СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ФОРМЫ И РАЗМЕРОВ КОРПУСОВ СУДОВ, ПОСТРОЕННЫХ В ЛЕКАЛЬНЫХ СТЕНДАХ
WAY OF STABILISATION OF SHAPE AND DIMENSIONS OF HULLS BUILT IN MOULDING STANDS

Изобретение относится к судостроительной отрасли промышленности в части изготовления металлических корпусов судов, построенных в лекальных стендах, для снижения остаточных сварочных деформаций, полученных в процессе их сборки и сварки.
Известно, что после сварки любых металлических конструкций неизбежно возникают сварочные деформации, приводящие к изменению формы и размеров конструкции, а также изменению свойств металла в зоне нагрева. Полностью исключить деформации не представляется возможным даже при использовании таких технологий сварки как лазерная и гибридная лазерно-дуговая, обеспечивающих лишь существенное уменьшение деформаций по сравнению с традиционными дуговыми способами. Однако существует ряд технологических способов, способствующих уменьшению сварочных деформаций.
Известен способ уменьшения сварочных деформаций секций судов и кораблей за счет выполнения сборки и сварки в закрепленном состоянии (Технология судостроения: уч. для вузов. / Александров В.Л. и др. - СПб: Профессия, 2003). Суть способа заключается в исключении или ограничении образования сварочных деформаций на отдельных технологических этапах сборки конструкции за счет значительной жесткости сборочной оснастки (кондукторов, постелей, технологических раскреплений). При этом остаточные деформации конструкции после ее открепления от оснастки будут формироваться в условиях собственной жесткости конструкции и поэтому будут меньше. Основными недостатками указанного способа являются необходимость изготовления металлоемкой технологической оснастки и его низкая эффективность в случае изготовления конструкций с несимметричным расположением сварных швов относительно центральных осей готовой конструкции.
Также известен способ правки изделий (патент №1733158), в том числе судовых сварных конструкций, сущность которого заключается в том, что изделие укладывают на две опоры, после чего осуществляют его изгиб статической нагрузкой, приложенной через упругую связь, а затем воздействуют вибрационной нагрузкой. При изгибе статической нагрузкой создают напряжение изгиба, равное разности напряжения предела текучести материала заготовки при вибрации и напряжения изгиба, создаваемого вибрационной нагрузкой. Недостатком такого метода является то, что приложение нагрузки через упругую связь уменьшает мощность вибратора, необходимую для достижения резонансных частот, в свою очередь снижение предела текучести материала заготовки при воздействии вибрации уменьшает необходимую величину статической нагрузки.
В качестве прототипа изобретения выбран типовой технологический процесс низкочастотной вибрационной обработки (НВО) деталей, узлов и корпусных конструкций после их изготовления, изложенный в документе РД5 Р. ГКЛИ.0104-216-95 «Руководящий документ».
Для решения указанной проблемы предлагается низкочастотная вибрационная обработка корпусов судов, построенных в лекальных стендах, до их освобождения от закрепления.
Указанный технический результат достигается в способе стабилизации формы и размеров корпусов судов, при котором корпус судна закреплен в лекальном стенде и к обшивке палубы, над узлами пересечения ребер жесткости устанавливают вибровозбудитель так, чтобы ось вращения вибровозбудителя была направлена поперек обрабатываемого корпуса судна.
Сущность изобретения поясняется следующими рисунками:
Фиг. 1 - Схема изготовления корпуса судна в стендах с лекальными обводами.
Фиг. 2- Схема поперечных сечений для расположения вибровозбудителя.
Фиг. 3 - Схема перестановки вибровозбудителя по поперечному сечению.
Фиг. 4 - Технологический комплекс для низкочастотной виброобработки ВТУ-01М.
Корпус судна 1 закрепляют в лекальном стенде 2. Затем в центре палубы 3, к обшивке в месте пересечения плоскости мидель-шпангоута и диаметральной плоскости (ДП) устанавливают вибровозбудитель 4 так, чтобы ось вращения вибровозбудителя 4 была перпендикулярна ДП (фиг. 3 и фиг. 2).
Далее проводят низкочастотную виброобработку на резонансной частоте в поз. 1 поперечного сечения А-А. НВО выполняют на двух-трех четко выраженных резонансных частотах, но не приводящих к перегрузке привода вибровозбудителя. Резонансные частоты определяются в процессе набора частоты колебаний вибровозбудителем. Длительность НВО на резонансной частоте завершается по показанию падения потребляемого тока амперметра, входящего в технологический комплекс для НВО.
Затем вибровозбудитель 4 переставляют в поз. 2 и прикрепляют к обшивке над узлами пересечения ребер жесткости у борта судна 5 по поперечному сечению А-А и повторяют действия, проводимые в поз. 1 до показаний амперметра на падение потребляемого тока. Потом вибровозбудитель 4 переставляют в поз. 3 палубы судна и прикрепляют к обшивке над узлами пересечения ребер жесткости другого борта судна 5 поперечного сечения А-А и повторяют те же действия, что и в поз. 1 и поз. 2.
После проведения НВО во всех трех точках поперечного сечения А-А можно сделать вывод, что остаточное сварочное напряжение в зоне поперечного сечения А-А снижено.
Далее применяют такие же действия для поперечного сечения Б-Б по направлению к корме корпуса судна, потом для поперечного сечения В-В по направлению к носу корпуса судна. Расстояние между поперечными сечениями должно быть не более 5 м, что дает в итоге равномерное снижение напряжения по всему корпусу судна. После проведения НВО по всем поперечным сечениям корпуса судна снижается остаточное сварочное напряжение по всему корпусу, приводящее к снижению сварочных деформаций корпуса судна.
Для малых пассажирских судов и судов на подводных крыльях для уменьшения сварочных деформаций достаточно НВО по трем поперечным сечениям.
В результате проведения испытаний заявленного способа НВО для корпусов судов, построенных в лекальных стендах, получены положительные результаты по снижению остаточных сварочных напряжений в корпусах судов. Для этого были проведены измерения отклонений формы и размеров корпусов судов после их высвобождения от закрепления к стенду.
Согласно результатам проведенных испытаний определено, что осуществление НВО только по одному центральному сечению для снижения сварочных деформаций всего корпуса судна недостаточно. Максимальное снижение остаточного напряжения при проведении НВО доходило до 60%. При этом с удалением от места установки вибровозбудителя эффективность снижения уменьшалась. Отмечено также, что при виброобработке на 2-3 резонансных частотах снижение остаточных напряжений более равномерное, чем при одной частоте обработки.
Таким образом, применение данного способа низкочастотной вибрационной обработки корпусов судов, изготовленных в стендах с лекальными обводами, позволит значительно уменьшить остаточные сварочные деформации в корпусах судов до высвобождения от закрепления к лекальному стенду, повысить точность конструктивных размеров и формы корпусов судов, а также снизить стоимость и трудоемкость работ процесса стабилизации.