МОБИЛЬНЫЙ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ РОБОТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС (ВРК) ДЛЯ РЕМОНТА СУДОВОЙ ТЕХНИКИ
MOBILE HIGH-PERFORMANCE ROBOTIC COMPLEX FOR REPAIR OF SHIP EQUIPMENT

Изобретение относится к области технического обслуживания и ремонта судовой техники в частности в условиях морских либо речных портов.
Известны способы технического обслуживания и ремонта на местах дислокации, основанные на применении мобильных ремонтно-диагностических комплексов и передвижных ремонтных мастерских. Примерами способов-аналогов являются технические решения по патентам RU №33066 U (10.10.2007), RU №66287 U (10.09.2007), RU №44602 U (27.03.2005). RU №2288113 (27.11.2006). RU №2376164 С1 (20.12.2009) -все они являются мобильными и оснащены соответствующим оборудованием для проведения ремонта, технического обслуживания, диагностики. Однако все они относятся к ремонту сложных технических систем, либо сложных радиоэлектронных систем.
Известны также и другие вспомогательные мобильные комплексы, к примеру, морская геофизическая контейнер-лаборатория на основе стандартного морского 20-футового контейнера RU 180293 (08.06.2018) для размещения, транспортирования, хранения и использования по назначению аппаратуры. Представляет собой стандартный морской контейнер, соответствующим образом дооборудованный в контейнер-лабораторию, предназначенный для повышения качества проводимых работ.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является мобильный ремонтно-диагностический комплекс RU 2288113 (27.11.2006), включающий размещенные в контейнерах рабочие места, инструменты, оборудование, оснащенные коммуникациями. Мобильный ремонтно-диагностический комплекс содержит перебазируемый всеми видами транспорта корпус-контейнер с установленными в нем технологическими рабочими местами и шкафами для хранения запасного имущества, приспособлений, инструмента и документов (шкафов ЗИП), размещенных внутри корпуса-контейнера вдоль его стен. Однако основное внимание в данном изобретении уделено унификации и оптимальному распределению рабочих мест, оборудования и шкафов ЗИП внутри корпуса-контейнера, а не составу оборудования и применяемы технологическим процессам, что представляет особую важность при техническом обслуживании и ремонте судовой техники в условиях морского либо речного порта. Данный комплекс, как и описанные выше, предназначен для контроля, диагностики, технического обслуживания и ремонта сложных радиоэлектронных систем, что свидетельствует об ограниченных возможностях его применения для решения других задач, в частности для технического обслуживания, диагностики и ремонта судовых деталей и элементов корпуса судна.
Известный мобильный ремонтно-диагностический комплекс имеет ограниченные возможности по применению в сфере судоремонта для решения задач технического обслуживания и ремонта судовых деталей и элементов в силу ограниченных ремонтно-диагностических возможностей и отсутствия в его составе специализированного оборудования для диагностики, ремонта и контроля качества и ограниченных возможностей по их перебазированию на большие расстояния. Также он не оснащен аварийными системами освещения, пожаротушения и т.д.
Основу предлагаемого изобретения составила задача обеспечения оперативного ремонта судовых деталей в условиях морского либо речного порта для сокращения сроков постройки и ремонта объектов морской техники и для обеспечения живучести и безопасности использования морской техники, а также роботизация технологических процессов судостроительного и судоремонтного производства, модернизация и дооснащение построечно-спусковых сооружений высокотехнологичным оборудованием.
Желаемым техническим результатом является обеспечение оперативного производства и ремонта судовых деталей в условиях морского либо речного порта при помощи технологий напыления и наплавки, роботизация технологических процессов судостроительного и судоремонтного производства, модернизация и дооснащение построечно-спусковых сооружений.
Желаемый технический результат достигается тем, что комплекс состоит из двух морских контейнеров, один их которых является технологическим и состоит из рабочего и операторского отсека, а второй является лабораторно-транспортным и состоит из лабораторного и складского отсеков, при этом в рабочем отсеке размещено оборудование порошковой лазерной наплавки, робот-манипулятор и вращатель универсальный, в операторском отсеке размещены рабочее место и оборудование для управления роботом и оборудование для управления комплексом, в складском отсеке размещено оборудование абразивоструйной обработки, электродуговой металлизации и газотермического напыления, а в лабораторном отсеке размещено лабораторное оборудование, для контроля покрытий и наплавленных слоев.
Технологический контейнер снабжен вспомогательным отсеком для размещения дополнительного оборудования.
В складском отсеке размещается оборудование, запасное имущество и приспособления и материалы при транспортировке комплекса.
Контейнеры оснащены электрораспределительными щитками, собственной системой отопления, индивидуальными системами вентиляции и кондиционирования, системами газоснабжения для проведения работ.
Оборудование порошковой лазерной наплавки, робот-манипулятор и вращатель универсальный позволяет ремонтировать такие детали как: гребные винты, судовые рули.
Габаритные и весовые характеристики деталей, ремонтируемых на лазерном комплексе ВРК:
- длина деталей типа вал до 2500 мм;
- диаметр деталей типа вал до 700 мм;
- высота корпусных деталей до 500 мм;
- вес детали не более 500 кг.
Оборудование электродуговой металлизации позволяет наносить и ремонтировать металлические антикоррозионные покрытия.
Лабораторный отсек позволяет оперативно контролировать качество покрытий и наплавок.
Операторский отсек позволяет контролировать и управлять процессом лазерной наплавки.
Высокопроизводительный роботизированный комплекс позволяет производить ремонт деталей и элементов судовой техники при помощи технологий газотермического напыления и лазерной наплавки, представляет собой перебазируемые всеми видами транспорта два стандартных контейнера: 1) технологический и 2) лабораторно-транспортный.
Лабораторно-транспортный контейнер состоит из двух отдельных отсеков: складского и лабораторного. Складской отсек служит для размещения оборудования и хранения ЗИП и материалов при транспортировке комплекса. В лабораторном отсеке размещено лабораторное оборудование для проведения исследований и контроля качества произведенного ремонта либо изготовленных элементов.
Технологический контейнер состоит из трех отдельных отсеков: рабочий отсек, операторский отсек, вспомогательный отсек.
Рабочий отсек предназначен для проведения работ по порошковой лазерной наплавке, осуществляемых на роботизированном лазерном комплексе. Операторский отсек предназначен для контроля и управления процессом лазерной наплавки. Вспомогательный отсек предназначен для размещения дополнительного оборудования, обеспечивающего работу технологического контейнера.
При развертывании комплекса на месте проведения работ оборудование из складского отсека размещается в непосредственной близости от технологического и лабораторно-транспортного контейнера.
Специализированные контейнеры изготовлены на основе стандартных морских 40-футовых контейнеров.
Конструкция контейнеров обеспечивает:
- прочность и жесткость собственной конструкции, при полном оснащении оборудованием и его работе;
- безопасность выполнения загрузочно-разгрузочных и транспортных операций;
- возможность транспортировки автомобильным, морским и железнодорожным транспортом.
Коммуникации ВРК:
- Оба контейнера имеют специальные вводы для подключения к внешней электросети, а также разъемы для подключения внешних потребителей. Каждый контейнер оборудован электрораспределительным щитком, к которому подключены все единицы оборудования, расположенные в контейнере.
- Каждый из отсеков технологического контейнера оснащен индивидуальной системой вентиляции и кондиционирования.
- Все отсеки обоих контейнеров оборудованы автоматической системой пожаротушения.
- Оба контейнера оборудованы системой газоснабжения: в технологическом контейнере рабочим газом является аргон ГОСТ 10157-2016 - для лазерной наплавки, в лабораторно-транспортном контейнере рабочим газом является сжатый воздух ГОСТ Р ИСО 8573-1-2016.
- Все оборудование и мебель, размещаемые в ВРК монтируются с целью возможности транспортировки контейнеров всеми видами транспорта - жестко закрепляются к полу и/или стенам контейнеров.
Технологический контейнер оснащен лазерным комплексом для наплавки покрытий, восстановления геометрии и изготовления деталей. Технология порошковой лазерной наплавки позволяет восстанавливать и наносить упрочняющие покрытия на детали, подвергающиеся значительному износу в процессе эксплуатации, а также послойно выращивать детали или их элементы. Лазерные методы наплавки обладают высокой концентрацией энергии в сфокусированных лучах, что позволяет минимизировать объем расплава и, как следствие, тепловложения в основной металл.
На рисунке 1 представлен пример компоновки оборудованием ВРК в собранном состоянии.
1. - рабочий отсек;
1.1. - камера порошковой лазерной наплавки;
1.2. - робот манипулятор;
1.3. - вращатель универсальный;
1.4. - консольный кран;
1.5. - вентиляция вытяжная;
2. - операторский отсек;
2.1. - выносной пульт;
2.2. - шкаф управления роботом;
2.3. - шкаф управления комплексом;
2.4. - питатель порошка;
2.5. - источник лазерного излучения;
2.6. - газораспределительный щиток;
2.7. - рабочее место;
2.8. - пульт управления консольным краном;
3. - вспомогательный отсек;
3.1. - чиллер источника лазерного излучения;
3.2. - чиллер для охлаждения оптики;
3.3. - компрессорная установка;
4. - лабораторный отсек;
4.1. - комплекс для пробоподготовки;
4.2. - комплекс проведения исследований;
4.3. - система рециркуляции воды;
4.4. - раковина;
4.5. - шкаф для работы с химикатами;
4.6. - шкаф для подготовки порошковых материалов;
4.7. - рабочее место;
4.8. - шкафы для запчастей, расходных материалов и т.д.
5. - складской отсек;
5.1. - установка электродуговой металлизации;
5.2. - установка абразивоструйной обработки;
5.3. - установка компрессорная;
5.4. - рампа аргоновая.
Технологический контейнер разделен на 3 отсека: рабочий (1), операторский (2) и вспомогательный (3). Все отсеки оснащены выходными (вытяжными) окнами и системой приточной вентиляции с функцией охлаждения подаваемого воздуха.
Рабочий отсек (1) представляет собой камеру порошковой лазерной наплавки, оснащенную оптической лазерной головкой (1.1), которая является рабочим органом источника лазерного излучения, имеет систему линз и водяное охлаждение, оснащена порошковым соплом. Оптическая головка (1.1) устанавливается на робот-манипулятор (1.2), который предназначен для ее перемещения. Сам робот-манипулятор (1.2) управляется от шкафа управления роботом (2.2), расположенным в операторском отсеке (2).
Также в рабочем отсеке располагаются вращатель универсальный (1.3), консольный кран (1.4) для перемещения обрабатываемых деталей и вентиляция вытяжная (1.5).
Универсальный вращатель (1.3) может работать как в режиме горизонтального вращателя детали типа вал, так и в режиме стола-вращателя с наклоном оси вращения детали. Универсальный вращатель (1.3) управляется от шкафа управления роботом (2.2), который располагается в операторском отсеке (2).
Кран консольный (1.4) предназначен для установки ремонтируемой детали на универсальный вращатель (1.3). Кран консольный (1.4) управляется пультом управления (2.8), который размещается в операторском отсеке (2).
Вытяжная вентиляция (1.5), предназначена для удаления газообразных продуктов горения и мелкой металлической пыли, образующихся в процессе наплавки. Воздух с газообразными продуктами горения и мелкой металлической пылью очищаются с помощью фильтра и выбрасывается за пределы контейнера.
Операторский отсек (2) оснащен рабочим местом, предназначен для контроля и управления процессом лазерной наплавки.
Пульт управления (2.1) позволяет управлять всеми необходимыми параметрами технологического процесса наплавки, оснащен монитором.
Шкаф управления роботом (2.2) с промышленным компьютером и выносным пультом управления (2.1) служит для управления движением и создания программ перемещения для робота-манипулятора и универсального вращателя.
Шкаф управления комплексом (2.3) предназначен для управления вспомогательными системами.
Питатель порошка (2.4) предназначен для равномерной дозированной подачи порошков в порошковое сопло оптической головки (1.1). Питатель работает в режиме дистанционного управления. Управляется с пульта управления (2.1).
Источник лазерного излучения (2.5) генерирует лазерный луч и по оптическому волокну транспортирует его в рабочий орган - головку оптическую (1.1).
Газораспределительный щиток (2.6) подключается к аргоновой рампе (5.4).
Отсек также оснащен рабочим местом (2.7).
Вспомогательный отсек (3) предназначен для размещения вспомогательного оборудования, обеспечивающего работу технологического контейнера, в том числе чиллер источника лазерного излучения (3.1), чиллер для охлаждения оптики (3.2), компрессорная установка (3.3).
Лабораторно-транспортный контейнер предназначен для проведения лабораторных исследований и для размещения оборудования при транспортировании.
Лабораторно-транспортный контейнер разделен на два отсека: лабораторный (4) и складской (5).
В лабораторном отсеке размещаются рабочие места, лабораторное оборудование и сопутствующие системы.
Лабораторное оборудование включает в себя комплекс для пробоподготовки (4.1) и проведения исследований (4.2) для контроля качества покрытий, наплавок. Позволяет проводить металлографические исследования, контроль шероховатости поверхности, толщины покрытий и наплавленных слоев. Оборудование размещено и закреплено на столах, расположенных вдоль стен или в шкафах.
Лабораторный отсек также оснащен системой рециркуляции воды (4.3) для ее подачи и очистки от загрязнений после использования, раковиной (4.4), вытяжным шкафом для работы с химикатами (4.5), сушильным шкафом (4.6) для подготовки порошковых материалов, компрессором для подачи сжатого воздуха на станки, все они располагаются вдоль стен контейнера.
В лабораторном отсеке расположены: рабочее место (4.7), шкафы (4.8) для запчастей, расходных материалов и т.д. Двери шкафов снабжены замками.
Складской отсек (5) служит для размещения оборудования при транспортировке комплекса. В нем располагаются:
- Установка электродуговой металлизации (ЭДМ) (5.1), предназначенная для нанесения защитных антикоррозионных металлических покрытий методом электродуговой металлизации на поверхности образцов, деталей и узлов, которая используется вне контейнеров.
- Установка абразивоструйной обработки (АСО) (5.2) для подготовки поверхности образцов и деталей к напылению и наплавке, которая используется вне контейнеров.
- Установка компрессорная (5.3), которая служит для подачи сжатого воздуха на установку АСО и установку ЭДМ.
- Рампа аргоновая (5.4), представляет из себя комплекс газового оборудования, состоящий из аргоновых баллонов, редукторов, соединительным трубок и рамы. Рампа аргоновая используется вне контейнеров и обеспечивает аргоном технологический контейнер.
Предлагаемое изобретение направлено на создание и применение впервые на практике мобильных комплексов для обслуживания и ремонта судовой техники в частности в условиях морских либо речных портов с использованием технологий газотермического напыления и наплавки, что обеспечит возможность незамедлительного проведения работ по поддержанию их исправного и бое- или работоспособного состояния в портах в короткие сроки. Исходя из этого, техническим результатом данного изобретения является обеспечение оперативного ремонта судовых деталей в условиях морского либо речного порта для сокращения сроков постройки и ремонта объектов морской техники, а также для обеспечения живучести и безопасности использования морской и речной техники, а также роботизация технологических процессов судостроительного и судоремонтного производства, модернизация и дооснащение построечно-спусковых сооружений.
Данный технический результат достигается благодаря тому, что в составе ВРК имеются высокотехнологичная роботизированная установка порошковой лазерной наплавки, обеспечивающая возможность ремонта деталей, установка электродуговой металлизации, которая позволяет наносить и ремонтировать антикоррозионные покрытия, лаборатория для контроля качества и проведения опытных работ, сопутствующее и вспомогательное оборудование, рабочие места и отсеки для компактного и надежного размещения оборудования, ЗИП, материалов, все необходимые коммуникации для развертывания и безопасной работы ВРК в портах и оперативного проведения обслуживания и ремонта. Все стационарное оборудование жестко закреплено в контейнерах, а оборудование, которое используется вне контейнеров - крепится в складском отсеке на время транспортировки или простоя. ВРК представлен двумя типовыми перебазируемыми всеми видами транспорта стандартными морскими контейнерами, что позволяет базировать комплекс в разных портах и обеспечивать роботизацию технологических процессов судостроительного и судоремонтного производства, а также модернизацию и дооснащение построечно-спусковых сооружений.
Изобретение иллюстрируется прилагаемым рисунком, на котором изображен пример компоновки оборудованием ВРК в собранном состоянии.
Осуществление изобретения.
ВРК комплектуется оборудованием, материалами, ЗИП. Комплекс размещается в действующем морском (речном) порту, куда доставляется автомобильным, железнодорожным или морским транспортом. Оба контейнера устанавливаются на ровное и твердое основание (подготовленная забетонированная площадка) в непосредственной близости друг от друга. К комплексу подводится электрическое питание. Аргоновая рампа (5.4) устанавливается в непосредственной близости от технологического контейнера с соблюдением требований техники безопасности. Газораспределительный щиток (2.6) технологического контейнера подключается к аргоновой рампе (5.4). При необходимости производится монтаж оборудования, перевозимого в складском отсеке лабораторно-транспортного контейнера (5), из транспортного состояния в рабочее. С помощью консольного крана (1.4) обрабатываемая деталь устанавливается на универсальный вращатель (1.3). Составляется программа перемещения рабочего органа (1.1), установленного на робот-манипулятор (1.2), а также перемещения детали на универсальном вращателе (1.3) с помощью пульта управления (2.1).
Нанесение и ремонт антикоррозионных покрытий проводятся в ручном режиме вне контейнера при помощи установок АСО (5.2) для очистки и подготовки поверхности и ЭДМ (5.1) для нанесения металлического покрытия.
Для подтверждения качества выполненных работ проводятся металлографические и др. исследования образцов в лабораторном отсеке (4). По окончании работ оборудование демонтируется и устанавливается в складской отсек, после чего комплекс может быть перебазирован.
Задача данного изобретения решена путем создания мобильного комплекса ремонта судовой техники с использованием технологий газотермического напыления и наплавки - высокопроизводительного роботизированного комплекса (ВРК) для оснащения морских либо речных портов с целью оперативного ремонта и защиты судовых деталей и элементов, а также обеспечения портов современными технологиями сервисного обслуживания и ремонта. ВРК можно будет транспортировать при помощи автомобильного, воздушного или морского транспорта. Мобильность и возможность быстрого развертывания позволит осуществлять срочный или плановый ремонт в нужном месте в нужное время, что сократит время простоя, затрат на обслуживание и ремонт объектов морской техники и инфраструктуры.