CC BY
19УДК 629.5
М.С. Горохов, аспирант ФГБОУВО «ВГУВТ» Е.П. Роннов, д.т.н., профессор, ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
УЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРИ ОБОСНОВАНИИ СИСТЕМЫ НАБОРА КОРПУСА ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
Ключевые слова: железобетонный корпус, межсекционные соединения, система набора, метод постройки, трудоемкость, технологические операции, количественный показатель, затраты, строительная стоимость.
Анализируется влияние конструктивно-технологических параметров железобетонного корпуса судна стоечного типа на его строительную стоимость. Предложена методика расчета строительной стоимости железобетонного корпуса с учетом особенностей его конструкции и технологии постройки.
Практикой эксплуатации установлено, что железобетон для стоечных судов является оптимальным материалом корпусных конструкций. Железобетонные суда не имеют аналогов по низкому уровню затрат на их содержание в эксплуатации [5]. Область применения железобетона для постройки корпусов плавучих сооружений непрерывно расширяется. Конкурентоспособность железобетона по сравнению с другими материалами обусловлена его долговечностью, возможностью изменения в широком диапазоне физико-механических свойств бетона, что позволяет создавать плавучие конструкции, обладающие оптимальными технико-экономическими показателями.
Железобетон занял в судостроении прочное место как материал, имеющий не только эксплуатационные преимущества перед сталью, но и является менее затратным при постройке указанных выше судов и плавучих сооружений. Величина строительной стоимости при принятой технологии постройки и производственных возможностях верфи тесно связана с особенностями конструкции корпуса, а именно с его системой набора. В судостроении различают четыре основные системы набора корпуса: продольную, поперечную и смешанную. Помимо этого, железобетонные суда вообще могут не иметь набора [1]. При обосновании системы набора, наиболее объективными критериями являются показатели трудоемкости и строительной стоимости железобетонного корпуса. При проектировании судна с корпусом из железобетона их расчет, ввиду физических и технологических особенностей основного строительного материала существенно отличается от такового в металлическом судостроении. Расчет затрат на оплату труда основных рабочих так же требует определения трудоемкости постройки корпуса судна, которому должен предшествовать расчет протяженности межсекционных соединений, являющихся наиболее трудоемкими при изготовлении корпусных конструкций. В данной статье рассматривается расчет протяженности межсекционных соединений и трудоемкости постройки корпуса с различной системой набора при формировании его полностью сборным и сборно -монолитным способом, при котором борта и палуба формируется из секций, а днище отливается монолитным. При формировании корпуса полностью монолитным способом, расчет протяженности межсекционных соединений по понятным причинам будет отсутствовать, однако расчет трудоемкости будет дополнительно включать в себя такие позиции, как сборка и подготовка опалубки, сборка лесов, подмостей и временных опор, распалубка и демонтаж опалубки во внутренних отсеках корпуса.
Исходными данными для расчета протяженности межсекционных соединений служат главные размерения корпуса судна, толщины плит его перекрытий, макси-
мальная грузоподъемность кранового оборудования корпусного цеха верфи, ширина пролета и шаг колонн корпусного цеха, шаг продольных и поперечных переборок, тип конструкции корпуса (наборная или безнаборная), система его набора (продольная, поперечная или смешанная) и способ постройки (сборный или сборно-монолитный). В связи со спецификой ориентации секции в корпусе судна, под шириной секции подразумевается ее длинная сторона, под длиной секции - ее короткая сторона.
На первом этапе рассчитывается протяженность межсекционных соединений по днищу, для чего необходимо определиться с размерами секции. Ширина корпуса судна В сопоставляется с максимально возможной шириной секции Ьтах, определяемой шириной пролета цеха. Если ширина корпуса меньше ширины Ьтах, то ширина секции принимается равной ширине корпуса судна, т.е. длинная сторона секции ориентируется поперек судна. Если же ширина корпуса больше Ьтах, то ширина секции принимается равной Ьтах, и длинная сторона секции ориентируется вдоль судна, то есть:
ъ \В пРи В < Ьтах (1)
^ 1Ьтах пРи В > Ьтах
Длина секции, исходя из условия ее возможно наибольшей массы, будет:
Р* ?к ь 1, (2)
кс • Ржб • Ь • I
где Рк - максимальная грузоподъемность кранового оборудования секционного
участка корпусного цеха; ржб - плотность железобетона; Ь - принятая ширина секции; t - толщина секции;
кс - коэффициент, зависящий от наличия ребер набора. Для безнаборной конструкции кс=1; при ориентации балок вдоль короткой стороны секции кс=1,6; при ориентации балок вдоль длинной стороны секции кс=1,7.
Полученное значение 1д сравнивается с максимально допустимой длиной секции £тах, определяемой шагом колонн корпусного цеха.
Чтобы межсекционное соединение совпадало с местом стыковки внутренних переборок с днищем [2], длина секции окончательно определяется исходя из выполнения следующего условия:
Р
„ тах Р д =
а • пш
(3)
где а, пш - принятая рамная шпация и число шпангоутов между поперечными переборками соответственно.
Найдя, таким образом, размеры секции, можно определить суммарную протяженность межсекционных соединений по палубе:
I* = ь-в •(!+1), <4,
где Ь - длина корпуса судна.
Расположение и количество межсекционных соединений по палубе, при безнаборной конструкции корпуса, принимается таким же, как и для днища.
Длина секции борта принимается из условия: если И<£таг
H
16 =h
bmax
, (5)
min
если И>1тах
Ьб = H (6)
Зная один из искомых размеров секции в плане, так же как и для днища, определяется второй размер по формуле (2), с учетом наличия или отсутствия ребер набора, и выполнения ограничения b<bmax.
Определив размеры секции, можно найти суммарную протяженность межсекционных соединений по борту:
LC6 = Пб •Н , (7)
где n6 - количество вертикальных межсекционных соединений по борту,
— если Н < I max
Ь6
nя = < ^ , (8)
— если Н > I max
6
Н - высота борта корпуса судна.
При сборно-монолитном методе постройки, при котором днище выполняется монолитным способом, протяженность межсекционных соединений по днищу принимаем равной протяженности стыка между обоими бортовыми перекрытиями и днищем, также учитываем протяженность стыков между внутренними переборками и остальными корпусными перекрытиями:
—с.пер = 2 • L + р • 2(В + Н) + u • 2(L + H) + p • u • H (9)
где р - количество поперечных переборок корпуса; u - количество продольных переборок корпуса.
В конечном итоге, полученные значения протяженностей межсекционных соединений по днищу, палубе, бортам и переборкам суммируются, и находится суммарная протяженность межсекционных соединений всего корпуса:
L = L. + L + 2 • L, + L (10)
с сд сп с6 с.пер v '
При обосновании системы набора корпуса, расчет трудоемкости следует представить в виде суммы трудоемкостей наиболее значимых работ [4], и учесть влияние на них конструктивных параметров, зависящих от системы набора железобетонного корпуса:
Т = Ё Т + Тн (П)
1=1
где Т, Тн - трудоемкость /-го вида работы, величина которой зависит и не зависит от
системы набора корпуса соответственно.
Первый вид работ включает в себя: Т1 - трудоемкость арматурно-заготовительных работ; Т2 - трудоемкость изготовления арматурных сеток; Т3 - трудоемкость сборки и сварки каркасов ребер; Т4 - трудоемкость сборки каркасов секций; Т5 - трудоемкость сварочных работ при сборке каркасов секций; Т6 - трудоемкость работ по подготовке секций к бетонированию; Т7 - трудоемкость выполнения работ по бетонированию секций; Т8 - трудоемкость работ по распалубке секций; Т9 - трудоемкость работ по монтажу секций корпуса на стапеле; Т10 - трудоемкость выполнения арматурных работ в стыках секций; Т11 - трудоемкость работ по сварке арматурных стержней внахлестку по монтажным соединениям секций; Т12 - трудоемкость работ по насечке кромок секций; Т13 - трудоемкость работ по установке опалубки стыков; Т14 - трудоемкость работ по бетонированию стыков; Т15 - трудоемкость работ по распалублива-нию стыков между секциями.
Трудоемкость /-ой технологической работы может быть определена:
Т, = Г, • V, (12)
где ti - удельный показатель трудоемкости /-ой технологической работы; у/- количественный показатель /-ой технологической работы.
Значения удельных показателей ti могут быть рассчитаны с использованием методики [4]. Значение количественного показателя у/ при расчете трудоемкостей Т1 и Т11, при армировании плиты перекрытия двумя арматурными сетками с шагом стержней в сетке 100 мм, может быть определено:
V! = 4ЬС
(13)
= 24
Значение количественного показателя у/ для остальных трудоемкостей работ представляет собой либо габаритные размеры секции в плане, либо протяженность межсекционных соединений перекрытий корпуса.
Описанные выше технологические операции являются характерными для технологического процесса строительства ребристого корпуса. В случае безребристого корпуса будут отсутствовать работы по сборке и сварке каркасов ребер, имеющие трудоемкость Т3. Соответственно, общая трудоемкость его строительства будет ниже, чем у ребристого корпуса таких же размеров.
Основную заработную плату (ОЗР) производственных рабочих, участвующих в строительстве железобетонного корпуса можно представить в виде суммы двух составляющих:
Р = Р + Р , (14)
зп зк зо> V /
где Рзк, Рзо - ОЗР за работы по изготовлению секций и формированию корпуса, зависящие и не зависящие от системы набора корпуса соответственно.
Для расчета ОЗР используется стоимость одного часа для /-ой технологической операции /¡. Величина £ зависит от многих производственных и экономических факторов, характерных для конкретного предприятия.
Строительная стоимость железобетонного корпуса на ранних этапах его проектирования представляет собой сумму различных укрупненных статей затрат в составе полной себестоимости корпуса [3]:
С = £ С- (15)
,=1
где С1 - затраты на сырье и строительные материалы (включает в себя стоимость сы-
166
рья, покупных изделий и контрагентских поставок);
С2 - транспортно-заготовительные расходы, принимаемые в размере 15% от стоимости сырья и материалов;
С3 - основная заработная плата производственных рабочих Рзп;
С4 - доплаты по прогрессивно-премиальной системе в размере 60% от основной заработной платы;
С5 - дополнительная заработная плата производственных рабочих в размере 15% от суммы основной и дополнительной заработной платы;
С6 - отчисления на социальные нужды в размере 30% от суммы основной и дополнительной заработной платы и доплат по прогрессивно-премиальной системе;
С7 - расходы на обслуживание производства принимаемые в размере 650% от основной заработной платы производственных рабочих.
Затраты на сырье и строительные материалы С1 могут быть определены:
С1 = тс ■ Р1т + тарм ■ Рарм (15)
где тс, тарм - масса сырья (компонентов бетонной смеси) и арматурной стали требуемой для постройки корпуса, определяемая по методике [6];
Р1т, Рарм - стоимость одной тонны сырья, необходимой для приготовления одной тонны бетонной смеси, и одной тонны арматурной стали;
Масса сырья включает в себя компоненты необходимые для приготовления бетонной смеси и учитывает соотношение их масс в составе бетонной смеси в зависимости от проектного класса бетона корпуса. При подсчете массы сырья и арматурной стали учитывается нормативный процент отхода и неточности изготовления конструкции.
Предлагаемая в статье методика позволяет рассчитать строительную стоимость корпуса с учетом особенностей его конструкции и технологии постройки. Полученная величина строительной стоимости является наиболее объективным критерием при обосновании той или иной конструкции и системы набора корпуса, и в дальнейшем может быть использована при оценке экономической эффективности строительства и эксплуатации стоечного судна с железобетонным корпусом.
Список литературы:
[1] Бондурянский З.П., Дьячков М.А., Меламед Э.Е., Морские железобетонные суда (проектирование корпуса) / З. П. Бондурянский и др. - Л.: Судостроение, 1966. - 200 с.
[2] Егоров Н.М. Справочник по железобетонному судостроению (суда внутреннего плавания) / Н. М. Егоров и др. - Л.: Судостроение, 1969. - 356 с.
[3] Инструкция по планированию, учету и калькулированию себестоимости продукции (работ, услуг) на предприятиях судостроительной отрасли Российской Федерации. - СПб.: ЦНИИ «Румб», 1993. - 136 с.
[4] Постройка корпусов железобетонных и понтонов композитных судов, плавучих надводных сооружений и причалов различных типов: Нормативы времени. Единичное и серийное производство. МЛТИ-120-2743-89. - ЦНИИТС, 1989. - 109 с.
[5] Горохов М.С. Состояние и направления развития корпусных конструкций судов из железобетона / М.С. Горохов // Вестник Волжской государственной академии водного транспорта. -2013. - № 35. - С. 67 - 70.
[6] Горохов М.С., Роннов Е.П., Определение массы корпуса железобетонного стоечного судна на стадии исследовательского проектирования / М.С. Горохов, Е.П. Роннов // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2015. -№ 1.
TAKING INTO ACCOUNT OF TECHNOLOGICAL DETAILS AT SUBSTANTIATING THE SYSTEM OF REINFORCED CONCRETE FRAMING
M.S. Gorokhov, E.P. Ronnov
Keywords: reinforced concrete hull, intersection connections, framing, construction methods, labour requirements, quantity indicator, technological methods, expenditures, construction cost.
Analyzed in the article is the influence of structural technological parameters of a stationary vessel's reinforced concrete hull to its construction cost. We suggest the calculation methodology of construction cost of a reinforced concrete hull taking into consideration the peculiarities of its structure and construction methods.
УДК 629.122/.123.004.67(083)
О.К. Зяблов, к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» Ю.А. Кочнев, к.т.н., доцент ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ CAD/CAM/CAE СИСТЕМ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ НА ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СУДОРЕМОНТНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
Ключевые слова: судоремонт, автоматизированное проектирование технологических
процессов, графическое моделирование, объекты ремонта.
Рассматриваются вопросы применения CAD/CAM/CAE систем в автоматизированном проектировании технологических процессов ремонта судов.
Традиционно судоремонтная отрасль консервативна и инертна. В настоящее время это привело её к снижению конкурентоспособности на мировом рынке судоремонтных услуг. Проблема заключается в применении устаревших технологий, оборудования и методов подготовки и организации производства. Менеджмент предприятий, в силу ограниченных финансовых возможностей, не желает внедрять дорогостоящее программное обеспечение и современное оборудование с длительным сроком окупаемости.
Одним из путей развития судоремонтного производства и повышения его конкурентоспособности является сокращение сроков производственно-технологического цикла от подготовки производства до сдачи отремонтированного судна заказчику. Одним из наиболее трудоемких этапов ремонта является технологическая подготовка производства, достичь снижения ее продолжительности и трудоемкости возможно за счет обеспечения информационной поддержки проектирования технологических процессов ремонта судов, а так же формирования, учета, контроля движения и корректировки технологической документации [1].
На мировом рынке CAD/CAM/CAE - систем можно выделить несколько наиболее заметных для производства решений. FORAN испанской компании Sener (рисунок 1) - является специализированной судостроительной системой с большим стажем эксплуатации и располагает внушительным списком постоянных пользователей. Однако использование этой системы требует решения проблемы ее интеграции с машино-
