現(xiàn)階段在船舶建造過程中,錨臺的預制精度和安裝精度往往存在難于控制的問題,傳統(tǒng)的手工放樣已不能滿足錨臺的精度要求。本文以12000DWT成品油船為例,介紹使用東欣船舶產(chǎn)品設計軟件(SPD)對錨臺進行生產(chǎn)設計和放樣,節(jié)省人力物力,縮短建造工期,可避免船廠的損失。
概述
12000DWT成品油船為在建的船,入CCS船級社。該船的主尺度為:總長128.1m,型寬20.0m,型深11.3m,設計吃水7.80m。本船艏部設有兩臺鏈輪臥式錨機,球鼻艏。由于本船整個建造周期短,因此就船體結(jié)構(gòu)而言,通過對本首制船錨臺的優(yōu)化設計和精確放樣,以達到提高施工效率,節(jié)省施工成本的目的,為后續(xù)船錨臺設計和放樣提供參考。
錨臺的基本要求
本船艏部有球鼻艏,為了防止起拋錨時錨與球鼻艏碰撞,在舷側(cè)錨鏈筒出口處加裝凸臺,又稱錨臺。錨臺的高度必須高于最大吃水,以避免航行時錨冠浸入水中增加阻力。同時,錨臺面板距離船體外板必須足夠遠,這樣拋起錨時,在船體反方向橫傾5°的狀態(tài)下不碰球鼻艏,最小距離不小于300mm。此外,沿錨臺面板需焊接鑄鋼凸緣,收錨時,錨的兩個爪尖和錨冠的中心應該緊緊的貼在錨臺面板上。
錨臺的設計步驟
α、β、θ的角度獲取
根據(jù)本船艏樓甲板(圖1)的布置,考慮錨臺需滿足的基本要求,綜合考慮:取α=25°。在SPD中做一個α=25°輔助面,可以快速得到A-A剖面(圖2);根據(jù)錨機和掣鏈器布置,考慮錨鏈筒軸線應盡可能垂直與通過舷側(cè)出口處的水線,取β=42°;根據(jù)斯貝克錨錨爪與錨桿的角度小于40°±1°,取錨臺面板與錨鏈筒軸線的夾角θ=62°(圖3)。根據(jù)舾裝數(shù)計算書,本船使用的斯貝克錨錨重為4 050kg,錨鏈為φ50 AM3。將錨與錨鏈在A-A剖面中進行模擬拉錨,檢驗是否滿足以下4個要求:1)檢查在收錨和放錨時是否會出現(xiàn)卡錨現(xiàn)象;2)檢查收錨和放錨時是否碰到錨臺處外板;3)檢查錨爪收緊后是否與錨臺完全貼合;4)檢查收放錨時錨鏈是否會碰錨鏈管。請注意如果拉錨結(jié)果不理想,則需反復調(diào)整α、β、θ的角度。直到滿足以上4個要求為止。
錨臺曲面獲取
根據(jù)圖3,錨臺面板的直徑為φ1 010mm;錨臺包板與外板相交的兩點A2、E2的距離為1 900mm;通過A1、A2,E1、E2作兩條延伸線,在延伸線上外板內(nèi)取兩點A3、E3,A3、E3兩點之間的距離為直徑作圓;把錨臺面板直徑圓和A3、E3的直線圓各等分成8份,等分的份數(shù)越多,精度越高;上述數(shù)據(jù)在Auto CAD中畫出圖4。利用圖4中8等分圓上各點的三維數(shù)據(jù)(Auto CAD中量?。赟PD中用兩曲面拉伸的方法獲取錨臺包板所在的曲面,曲面與外板曲面SHELL取交線,即為錨臺包板與外板的交線。經(jīng)檢驗,交線長度1 900mm與圖3中A2、E2的距離1 900mm相符。
錨鏈筒、錨臺面板、錨臺包板、錨臺肘板的建模放樣(SPD)
錨鏈筒建模
錨鏈筒的軸中心線為圖2中O點、圖3中O1點的連線,根據(jù)這兩點在SPD中輸入兩點的定位坐標,輸入錨鏈筒的直徑,即生成錨鏈筒。
錨臺面板建模
錨臺面板根據(jù)圖3中O1、A1、E1三點定位坐標,可以確定錨臺面板所在的平面,在此平面以O1點定位坐標為圓心作直徑為φ1010mm的圓,賦予板厚,即為錨臺面板,錨臺面板為平面板,無需加工。
錨臺包板建模
錨臺包板需分成4塊板制作,每塊板需在前文中所述的曲面上做4根板縫,分別為曲面與外板的交線板縫L1、曲面與錨臺面板的交線板縫L2、TA、TC、TE、TG,因此錨臺包板1取L1、L2、TA、TC四根板縫生成曲面板,錨臺包板2取L1、L2、TC、TE四根板縫生成曲面板,錨臺包板3取L1、L2、TE、TG四根板縫生成曲面板,錨臺包板4取L1、L2、TG、TA四根板縫生成曲面板。如圖5。
錨臺肘板建模
錨臺肘板8塊,分別在錨臺面板及錨臺包板曲面與外板的交線的8等分線上。即肘板1在O、T、A三點坐標所在定位平面;肘板2在O、T、B三點坐標所在定位平面;肘板3在O、T、C三點坐標所在定位平面;肘板4在O、T、D三點坐標所在定位平面;肘板5在O、T、E三點坐標所在定位平面;肘板6在O、T、F三點坐標所在定位平面;肘板7在O、T、G三點坐標所在定位平面;肘板8在O、T、H三點坐標所在定位平面;錨臺肘板為平面板,無需加工。下圖為SPD中完成的錨鏈筒、錨臺面板、錨臺包板、錨臺肘板整體三維模型。三維模型通過SPD軟件自動展開即完成錨臺放樣過程。
錨臺包板加工樣板
因錨臺包板為曲面板,我司對于曲面板一般采用冷壓加工成形,如冷壓加工無法一次成形再通過火工加工二次成形。為控制錨臺包板的加工精度測量,每塊錨臺包板需配套制作三塊樣板分別測量錨臺包板上口,下口的精度。如圖7所示:錨臺包板1的樣板分別為A1、B1、A2;錨臺包板2的樣板分別為A3、D1、A4;錨臺包板3的樣板分別為A5、F1、A6;錨臺包板4的樣板分別為A7、H1、A8。每三塊樣板組成一個立體的框架以控制錨臺包板的曲度,樣板上標注的各點對應錨臺包板上標注的各點,如樣板與包板貼合,則表示包板加工成形到位,否則包板還需校正加工尺寸。因此為了控制加工精度,包板還需增加余量,按照我司經(jīng)驗,包板余量一般添加在前文所述的曲面板與外板交線板縫L1,以及板縫TA、TC、TE、TG處。
結(jié)論
在數(shù)字化技術(shù)高速發(fā)展的今天,船廠對于生產(chǎn)設計的精度要求也是越來越高。本文通過對12000DWT 成品油船錨臺生產(chǎn)設計及放樣做介紹,極大地提高了生產(chǎn)設計的精度,利用計算機軟件解決了傳統(tǒng)手工放樣中的難點,積累經(jīng)驗,生產(chǎn)設計的工作將日益完善,大大節(jié)省船廠的人力和物力,為后續(xù)船設計提供參考。
(作者簡介:王秋芳,福建東南造船有限公司技術(shù)中心。)endprint