CC BY
17УДК 629.5
Н.В. Огнев, аспирант, ФБОУ ВПО «ВГАВТ». Е.Г. Бурмистров, д. т. н., проф., ФБОУ ВПО «ВГАВТ». 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5А.
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СЕКЦИЙ
Излагаются особенности проектирования транспортировочных платформ для перевозки крупных сборочных единиц корпусов судов на отечественных судостроительных верфях. Рассматриваются основные мировые тенденции в области проектирования подобной оснастки. Описываются общие подходы к проектированию транспортировочных платформ с использованием технологий ЗБ-моделирования.
В целях сокращения стапельного периода, снижения трудоёмкости сборочно-сварочных работ на построечном месте и общей стоимости постройки судов, современные технологии их постройки предполагают изготовление сборочных единиц корпуса с максимально возможными массо-габаритными характеристиками. В то же время отечественные судостроительные верфи, спроектированные и построенные в середине XX века, как правило, имеют серьёзные ограничения не только по годовой программе судостроения и массе перерабатываемого металла, но и по грузоподъёмности кранового и напольного транспортного оборудования, высоте и ширине пролётов, размерам вывозных ворот, радиусам поворота транспортных средств и т.д.
Кроме того, изготовление крупногабаритных секций сопряжено с рядом трудностей и в организации производства: серьёзно изменяются схемы размещения производственных участков и сборочно-сварочной оснастки, усложняются схемы строповок узлов и секций, увеличивается трудоёмкость погрузоразгрузочных работ, затрудняется выполнение операций кантовки полотнища (или готовой секции), что приводит к усложнению производственного процесса в целом.
Основными путями выхода из сложившейся ситуации представляются следующие:
■ реконструкция существующих судокорпусных цехов;
■ проектирование и постройка новых цехов с учётом всей совокупности современных производственных факторов;
■ изготовление принципиально новой технологической оснастки взамен морально и физически устаревшей, которая позволила бы значительно повысить эффективность использования существующего (не заменяемого) технологического оборудования и производства в целом.
Первые два пути требуют значительных капитальных затрат, что делает маловероятным их реализацию, особенно в условиях непрекращающихся экономических кризисов, нестабильной загрузки и неграмотного менеджмента верфей. Единственным реальным путём для большинства отечественных верфей является третий путь развития. Он, при относительно небольших затратах открывает возможности для существенного увеличения производительность труда, повышения культуры производства и улучшения качества выпускаемой продукции.
Проблема транспортировки крупногабаритных секций, а именно: погрузка их на транспортёр, перемещение в цехе и по территории верфи, разгрузка, складирование ..., на сегодняшний день является одной из наиболее острых. Для транспортировки секций на отечественных верфях широко применяется рельсовый транспорт: самоходные внутрицеховые тележки и не самоходные платформы, буксируемые тепловозами. Первые в основном используют как межпролётные транспортные средства в 68
поперечных транспортных системах цехов и, благодаря значительной грузоподъёмности имеют определённые преимущества перед безрельсовым транспортом. Применение же вторых сегодня малоэффективно по ряду причин, как то:
■ отсутствие манёвренности (возможно движение только по рельсам);
■ высокая стоимость обслуживания рельсовых путей;
■ значительная себестоимость транспортировки сборочных единиц.
Мировые тенденции в области создания специальных транспортных средств для судостроения указывают на актуальность применения специализированных безрельсовых платформ для транспортировки секций по территории завода. Такие платформы позволяют значительно повысить культуру перевозок, уменьшить потери и повысить сохранность перевозимых сборочных единиц, уровень механизации погрузочно-разгрузочных работ, производительность труда такелажников и строповщиков.
В силу ориентации мировых производителей подобного оборудования, прежде всего на морское судостроение, где превалирует блочное формирование корпуса на открытом стапеле, массы сборочных единиц составляют от 50 т и выше см. рис.1, рынок специализированных транспортировочных платформ для судостроения широко представлен крупнотоннажными платформами с минимальной грузоподъёмностью 50 тон (см. рис. 1 и 2). В то же время сегмент мало-и среднетонажных транспортировочных платформ для судостроения практически не заполнен. В отечественном судостроении, например, для транспортировки секций массой от 3 до 20 т используются переоборудованные колёсные транспортные средства, выпускаемые отечественной же промышленностью для бизнеса и сельского хозяйства. Подобные решения позволяют, что называется «выйти из ситуации» но не решают проблему в целом.
Рис. 1. Многоосная несамоходная тяжелонагру-женная транспортировочная платформа г/п 2000 т
Рис. 2. Многоосная самоходная тяжело-нагруженная транспортная платформа г/п 500 т
Для проектирования специальной транспортной оснастки применительно к конкретной верфи необходим набор следующих исходных данных:
1) расстояние и время транспортировки;
2) условия транспортировки;
3) минимально необходимые размеры проезжей части;
4) минимально необходимый размер радиуса поворота;
5) массогабаритные характеристики транспортируемых секций:
6) тип транспортируемых секций;
7) способ погрузки секций и их выгрузки.
Расстояние транспортировки определяет минимально необходимую скорость передвижения транспортировочной платформы с грузом. Оно зависит от количества выпускаемых секций, такта и ритма их изготовления, интенсивности сборки корпуса на построечном месте.
Под условиями транспортировки здесь понимается тип и качество дорожного покрытия, в свою очередь, определяющие требования, предъявляемые к шасси проектируемой транспортировочной платформы, главным образом с точки зрения обеспечения устойчивости платформы с грузом при маневрировании.
Минимально необходимые размеры проезжей части и радиусов поворотов накладывают ограничения на максимальные габаритные размеры шасси платформы, углы поворота колёс, их ширину, клиренс и проч.
Массогабаритные характеристики транспортируемых секций определяют минимально необходимые размеры опорной платформы транспортного средства и её конструктивное оформление.
Тип перевозимых секций определяет количество и тип необходимой крепёжной оснастки на транспортировочной платформе.
Условия погрузки и выгрузки перевозимых секций определяют ряд принципиальных конструктивных решений, применяемых при проектировании транспортировочных платформ, например, наличие погрузоразгрузочного устройства, его грузоподъёмность, вылет стрелы манипулятора, способ управления им и т.д.
Техническое задание на проектирование необходимо составлять с учётом исходных данных из числа перечисленных, которые в свою очередь, должны быть продиктованы производственными возможностями верфи, генеральным планом предприятия и схемой размещения производства. На стадии эскизного проекта по проектируемому объекту необходимо отразить все концептуальные идеи, принципиальные решения по которым впоследствии могут стать объектами конструкторской мысли на стадиях разработки технического проекта, разработки ведомостей заказной и рабочей конструкторской документации. Таким образом, на стадии эскизного проектирования необходимо определиться по следующему кругу вопросов:
а) проектная грузоподъёмность платформы;
б) её маневренность;
в) тип перевозимых секций;
г) степень универсализации платформы (возможность транспортировки секций различных типов, массы и габаритов);
д) способ передвижения (самоходное, несамоходное (буксируемое));
е) тип шасси (колесное, гусеничное, электромагнитное, на воздушной подушке);
ж) функциональность (только транспортировка; самостоятельная погрузка и транспортировка; самостоятельная погрузка, транспортировка, разгрузка; перевозка и самостоятельная разгрузка);
з) способ управления транспортировочной платформой (прямое, дистанционное);
и) степень автоматизации платформы (наличие центровочного устройства, автомагических сигнализаторов перегрузки и несимметричной погрузки и проч.).
Полезно также проанализировать технические возможности имеющихся на верфи транспортных средств, на предмет возможности их модернизации. При этом следует исходить из того, что существующие транспортные платформы, как правило, ряд существенных недостатков, как то:
■ низкий показатель маневренности;
■ отсутствие погрузо-разгрузочных устройств;
■ низкий уровень автоматизации и механизации;
■ отсутствие центрирующих устройств и автоматизированных систем контроля центра тяжести перевозимого груза;
■ низкий уровень безопасности транспортных и погрузо-разгрузочных операций;
■ ограничение габаритов транспортируемых секций габаритами платформы.
Полезным, прежде всего с точки зрения корректности составления технического
задания, может оказаться изучение опыта проектирования транспортных средств для транспортировки крупногабаритных домостроительных конструкций, например железобетонных панелей, плит перекрытий и т.д. Размеры последних, как правило, значи-
тельно превышают ширину опорной поверхности транспортировочной платформы (см. рис. 3 и 4). Здесь весьма положительно зарекомендовал себя вариант размещения перевозимой панели наклонно с опиранием на продольную вертикальную опору. Это позволяет уменьшить суммарный негабарит перевозимого груза. Однако и в этих случаях необходимо, практически «в ручном режиме», обеспечивать симметричную загрузку панелевозов в целях сохранения центра тяжести транспортного средства с грузом на линии оси симметрии.
Выполнить это условие можно оснастив транспортное средство гидравлическим центрующим устройством (см. рис. 5) и системой автоматической подцентровки платформы.
Рис. 5. Концептуальная модель двухосной несамоходной транспортировочной платформы с передней поворотной осью, оснащённой наклонной платформой с центрирующим устройством
Таким образом, транспортировочная платформа с передней поворотной осью, оснащённая наклонной платформой с центрирующим устройством позволит транспортировать секции с большей габаритной шириной по сравнению с существующими аналогами. Кроме того, в этом случае в основном будут решены вопросы безопасности транспортировки груза на относительно большие расстояния за счёт дополнительной фиксации груза как к собственно платформе, так и к раме.
Недостатком предложенного решения является невозможность самостоятельной погрузки-разгрузки перевозимых секций. Как правило, для этих целей требуется цеховое или стапельное крановое оборудование, рабочие-строповщики, увеличивается время оборота платформы и т.д.
Рис. 3. Двухосная несамоходная транспортировочная платформа с передней поворотной осью
Рис. 4. Двухосная несамоходная транспортировочная платформа с передней поворотной осью для транспортировки домостроительных панелей
Рис. 6. Концептуальная модель двухосной несамоходной транспортировочной платформы с передней поворотной осью, оснащённой подъёмной наклонной платформой с центрирующим устройством и специальным погрузо-разгрузочным устройством
Поэтому, в качестве альтернативы можно предложить концептуальную модель двухосной несамоходной транспортировочной платформы с передней поворотной осью и наклонной платформой с центрирующим устройством, оснащённую специальным погрузо -разгрузочным устройством (см. рис 6). Данная концепция позволит самостоятельно осуществлять погрузку крупногабаритных секций непосредственно с опорных тумб в сборочно-сварочном цехе без применения цехового кранового оборудования, транспортировать их к месту сборки в блоки или непосредственно на стапель, и разгружать их аналогичным способом, также без применения крановых средств.
На рис. 7 и 8 показаны основные этапы практического применения подобной транспортировочной платформы. В частности, на рис. 7 показано как платформа в положении «по походному» (рама-платформа в горизонтальном положении, гидравлика отключена) заводится под секцию, назначенную для транспортировки и находящуюся опорных тумбах. После включения гидравлической системы рама-платформа поднимается до касания секции. Автоматическое центрующее устройство оценивает правильность погрузки секции с точки зрения расположения её центра тяжести. В случае необходимости следует сигнал в систему управления гидравликой рамы-платформы для её подцентровки (корректировки положения). После описанных процедур секция на раме-платформе приподнимается над опорным тумбами и перемещается в таком положении за пределы погрузочной площадки. На заключительном этапе секция фиксируется к раме-платформе с помощью штатной системы крепления, переводится в наклонное положения (транспортное состояние) и в таком положении транспортируется к месту блочной или стапельной сборки. Разгрузка платформы производится в обратной последовательности.
Г: 4Ш
Рис. 8. Установка секции на раму платформу после включения гидравлической системы
Рис. 7. Заведение транспортировочной платформы под секцию, установленную на опорных тумбах
Таким образом, применение подобных транспортных средств на существующих верфях способно:
1) обеспечить дальнейшую эксплуатацию существующих сборочно-сварочных и стапельных цехов с имеющимися размерами пролётов и вывозных ворот;
2) сохранить (продлить) существующие варианты схем размещения производства на верфях;
3) реализовать общемировые тенденции, направленные на увеличение массы и габаритов изготавливаемых секций;
4) уменьшить трудоёмкость погрузо-разгрузочных и транспортных работ;
5) повысить их безопасность.
Список литературы
[1] We move the world into motion! http://www.kamag.com/en.html.
[2] Сырков Л.К. Справочник по технологическому проектированию судостроительных верфей и цехов. - Л.: Судостроение, 1980. - 204 с.
[3] Галкин В.А. Справочник по сборочно-сварочной оснастке цехов верфи. - Л.: Судостроение, 1993. - 304 с.
PARTICULARS OF DESIGNING TOOLING EQUIPMENT FOR TRANSPORTING LARGE SIZED SECTIONS
N.V. Ognev, E.G. Burmistrov
The particulars of designing transportation platforms for moving large-sized assembly units of ship hulls at domestic shipyards are presented. Major world tendencies are considered in the area of designing such tooling equipment. General approaches are described to designing transportation platforms using 3d modeling technologies.
УДК 629.5.081: 681.51
Н.В. Огнев, аспирант ФБОУВПО «ВГАВТ». Д.А. Галочкин, аспирант ФБОУ ВПО «ВГАВТ». Е.Г. Бурмистров, д. т. н., проф. ФБОУ ВПО «ВГАВТ». Россия: 603950, г. Н. Новгород, ул. Нестерова, д. 5А.
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОПТИМИЗАЦИИ СХЕМ МАТЕРИАЛЬНЫХ ПОТОКОВ НА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СУДОСТРОИТЕЛЬНЫХ ВЕРФЯХ
Рассматривается влияние производственных, технологических и конструктивных факторов на схемы размещения производства. Даются рекомендации по технологической подготовке и организации производства в цехах верфи. На примере верфи-представителя излагается логико-логистический подход к оптимизации схем движения материальных потоков верфи.
Организация судостроительного производства представляет собой сложную логико-логистическую задачу. Сложность её решения, как правило, характеризуется трудностями трассировки маршрутов движения материальных потоков и необходимости их согласования и взаимоувязки более чем по десяти видам производств.
Современный этап развития технологии судостроения характеризуется непрерыв-
