新型造船活络头通用胎架的研究

胎架是制造船体曲面分段和曲形立体分段的形状胎膜和工作台,是造船中使用最普遍、最重要的必备工装,分为专用胎架和通用胎架两大类。其主要作用是在分段制造过程中支撑分段、保证分段曲形正确和控制装焊变形。本文在分析数字化通用胎架功能要求的基础上,提出了一种新型造船活络头通用胎架,并介绍了该胎架的设计方案,以期为相关研究提供参考。     

活络胎架

我厂自一九八一年开始使用活络胎架制造万吨船的曲面旁板以来,至今已生产了五百多只曲面旁板分段。活络胎架在12300吨集装箱船中应用得最广泛。该船总共三十三对曲面胎架中就有二十二对双斜切,支承高差一般在1200毫米以内,只有四对在1650毫米～1200毫米。最大的一对机舱旁板有80多平方米,十一张旁板、肋骨线型为双S型,最大高差仅1650毫米。故从双层底到上甲板,艉封板到艏包板,面积达1600多平方米的曲面均可用活络     

面向智能生产线的船舶曲面分段通用胎架设计

基于自适应电磁式支撑头、数显式三向调节支柱和模块化轨道运输等关键技术,设计一种新型的船舶曲面分段通用胎架,并对模型样品进行试制.一直以来,船厂广泛使用支柱式胎架,普遍存在滑移、支点变形和制作效率不高等问题.研究成果可为解决上述问题提供参考,并为未来船舶曲面分段智能生产线的胎架研制提供设计思路.     

面向船舶分段建造的智能胎架布置坐标快速确定方法

针对胎架布置过程中耗时耗力,浪费大量物资的问题,提出一种面向船舶分段建造的智能胎架布置坐标快速确定方法。首先,构建船体分段面密度模型,并求解其质心;然后,在胎架轨道和最大支撑载荷的约束条件下,确定胎架最优平面点位坐标;其次,通过拟合船体分段外板的曲面模型,以平面点位坐标及胎架活络头接触角度为条件,确定胎架与外板的接触点;最后,通过坐标换算方法,获取各胎架定位高度,确定胎架布置坐标。 本文选用某典型分段为对象,详细阐述确定胎架布置坐标的确定过程 ,实验结果表明该方法能够减少胎架数量、缩短布置时间。     

面向船舶制造的柔性胎架调节设计

针对船用胎架尚未实现与现有造船集成制造系统数据的自动化对接和自动调节的问题,在传统胎架的基础上进行柔性胎架设计。运用图形学中常用的非均匀B样条,根据船舶型值表,利用MATLAB仿真重构船舶曲面外板,反算控制顶点,估算曲面曲率,将初始化船舶外板拟合曲面数据导入数据处理系统,换算为每个胎架的坐标,结合胎架实际受力情况调整胎架位置和高度,可提高船舶胎架的利用率、造船效率、分段装配和焊接精度。     

最佳斜切胎架的电子计算机辅助设计

一、概述船体曲面分段建造过程中,胎架是一种重要的工艺装备。艏艉部分的外板分段一般跟基准平面(水平面、纵剖面、横剖面)保持倾斜。因此,必须对胎架底面位置进行转换。最理想的转换结果,应该是外板表面上各点到胎架底面距离的最大差值为最小。符合这个条件的胎架底面称为理想胎架底面。采用理想底面的胎架对模板式胎架来说,其用料最省;对支柱式胎架来说,其支柱调节高度差为最小。本文介绍理想胎架电子计算机辅助设计的数学模型和计算方法。其特点是,应用机械制     

基于模糊PID控制的船用胎架高度联控方法研究

胎架作为船舶分段建造变形控制的重要工装,但不具有联合调控与自适应控制能力,无法快速响应分段建造质量问题,为此本文提出基于模糊PID控制的船用胎架高度联控方法.首先,基于船舶分段拟合曲面建立胎架高度补偿模型,为胎架的自适应调控提供依据;其次,基于分段变形范围和受压载荷构建胎架间关联机制,达到胎架系统的动态联调;然后,利用模糊PID控制算法实现胎架高度的自适应调控,达到抑制分段外板变形的目的;最后,通过智能胎架系统对本方法进行验证分析,并与常规PID对比分析,表明本文方法具有较好的稳定性.     

取消木质胎架样板的探讨

本文对船体分段数控胎架一次切割成形、划线拼装进行了研究和探讨。     

取消木质胎架样板的探讨

本文对船体分段数控胎架一次切割成形、划线拼装进行了探讨。     

船舶曲面板列焊接自动化

探讨采用定点支柱式可调曲形胎架、两轴旋转变位胎架和机械自动化焊接装备组成的模拟系统,以实现曲面板列自动化焊接工艺技术。采用自动化焊接小车,使其与可调曲形胎架协调运行,在胎架调节中运用比例-积分-微分(Proportion Integral Derivative,PID)控制技术,实时将曲面板列焊接的位置由大倾斜位置变为平位置,实现曲面板列的自动化焊接。     

GAUSS曲率数值计算及其在船体外板展开中的应用

本文对按照离散型值描述的船体外形,提出了一种Gauss曲率的数值算法,以判别船体曲面的可展性,以解决外板的分段展开问题。 Gauss曲率的数值计算是:把船体曲面按照水线和分段线划分成若干小块曲面,判别每一个小块曲面的可展性可推广到较大曲面的可展性。在小块曲面内,首先计算某一定点处的各个方向上的法曲率,然后求出该点的Gauss曲率数值,并由这一数值大小来判定小块曲面可展的几何特性。 本方法避免了复杂的曲面方程,只采用一些简单的表达式计算,对船舶设计和建造收到了一定的效益。     

曲面分段车间作业排程仿真优化

曲面分段建造是船舶建造过程的重要环节之一。由于曲面分段结构差异较大、工艺流程复杂、多采用固定胎位建造等特点,对于平衡分段建造、提升造船效率具有重要影响。针对曲面分段建造特点,船厂会结合船坞搭载节点制定胎位执行计划表。本文根据某船厂曲面车间胎位执行计划表,制定初始静态胎位作业计划,采用虚拟仿真技术,建立三条固定胎位虚拟流水线,结合启发式算法进行胎位计划排程,减少最大完工时间,得到较合理的胎位作业计划表,验证了启发式优化算法排程的可行性和有效性 。     

三维船体曲面模型建立方法及程序实现

该文对应用实体造型技术建立船体曲面模型的方法进行了研究。在So lidW orks建模环境中使用VB作为二次开发工具,通过应用程序实现了三维NURBS船体曲面模型的建立。并用实例验证了程序的适用性,为进一步建立数字化的船体曲面产品模型奠定了基础。     

路堤荷载作用下水泥土搅拌桩复合地基的工作性状

采用有限元数值计算方法,针对路堤荷载作用下水泥土搅拌桩复合地基的地表沉降、下卧层沉降、桩体上部、下部的刺入变形、地基土侧向变形等进行系统研究,探讨桩体和土工格栅的应力变化规律,可为类似工程的设计、施工提供参考.     

耙吸式挖泥船高压冲水装置的数值模拟及水力优化

耙吸式挖泥船可利用耙头上的高压冲水装置有效提高疏浚作业的工作效率,现有高压冲水装置管路的设计仍不完善,一些结构亟待优化。采用数值方法对某高压冲水装置进行三维建模、模拟计算和分析,发现耙头内的高压冲水管路中存在较多漩涡流,水力损失较大,导致耙头施工时达不到理想的出口总压,影响效率;针对这些问题,通过使用渐变管、圆倒角等方式改善管内流动。结果表明,优化后的耙头高压冲水管路阻力损失减少,射流水速更高,冲水总流量提高约3%,出口总压增大,破土能力提升,从而提高疏浚作业的效率。     

45000t集装箱滚装船水密门精度控制

为更好地控制集装箱滚装船门框结构的安装精度，以45000t集装箱滚装船中只包含水密门结构的分段为例进行水密门精度控制研究。通过研究该分段的建造方式，改进分段的建造工艺，合理安排门框结构在分段建造过程中的安装顺序，进而缩减结构变形；同时，利用精度测量仪器进行跟踪测量，保证始终把精度控制在有效范围内。对焊接过程中采用的焊接方法进行研究，改进焊接工艺，采取逐步退焊法控制焊接热量，进而减少焊接变形。通过对分段水密门门框结构的安装工艺及焊接工艺进行研究，将理论与实践相结合，总结出一套行之有效的建造工艺，确保分段门框结构安装精度得到有效控制，保证水密门的性能，为该系列船后续的分段建造提供参考。     

多点成形与模压成形的数值模拟对比研究

以"活络式方形压头曲面成形装置"为几何模型,建立有限元数值仿真。以Q345钢材为例,进行多点成形仿真,通过试验验证数值模拟的精确性。与模压成形过程进行对比,分析2种成形方式的前后曲率变化和板材上下表面接触情况,并对比了2种成形方式对应力分布与回弹位移量的影响。总结出两种成形方法对回弹的影响并提出控制回弹的建议。     

大曲率船体球面零件压制减薄规律

试验结果表明大曲率船体球面零件在压制成型后同时存在增厚和减薄情况，最大减薄出现在零件中心外围区域，零件边缘区域增厚现象较明显。进一步分析零件成型前后的板厚数据变化情况，总结大曲率船体球面零件压制成型的减薄规律及实际加工的注意事项，并建立压制减薄风险控制流程，可有效避免大曲率船体球面零件压制减薄现象成为结构建造的潜在风险。     

人工块体替代垫层块石的数值试验研究

针对大垫层块石选料困难和抛填理坡施工难度大、较难控制施工质量及进度的问题,通过水工物理模型试验及数值模拟的手段,对人工块体替代垫层块石可行性进行了初步探究。基于水工试验结论,利用CAD与CFD相结合的方式,建立了符合真实海况的三维防波堤水动力数学模型,并通过波面方程和物理模型试验对其有效性进行了验证。数值试验给出了不同垫层形式对波浪爬高的影响,探讨了护面块体的受力和块体间隙的流场分布。结果表明人工块体作垫层有一定可行性。为进一步探究护面层失稳的动力特征提供了依据,对工程设计中人工块体代替垫层块石的可行性提供参考。