浮態(tài)安裝

0前言

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

區(qū)域造船技術(shù)[1]和精度測量與控制技術(shù)的發(fā)展，使特種設(shè)備安裝模式發(fā)生了變化。部分特種設(shè)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(shè)備較多，部分設(shè)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(jìn)度，有些設(shè)備安裝只有后延到下水后的碼頭階段在浮態(tài)下完成。為此，必須對艦艇特種設(shè)備巨型總段安裝與浮態(tài)安裝進(jìn)行工藝創(chuàng)新，確保按期優(yōu)質(zhì)完成艦艇建造任務(wù)。

1巨型總段階段安裝

1.1傳統(tǒng)安裝程序

從特種設(shè)備安裝精度和對基座的安裝要求來說，可分為高精度設(shè)備、特殊要求和一般要求設(shè)備等類別。高精度設(shè)備包括基準(zhǔn)類如基準(zhǔn)平臺、激光慣導(dǎo)和方位基準(zhǔn)鏡以及跟蹤雷達(dá)和艦炮等；特殊設(shè)備包括斜陣面基座等。常規(guī)安裝方式是在船臺或船塢階段開展基座和設(shè)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(jī)加工→基座提交→設(shè)備吊裝、安裝→驗(yàn)收。

1.2巨型總段階段安裝程序

巨型總段階段基座和設(shè)備的安裝有如下三種程序：

(1) 基座制造→初加工(留外場機(jī)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(jī)加工→基座提交→設(shè)備吊裝、安裝→驗(yàn)收；

(2) 基座制造→機(jī)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(shè)備吊裝、安裝→驗(yàn)收；

(3) 基座制造→機(jī)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(shè)備吊裝、安裝→驗(yàn)收。

采用第一種程序可提高特種設(shè)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(jī)加工等后續(xù)工作；采用第二種程序在提高總段舾裝率基礎(chǔ)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(fèi)效比，是目前積極推進(jìn)的施工法。

1.3一次定位安裝

特種設(shè)備安裝應(yīng)以一次定位安裝與交驗(yàn)為方向。一次定位安裝與交驗(yàn)是通過系統(tǒng)、全面地分析，并制訂實(shí)現(xiàn)一次定位安裝的精度分配原則和過程控制指標(biāo)要求(體系)，確?；戎饕ㄟ^內(nèi)場的不同階段按照分級指標(biāo)要求，完成各個階段的加工和檢驗(yàn)，取消大型鏜排上艦的復(fù)雜工序，實(shí)現(xiàn)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(shè)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(shè)備及基座安裝誤差、基于總段安裝的基座和設(shè)備定位安裝時機(jī)，以及船體變形對設(shè)備安裝精度影響等方面分析入手，結(jié)合系統(tǒng)工程和誤差分析理論，采用構(gòu)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(yù)報和確定設(shè)備安裝時機(jī)的技術(shù)方案。然后通過制訂合理的變形控制工藝措施，以實(shí)現(xiàn)高精度特種設(shè)備的基座在巨型總段階段的定位安裝[3]。

2浮態(tài)安裝

2.1浮態(tài)安裝程序

浮態(tài)安裝是將部分設(shè)備安排在碼頭或港池(浮態(tài)下)進(jìn)行安裝。浮態(tài)安裝程序有如下兩種：

(1) 基座制造→機(jī)加工(留外場少量特定機(jī)加工余量)→(下水后浮態(tài))上船定位→裝焊→測量→精(或不)加工→基座提交→設(shè)備吊裝、安裝→驗(yàn)收；

(2) 總段階段或船臺、船塢階段完成基座工作并提交，設(shè)備吊裝、安裝和驗(yàn)收在浮態(tài)下進(jìn)行。

2.2浮態(tài)下基座的定位、測量及加工方法

(1) 浮態(tài)測量的環(huán)境要求。

控制艦的浮態(tài)狀態(tài)(縱、橫搖)，選擇合適的測量儀器和施工時機(jī)，以克服環(huán)境因素帶來的不利影響。浮態(tài)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(jìn)行；測量過程中避免振動作業(yè)，被測量基座附近無焊接等作業(yè)。

(2) 基座的定位與測量方法。

首先要確定定位與測量基準(zhǔn)；其次，必須從內(nèi)場開始就對基座制造和機(jī)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(jìn)行精確測量。

水平度的檢測：在浮態(tài)下，采用電子差分儀是進(jìn)行水平度動態(tài)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(biāo)為單測時讀數(shù)的1%，差分時讀數(shù)的2%。測量精度滿足設(shè)備安裝技術(shù)要求與儀器的測量誤差(精度等級)。

艏艉線對準(zhǔn)檢測：在浮態(tài)時設(shè)備艏艉線與艦艏艉線基準(zhǔn)的對準(zhǔn)，是通過點(diǎn)對點(diǎn)測量達(dá)到線對準(zhǔn)的，研制滿足在浮態(tài)下使用的測量工裝(如光學(xué)瞄準(zhǔn)系統(tǒng)和測微系統(tǒng)專用工裝，如圖1所示)，通過實(shí)際計算即可完成艏艉線對準(zhǔn)測量。

圖1　直角讀數(shù)顯微目鏡原理示意圖

(3) 浮態(tài)下基座機(jī)加工方法。

由于常規(guī)機(jī)加工設(shè)備較難在浮態(tài)下進(jìn)行邊加工邊調(diào)整測量水平，必須結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際施工條件，盡可能提高浮態(tài)下基座定位、裝焊的準(zhǔn)確性，減少外場機(jī)加工的工作量。浮態(tài)下可研制專用的加工設(shè)備，如可在機(jī)械工作滑臺上安裝立柱，在立柱上安裝銑削動力頭進(jìn)行加工，最后用手工拂磨修正。

2.3浮態(tài)下設(shè)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(shè)備基座，采用電子差分水平儀結(jié)合艏艉線專用測量工裝就可在浮態(tài)下完成定位安裝與交驗(yàn)。相對應(yīng)的除了部分精度要求特別高的設(shè)備之外，通過二維和三維方向精度的調(diào)整控制，絕大多數(shù)特種設(shè)備都能在艦可控浮態(tài)狀態(tài)下實(shí)施安裝。

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

浮態(tài)下照射器基座定位各階段的測量數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　照射器基座各裝焊階段的測量數(shù)據(jù)

照射器安裝后的精度測量數(shù)據(jù)如表2所示。

表2　照射器浮態(tài)下安裝水平度測量數(shù)據(jù)

在干船塢狀態(tài)下對照射器進(jìn)行了水平度的復(fù)測，數(shù)據(jù)如表3所示。

表3　照射器(干船塢狀態(tài)下)水平度測量數(shù)據(jù)

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

參考文獻(xiàn)

[1]黃浩.船體工藝手冊(第三版)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013.

[2]樓根銓，孫明，朱煜.特種設(shè)備安裝程序優(yōu)化設(shè)計[J].江南集團(tuán)技術(shù)，2000(4)：23-27.

[3]樓根銓.總段對接精度及船體變形對設(shè)備安裝精度影響分析研究[C]//上海市造船工程學(xué)會優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集，2009-2010.

作者簡介：樓根銓(1963-)，男，研究員，研究方向?yàn)榕灤O(shè)計與建造。

中圖分類號U671

文獻(xiàn)標(biāo)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