книги из ГПНТБ / Бронский, А. И. Основы выбора конструкций корпуса судна

субъективным требованиям заказчика . Так, существующие допуски на деформации легких корпусных конструкций (надстройки, рубки, выгородки) в основном обусловлены эстетическими требованиями . Они должн ы выдерживаться главным образом в результате приме­ нения наиболее технологичных конструкций (гофрированных и клее - сварных), точечной и контактной сварки и т. д. В исключи­ тельных случаях могут быть повышены толщины листов.

размеров узла, секции, конструкции или корпуса судна на основе требований технологического процесса сборки и эксплуатационных требований к конструкции, т. е. задание величины A 3 a M ;

2) составление уравнения размерной цепи и нахождение пере­ даточных отношений;

3) выбор допусков Аг на составляющие звенья, согласованных с технологическими операциями, реализующими звенья цепи, т. е. исходя из экономической степени точности;

Если Арасч^Азам . требуемая конечная точность конструкции обес­

при сокращении числа составляющих звеньев я (например, увели­ чением габаритов деталей при снижении их количества) и при уменьшении допусков на составляющие звенья Аг, что требует внедрения новых механизированных технологических процессов, введения полного или выборочного контроля и т. д. Другим спосо­ бом ликвидации пригонки является расширение допуска сборочного

50

Причины нарушения точности размерных цепей можно разде­ лить на две группы: эксплуатационные, связанные с изменением внешних воздействий на конструкцию (износ деталей в сопряже ­ ниях, изменение размеров конструкций корпуса или теплообменных аппаратов вследствие температурных колебаний, взаимные переме­ щения деталей в связи с изгибом и скручиванием судна на волне­

2. Подвижные компенсаторы, размеры, геометрическое или про­ странственное положение которых можно изменять в определенных пределах в результате принудительной регулировки положения де­ талей или узлов, что компенсирует заранее установленные погреш­ ности размерной цепи. К подвижным компенсаторам относятся кли­ новые и сферические прокладки, часто используемые при установке судовых механизмов на фундаменты, отжимные болты, гофриро­ ванные компенсаторы в подвижных соединениях рубок, компенса­

новленное отклонение от номинальных размеров и геометрии и со­ пряжения деталей. Эта группа компенсаторов многообразна и ши­ роко распространена в корпусных конструкциях. К ней относятся зазоры между деталями конструкции (например, в кничных соеди­ нениях бимсов со шпангоутами, стоек переборок с бимсами или продольными ребрами палуб, в некоторых типах узлов пересечения

опорных поверхностей фундаментов по сравнению с габаритами рамы механизмов или оборудования для компенсации погрешно­ стей положения фундаментов; овальные отверстия в опорных по­ верхностям фундаментных рам для компенсации теплового расши­ рения корпусов аппаратов или других эксплуатационных смеще­ ний,, и т. д.

4. Припусковые компенсаторы, которые не включаются в кон­ струкцию, а вводятся на определенной стадии технологического процесса д л я компенсации неточностей смежных конструкций,

62

накопленных в процессе их изготовления и установки, а т а к ж е погрешностей последующих технологических операций. К ним от­

ахтерштевня, кронштейнов гребных валов, опорных поверхностей фундаментов, припуски на причерчивание фундаментов к корпус­ ным конструкциям и т. п.

Использование средств размерной компенсации позволяет сни­ зить требования к точности работ и тем самым сократить затраты на изготовление и сборку конструкций, но приводит к необходи­ мости пересмотра ряда конструктивных узлов и обоснования обла­ стей их возможного применения с позиций надежности и долговеч­ ности корпусных конструкций.

Выбор того или иного варианта обеспечения заданной точности, включая и применение размерных компенсаторов, целесообразно производить на основании сравнительных технико-экономических

пример расчета оптимального конструктивного варианта узла пере­ сечения набора на основе комплексного критерия экономики по­ стройки с привлечением средств размерного анализа приведен

в§ 13.

Вцелом внедрение размерного анализа в исследовательскую и проектную практику позволяет получить количественные характе ­ ристики неточностей изготовления корпусных конструкций и откло­ нений их формы и размеров от проектных, что дает возможность оценить соответствующие экономические последствия и выбрать оптимальные конструктивно-технологические решения, включая ус­ тановление рациональных нормативов допусков на изготовление и сборку корпусных конструкций.

§ 4. Унификация и стандартизация конструкций

Оптимальное проектное решение конструкции рассматривалось как результат учета индивидуальных особенностей назначения судна, условий его постройки, эксплуатации и ремонта. Такой под­ ход не позволяет полностью учесть интересы судостроения и орга­ низаций, занимающихся эксплуатацией судов.

Единообразная разработка проектной и ремонтной документа­ ции, унификация типов и размеров конструкций, использование ог­ раниченной номенклатуры марок и типоразмеров материалов, стан­ дартизаци я технологических процессов и оснастки с о к р а щ а ю т расходы на проектирование и изготовление конструкций. Одновре­ менно проведение унификации означает и отступление от опти­ мальных проектных решений, выбранных с учетом индивидуальных

53

особенностей конструкций. Следовательно, определение целесооб­ разности проведения унификации и ее уровня — типичная задача оптимизации, рассматриваемая в широком плане, т. е. для целой группы конструкций. Это отражено и в принятой терминологии (ГОСТ 1.0—68): «Стандартизация — это установление и примене­ ние правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон и, в частности, для достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении условий эксплуатации (использования) и требований безопасности».

Изменение экономических показателей судовых корпусных кон­ струкций при стандартизации и унификации зависит от различных факторов, учитывающих затраты при проектировании, изготовле­ нии и эксплуатации конструкций.

В самом общем виде расходы на изготовление и эксплуатацию партии изделий (конструкций) при заданных способе и организа­ ции производства можно разделить на две группы: расходы, зави­ сящие от величины партии, т. е. повторяющиеся при изготовлении и эксплуатации каждой единицы изделия, и разовые расходы, отно­

стоимость проектирования изделий (при серийном или массовом

удельных расходов. Это положение и является общей экономиче­ ской предпосылкой стандартизации .

Изменение количества изделий в партии приводит к изменению составляющих С а и С& в (1.23). При увеличении партии целесооб­ разны механизация и автоматизация производственных процессов, внедрение новых высокопроизводительных операций, повышение точности работ, использование новых методов проектирования (объемное проектирование, использование вычислительной тех­ ники), применение результатов новых исследований. К а к правило,

54

при этом уменьшается величина Со и увеличивается Сь, что при об­ щем увеличении партии изделий снижает приведенные расходы на изготовление и эксплуатацию единицы изделия.

В качестве примера рассмотрим изготовление гофрированных листов, сборку и сварку полотнищ переборок танкеров типов

(рис. 16), базирующихся на возможностях станочного оборудова­ ния, точности получаемых деталей и условиях сборки и сварки по­ лотнищ [33]:

— штамповка полугофров с разъемом на вершине и впадине гофров с последующей сборкой в специальной постели и сваркой стыков автоматом;

55

—гибка полугофров на гибочных вальцах с предварительным заломом кромки по радиусу гофра, последующей сборкой в спе­ циальной постели и сваркой стыков полуавтоматом;

—штамповка полного профиля гофров из предварительно сва­

ренных на стенде листов методом последовательной гибки по длине и высоте гофра с передвижкой штампа, последующей сбор­ кой на стенде и сваркой стыков автоматом.

ванные листы рациональнее штамповкой, чем гибкой на вальцах, несмотря на сравнительно высокую стоимость специальных штам ­

полный профиль — самый эффективный вариант для серии из трех судов, хотя стоимость оснастки и оборудования резко возрастает по сравнению с другими вариантами .

Таким образом, количественная оценка подтвердила качест­ венный анализ, выполненный заводом при подготовке к серийному строительству танкеров.

Приведенным примером нельзя в полной мере иллюстрировать экономический результат унификации конструкций. Он лишь по­ казывает эффективность увеличения серийности изготовления од­ нотипных конструкций и применения наиболее целесообразного технологического процесса, хотя и здесь надо соблюдать соответ-

56

ствие конструктивного решения принятой организации, технологии и серийности постройки (расположение сварных швов и способ сварки, включая конструктивные элементы подготовки кромок под

стройки смежные горизонтальные гофры отличаются по профилю (главным образом, высотой) [77]. При достаточно высокой стои­ мости штампов и постелей и сокращении партии одинаковых по

рованных листов, неравномерное по высоте переборки распреде­ ление рамных связей при вертикальном расположении гофров), направленных на унификацию профилей гофров при максимально возможном приближении их к оптимальному по массе. Такой под­ ход к проектированию конструкций корпуса в полной мере содер­ жит элементы научно обоснованной унификации, базирующейся на принципах оптимизации конструкций.

Стандартизацию корпусных конструкций можно осуществлять в двух направлениях [30]: стандартизация судов в целом и унифи­ кация отдельных элементов, деталей и узлов корпуса.

Первое направление реализуется увеличением серийности строя­ щихся судов, специализацией верфей на постройке определенных типов судов, унификацией главных размеремий и обводов судов разных типов. Работы в этой области широко проводятся во всех

быстрого морального старения и снижения экономической эффек­ тивности эксплуатации однотипных судов в современных условиях.

ции и типизации флота. В частности, могут быть успешно прове­ дены стандартизация и унификация элементов, деталей и узлов корпуса, т. е. реализация второго направления, которое имеет и

57

кации. Одновременно на практике необходимо рассматривать и целесообразность принятия одинаковых принципиальных схем кон­ струкций при различных размерах входящих в них деталей. Это у ж е будет качественная задача унификации. Ч а щ е всего при про­ ектировании корпусных конструкций обе задачи решают совместно.

судов (при межпроектной унификации) . Оптимальные решения д л я разных конструкций или судов не одинаковы, их выбор зависит от конкретных условий или ограничений. Поэтому необходимо оп­ ределить целесообразность принятия одинаковых решений для рас ­ сматриваемого элемента, узла, перекрытия применительно к учи­ тываемой группе конструкций или судов и, если унификация оправдана, найти оптимальное решение для всей группы.

Суммарную величину удельных затрат по всей группе конст­ рукций до проведения унификации можно выразить формулой

т

где С, — затраты на реализацию единичного проектного решения (удельная стоимость изготовления с учетом расходов на проектирование);

iii— количество однотипных конструкций в пределах к а ж д о г о типового решения;

цией с учетом единовременных расходов на стандарти­ зацию рассматриваемого элемента корпуса в пределах данной группы конструкций.

58

переборок необходимо выполнить плоскими (изолируемые пере­

СС С Р ;

—изготовление коробчатых гофрированных листов предусмот­ рено методом последовательной гибки граней универсальным штампом;

59