En el pasado, muchos astilleros no solo realizaban procesamiento de acero, ensamblaje de cascos, soldadura e instalación de sistemas de equipos, sino que también tenían ciertas capacidades de fundición, forja y mecanizado. Al mismo tiempo, también fabricaban motores principales, motores auxiliares, calderas y otros equipos. Desde la década de 1950, con el desarrollo de la construcción naval y sus industrias auxiliares, los astilleros se han desarrollado hacia el montaje final, es decir, la construcción de cascos es la tarea principal. Una gran cantidad de equipos mecánicos y eléctricos y piezas de equipamiento son proporcionados por profesionales o. Fábricas cooperativas no profesionales Solo astilleros La instalación se lleva a cabo para mejorar la calidad y eficiencia de la construcción naval.
Proceso de construcción naval El proceso principal de la construcción naval se puede representar mediante el siguiente diagrama de bloques.
El pretratamiento del acero es el trabajo de calibrar, eliminar óxido e imprimar el acero antes de marcarlo. Durante el transporte y almacenamiento, el acero marino a menudo sufre diversas deformaciones debido a un laminado desigual, una contracción por enfriamiento desigual después del laminado u otros factores. Por esta razón, después de sacar las placas y los perfiles del campo de barras de acero, se enderezan utilizando un enderezador de placas de acero de múltiples rodillos y un enderezador de placas de acero, respectivamente, para garantizar un procesamiento normal de marcado, recorte y conformado. El acero corregido generalmente se pule y se desoxida, luego se rocía con imprimación y se seca. De esta manera, el acero procesado puede enviarse para su marcado. Estos procesos a menudo forman una línea de preprocesamiento automatizada, y las pistas de transporte están conectadas a las líneas de transporte de procesos posteriores, como el levantamiento de acero, el marcado y el procesamiento de bordes en el patio de acero, logrando una mecanización y automatización integral de la preparación y el procesamiento de piezas del casco. .
Lofting y marcado La forma del casco suele ser una superficie espacial lisa. El dibujo del contorno del casco representado por líneas proyectadas tridimensionales proporcionado por el departamento de diseño se llama dibujo lineal y generalmente se dibuja a una escala de 1:50 o 1:100. Debido a la gran escala, existe un cierto error en la suavidad tridimensional de la línea del perfil. El casco no se puede construir directamente basándose en la línea del perfil, sino que se puede realizar un replanteo a escala real de 1:1 o 1:5 o. 1:10 debe realizarse en la plataforma de replanteo del astillero. Alise la línea de moldeo y obtenga la línea de moldeo correcta. El lofting del casco es el proceso básico de construcción del casco.
Dibujar consiste en dibujar, mediante plantillas, muestras o bocetos, la forma y tamaño reales de las piezas del casco obtenidas tras su replanteo sobre la placa o perfil, y marcarlas para su procesamiento y montaje. Los primeros métodos de replanteo y marcado fueron el replanteo de tamaño completo y el marcado manual. A principios de la década de 1940, aparecieron el lofting proporcional y la anotación de proyección, es decir, el lofting se convirtió en un mapa base de proyección en una proporción de 1:5 o 1:10, y se utilizó el correspondiente equipo de proyección de baja potencia para ampliar el mapa. mapa base de proyección al tamaño real. O reduzca el mapa base de proyección a 1/5 ~ 1/10 para hacer una película de proyección y luego use un equipo de proyección de alta potencia para ampliarlo de 50 a 100 veces para formar una parte tridimensional y luego colóquelo en el acero. marca. El lofting proporcional también puede proporcionar una copia del diagrama para que la máquina cortadora de seguimiento fotoeléctrico corte directamente la placa de acero, eliminando el proceso de numeración. Aunque el marcado de proyección ha mejorado mucho sobre la base del marcado manual, todavía no puede eliminar la operación manual. A principios de la década de 1960, se aplicaron materiales de marcado eléctrico, es decir, utilizando el principio de la fotografía electrostática, primero se roció polvo conductor fotosensible sobre la superficie de la placa de acero y luego se realizó una exposición por proyección frontal. Después del desarrollo y fijación, las piezas se exponen sobre placas de acero. El gran dispositivo de marcado por electroimpresión de la presente invención es adecuado para placas de acero de gran tamaño y adopta un método de exposición y proyección continua sincrónica, es decir, la imagen base y la placa de acero se mueven sincrónicamente, y la proyección y exposición son continuas durante el movimiento. . Un pequeño dispositivo de marcado eléctrico adecuado para placas de acero pequeñas, que puede proyectar todos los gráficos sobre la placa de acero al mismo tiempo. Este método de etiquetado ha sido ampliamente utilizado. Con la aplicación de las computadoras en la construcción naval, reaparecieron los métodos matemáticos de lofting. Es decir, se utilizan ecuaciones matemáticas para representar la línea de forma del casco o la superficie del casco, y la tabla de valores de diseño y los valores de condiciones de contorno necesarios se utilizan como datos originales. Mediante verificación y cálculo repetidos por parte de la computadora, la modificación y. Se logra el suavizado de la línea de forma del casco, para obtener una proyección precisa, suave y correspondiente. Los puntos son exactamente iguales que las líneas del casco. Cada línea del casco está representada por una ecuación spline matemática característica, que se puede dibujar con un trazador CNC (consulte Herramientas de dibujo). El lofting matemático no sólo puede cancelar el trabajo tradicional de lofting de tamaño completo, sino que también proporciona información de control para procesos posteriores como el corte y el conformado. Desempeña un papel clave en la automatización del proceso de construcción del casco y es un avance importante en la tecnología de construcción naval.
El procesamiento de piezas del casco incluye el procesamiento de bordes y el procesamiento de conformado. El procesamiento de los bordes se basa en la forma real dibujada en el acero después del trazado, utilizando una máquina cizalla o corte con gas oxiacetileno o corte por plasma para cortar las partes del casco. Los bordes de algunas piezas también deben procesarse con una máquina cortadora de gas o una cepilladora de bordes. La máquina de corte por gas con seguimiento fotoeléctrico en el equipo de corte por gas rastrea automáticamente las líneas en el gráfico de escala a través del sistema servo síncrono y corta la placa de acero. Puede usarse junto con el marcado manual y el marcado por proyección.
El uso de máquinas de corte por gas CNC no solo tiene una alta precisión de corte, sino que también corta directamente basándose en datos matemáticos de lofting, lo que puede omitir el proceso de numeración y realizar la automatización de los procesos de lofting y corte.
Para las placas de casco con curvatura, ángulos o bordes plegados, las placas de acero deben moldearse después del corte. Las máquinas dobladoras de laminación y las máquinas dobladoras de placas se utilizan principalmente para el doblado en frío o se utilizan métodos de procesamiento de conformado hidrotermal; es decir, según lo programado. El cable calefactor utiliza un soplete de oxígeno y acetileno para calentar localmente la placa y luego la enfría con agua para deformar localmente la placa y doblarla en la forma curva requerida. Para perfiles utilizados como nervaduras, etc. , las máquinas dobladoras de costillas en frío se utilizan a menudo para doblarlas en varias formas. Con el desarrollo de la tecnología CNC, se aplicaron las máquinas dobladoras en frío CNC y luego se desarrollaron las máquinas laminadoras de placas CNC. El procesamiento de piezas de casco ha evolucionado desde la mecanización hasta la automatización.
Ensamblaje y soldadura del casco El proceso de ensamblar los componentes estructurales del casco en un casco completo. Generalmente se adopta la construcción segmentada, que se divide en tres etapas: soldadura del ensamblaje de componentes, soldadura del ensamblaje de segmentos y soldadura del ensamblaje deslizante.
①Montaje y soldadura de componentes: también llamado plegado pequeño. El proceso de ensamblar placas de acero procesadas o secciones de acero en placas, acero en forma de T, armazones de nervadura o columnas de proa y popa de un barco se lleva a cabo en la plataforma de ensamblaje y soldadura del taller.
②Ensamblaje y soldadura segmentada (generalmente segmentada): también llamado sellado central. ensamblar las piezas en secciones planas, secciones curvas o secciones tridimensionales, como mamparos, fondos, costados y superestructuras o ensamblarlas en una sección tridimensional circular que pase a través del casco principal en la dirección del barco; llamada sección general, como la sección general de proa y la sección general de popa. El montaje y soldadura de los segmentos se realiza sobre una plataforma de montaje y soldadura o marco de fijación. La división de segmentos depende principalmente de las características de la estructura del casco y de las condiciones de elevación y transporte del astillero. A medida que los barcos crecen y aumenta la capacidad de las grúas, hay cada vez más subsecciones y secciones generales, y su peso puede alcanzar más de 800 toneladas.
③ Montaje y soldadura de grada (muelle): es decir, montaje de casco, también conocido como montaje de gran tamaño. Las partes, segmentos y secciones del casco finalmente se ensamblan y sueldan en el atracadero (o muelle) para formar el casco. En el caso de los grandes buques con un desplazamiento de más de 6,5438 millones de toneladas, la mayoría de ellos se ensamblan en astilleros para garantizar la seguridad de la botadura. Los métodos de montaje comunes incluyen: utilizar la sección total como unidad de montaje, izar desde el centro del barco hasta la proa y la popa, lo que generalmente es adecuado para la construcción de barcos pequeños y medianos, izar primero una sección inferior en la excéntrica; parte del barco, y las secciones adyacentes de elevación del barco La proa, la popa y el nivel superior son los datos de construcción, y el rango de elevación tiene forma de pagoda, lo que se denomina método de construcción de torre, hay de 2 a 3 puntos de referencia de construcción, que se construyen respectivamente mediante el método de construcción de torre y finalmente se conectan para formar el casco, que se denomina método de construcción de isla cuando el primer barco se construye al final de la grada (o muelle), la popa del segundo; El barco está construido en la parte delantera de la grada. Después de botar el primer barco, mueva la popa del segundo barco hasta el final de la grada y continúe izando otras secciones hasta que todo el casco esté ensamblado. Al mismo tiempo, la popa del tercer barco se construye en la parte delantera de la grada, y así sucesivamente. Este método se llama método de construcción en serie. El casco se divide en dos partes, la sección de proa y la sección de popa, que se lanzan al agua respectivamente en la grada y luego se cierran juntas en el agua. Este es el llamado método de construcción en dos etapas. La elección de varios métodos de montaje depende de las características estructurales del casco y de las condiciones específicas del astillero.
La carga de trabajo de montaje y soldadura del casco representa más del 75% de la carga de trabajo total de la construcción del casco, de la cual la soldadura representa más de la mitad. Por tanto, la soldadura es un trabajo clave en la construcción naval, que no sólo está directamente relacionado con la calidad de la construcción naval, sino también con la eficiencia de la misma. Desde la década de 1950, los métodos de soldadura han evolucionado desde la soldadura manual hasta la soldadura automática por arco sumergido (ver soldadura por arco sumergido), la soldadura semiautomática, la soldadura por electroescoria y la soldadura con protección de gas. Desde mediados de la década de 1960, han aparecido nuevas tecnologías como la soldadura por una cara y la conformación por ambas caras, la soldadura por gravedad, la soldadura automática en ángulo, la soldadura vertical y la soldadura automática horizontal. En consecuencia, también se han desarrollado los equipos y materiales de soldadura. Debido a la complejidad de la estructura del casco, todavía se requiere soldadura manual en lugares donde la soldadura automática y semiautomática es difícil de implementar.
Combinado con el desarrollo de la tecnología de soldadura, a partir de la década de 1960, se utilizaron líneas de ensamblaje de vigas en T y líneas de ensamblaje de segmentos planos para piezas de casco y ensamblaje segmentado, respectivamente. Las secciones en forma de T son los componentes básicos de los huesos segmentados planos. Los segmentos planos ocupan una proporción considerable en la estructura del casco. Por ejemplo, en los grandes graneleros y petroleros, los segmentos planos pueden representar más del 50% del peso total del casco. La línea de ensamblaje y soldadura de segmentos planos incluye varios equipos especiales de ensamblaje y soldadura. Utiliza un dispositivo transportador para alimentar continuamente materiales, adaptar el ensamblaje de soldadura y soldar el esqueleto, lo que puede mejorar significativamente la mecanización del ensamblaje segmentado y se ha convertido en uno de los principales contenidos de la transformación tecnológica de los astilleros modernos. Algunos astilleros de todo el mundo también utilizan la producción en línea de montaje para ensamblar y soldar segmentos tridimensionales de grandes buques cisterna en la producción en masa y el montaje en muelles.
Una vez finalmente ensamblado el casco, se debe probar la estanqueidad del casco, luego se alinean el sistema de eje y el sistema de timón en la popa, y se instalan el sistema de eje, la hélice y el timón. Prepárate para lanzarte al agua después de completar varios proyectos submarinos.
La botadura de un barco es el proceso de mover un barco ensamblado en un atracadero (muelle) desde la tierra al agua. La dirección del movimiento de un barco al botar es paralela al capitán o perpendicular al capitán, lo que se denomina botadura longitudinal y botadura transversal, respectivamente. Los toboganes acuáticos incluyen principalmente toboganes de madera y toboganes mecanizados. El primero depende del propio peso del barco para deslizarse hacia el agua y se usa ampliamente; el segundo utiliza un carro para transportar el casco y tirarlo hacia el agua sobre una pista, y se usa principalmente en astilleros interiores pequeños y medianos.
Antes de lanzarse verticalmente al agua, transfiera el casco atracado en el muelle a la placa deslizante y al tobogán, y el tobogán se inclina hacia la dirección en la que el barco entra al agua. Cuando se suelta el dispositivo de frenado entre la patineta y el tobogán, el barco se desliza en el agua junto con la patineta y el soporte debido a su propio peso, y luego flota en el agua por su propia flotabilidad. Para reducir la resistencia a la fricción al deslizarse hacia abajo, a menudo se aplica un cierto espesor de grasa de aguas residuales entre la patineta y la guía deslizante. También se pueden usar bolas de acero en lugar de grasa de aguas residuales para cambiar la fricción de deslizamiento a fricción de rodadura para reducir aún más la fricción. El barco montado en el muelle puede flotar siempre que se vierta en el muelle. La operación de botadura es mucho más sencilla y segura que la botadura bajo la grada.
La botadura significa que se ha completado el trabajo clave y principal de construcción del barco. Según las costumbres tradicionales, cuando se bota un barco grande, se suele realizar una gran ceremonia de celebración.
Instalación del muelle (instalación de equipos y sistemas) Una vez botado el barco, a menudo depende del equipamiento del muelle en la fábrica para instalar equipos de casco, equipos electromecánicos, tuberías y cables, y para realizar carpintería, aislamiento. y trabajos de pintura en la cabina. La instalación de muelles implica muchos tipos de trabajos y tienen una gran influencia entre sí. A medida que los equipos y sistemas del barco se vuelven cada vez más complejos, los requisitos de calidad de la instalación también aumentan. Por lo tanto, el trabajo de instalación está directamente relacionado con si el barco puede probarse y entregarse rápidamente después de su botadura. Para acortar el período de instalación después del lanzamiento, el trabajo de instalación anterior debe realizarse lo antes posible en las etapas de ensamblaje del segmento y del casco, lo que se denomina preequipamiento. Cambiar la instalación tradicional de una sola pieza al conjunto de unidades también puede acortar en gran medida el ciclo de instalación, es decir, el grado de composición de la unidad de instalación se determina en función del diseño y las características de composición de la cabina y otros equipos de la cabina. Por ejemplo, una unidad de refrigeración del motor principal puede incluir un intercambiador de calor, una bomba, un regulador de temperatura, tuberías asociadas con accesorios y el equipo eléctrico necesario para la unidad. Ensamblar la unidad de instalación en el taller y luego izarla a la sección, sección general o barco para su instalación puede mover del 18 al 25% de la carga de trabajo de instalación del barco al campo y acortar el período de instalación en el barco entre un 15 y un 20%. .
Prueba de amarre y prueba de navegación Una vez finalizadas la construcción e instalación del casco, para garantizar la integridad de la construcción y la confiabilidad de los diversos equipos, se debe realizar una prueba exhaustiva y rigurosa, que generalmente dividido en dos etapas, a saber, la prueba de amarre y la prueba de navegación.
La prueba de amarre, comúnmente conocida como operación de prueba en muelle, es una serie de pruebas reales realizadas al motor principal, motores auxiliares y otros equipos electromecánicos del barco en el estado amarrado para verificar la calidad de la instalación y las condiciones de operación. La prueba de amarre toma como núcleo la prueba del motor principal, verifica las condiciones de funcionamiento del grupo electrógeno y del equipo de distribución y crea las condiciones para las pruebas del motor principal y otros equipos. También es necesario comprobar la fiabilidad y seguridad de la coordinación, emergencia, telemetría, control remoto y control automático de los sistemas relacionados. Durante la prueba de amarre, el barco se encuentra básicamente en un estado estacionario, el motor principal, los ejes y los sistemas de equipos relacionados no pueden mostrar el rendimiento de operación a plena carga, y se requiere una prueba de navegación.
La prueba de navegación es una inspección exhaustiva del rendimiento del motor principal del barco, de los motores auxiliares y de diversos equipos y sistemas electromecánicos en condiciones de navegación. Generalmente existen pruebas de carga ligera y pruebas de carga pesada. Durante la prueba de navegación, se miden la velocidad, la potencia del motor principal, la maniobrabilidad, el rendimiento de giro, la estabilidad del rumbo, la inercia y la navegabilidad del área de navegación designada. Una vez que la agencia naviera y los usuarios acepten los resultados de las pruebas, el astillero entregará oficialmente el equipo al solicitante.
El desarrollo de la tecnología moderna de construcción naval es un proceso que va desde las operaciones manuales hasta la mecanización y la automatización. Desde la década de 1950, el remachado ha sido reemplazado por la soldadura en la construcción del casco, lo que ha mejorado la construcción del casco desde el modo a granel esporádico utilizado durante mucho tiempo en el pasado al modo de ensamblaje segmentado, mejorando en gran medida la eficiencia de la construcción naval. Debido a la complejidad de la estructura y forma del casco, las operaciones manuales siempre han ocupado una gran proporción en la construcción del casco. La aplicación de computadoras y tecnología de control numérico está cambiando aún más la faz de la industria de la construcción naval. Las computadoras electrónicas se utilizaron por primera vez en el lofting matemático y, posteriormente, aparecieron los trazadores CNC, las máquinas cortadoras CNC, las máquinas dobladoras en frío de nervaduras CNC, las máquinas procesadoras de hélices CNC y las máquinas procesadoras de tubos con entrada digital y salida gráfica.
Al mismo tiempo, la tecnología informática electrónica se ha ido aplicando gradualmente a la gestión de la producción, la planificación, el suministro de equipos materiales y la contabilidad de costes en los astilleros. Para reducir la preparación de información y eliminar la desconexión entre el diseño y la producción, se desarrolló un sistema CNC integrado para la construcción naval a gran escala. Este sistema incluye información común para todas las funciones, como el diseño, la producción y la gestión del barco, y puede coordinar todo el trabajo. proceso desde el diseño hasta la producción. Por lo tanto, continuar ampliando la aplicación de las computadoras en la construcción naval es la dirección principal para desarrollar la tecnología de construcción naval y mejorar aún más el grado de automatización de la construcción naval.
Literatura
Wang Yongyi et al., Hull Construction Technology, People's Communications Industry Press, Beijing, 1980.