СПОСОБ НИВЕЛИРОВАНИЯ, РАЗМЕТКИ И ПРОВЕРКИ КОРПУСА СУДНА Российский патент 1997 года по МПК B63B9/00 

Изобретение относится к технологии судостроения и касается контрольно-измерительной техники для нивелирования корпуса судна и разметочно-проварочных работ на нем при постройке судов из легкого сплава, а также может быть использовано в других отраслях промышленности.

Известен способ нивелирования, разметки и проверки корпуса судна (авт. св. СССР N 1047770, кл. B 63 B 9/00, 1982), заключающийся в подаче световых лучей их источником во взаимноперпендикулярных направлениях на фотоприемнике, которые устанавливают на корпусе судна и в его пространственной ориентации
Недостатком известного способа является его ориентация на стапельную сборку, включающую подачу световых пучков в двух перпендикулярных направлениях на базовые линии стапеля и приемники на секции корпуса судна, что не позволяет использовать способ на достроечной позиции корпуса судна, повысить качество установочно-разметочных операций.

Цель изобретения расширение диапазона использования способа нивелирования, разметки и проверки корпуса судна.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве источника световых лучей используют лазерно-оптический комплекс, причем последовательно пропускают ряд параллельных лазерных лучей, стационарно-установленных лазерно-оптическим комплексом по периметру корпуса судна в вертикальных и горизонтальных плоскостях, которые ориентируют по базовым и контрольным линиям на позиции корпуса судна, при этом в плоскости мидель-шпангоута, в двух параллельных ей плоскостях и по килевой линии корпуса судна лазерные лучи одновременно пропускают в трех вертикальных и последовательно в двух горизонтальных плоскостях, при этом положением лазерно-оптического комплекса управляют с помощью ЭВМ, визуально по дисплею и по показаниям блоков рассогласования, взаимодействующих со стрелочными индикаторами фотоприемников.

На фиг. 1 изображен вид в аксонометрии средней части корпуса судна; на фиг. 2 вид сверху на лазерно-оптический комплекс на достроечной позиции; на фиг. 3 сечение А-А фиг. 2; на фиг. 4 вид в аксонометрии на блок-модуль; на фиг. 5 вид на лазерное устройство, показанное на фиг. 2; на фиг. 6 вид на лазер, показанный на фиг. 2; на фиг. 7 сечение Б-Б фиг. 2; на фиг. 8 - сечение В-В фиг. 2; на фиг. 9 сечение Г-Г фиг. 2; на фиг. 10 сечение Д-Д фиг. 2; на фиг. 11 сечение Е-Е фиг. 2.

Способ нивелирования, разметки и проверки корпуса судна из легкого сплава на подводных крыльях с использованием лазерно-оптического комплекса осуществляют следующим образом.

Включают лазер 1 на пульте 2.1 (фиг. 2) и с площадки обслуживания лазера 3.1 проверяют его установку в горизонтальное положение по уровням на корпусе лазера 1 и контрольными лазерными лучами от поворотных головок 1.1 и 1.2 лазера 1 в горизонтальной и двух вертикальных плоскостях на реперные планки. Включают на ЭВМ 2.2 с дисплеем базовое лазерное устройство 41 и проверяют с площадок обслуживания 3.2. соосность опорного лазерного луча 5.1 с лазерными устройствами 4.1 и 4.5, совмещение лазерных лучей 6.1 и 7.1^x в вертикальной и горизонтальной плоскостях с базовыми и контрольными линиями 8 и 9 на реперных планках 10, 10.1 и 10.2, установленных на достроечной позиции, конструкциях лазерных устройств и корпуса цеха. Подают лазерный луч 5.4 на другую сторону установки лазерных устройств 4.1 и 4.5 и аналогично проверяют их настройку по заданным координатам лазерно-оптического комплекса (ЛОК).

При нивелировании корпуса судна по его мидель-шпангоуту (МШП) включают лазерное устройство 4.1, установленное на направляющей балке 11 (фиг. 3 и 4), и лазерный луч 5.1 поступает к опорному блоку 12 с пентапризмой 13 и оптическим клином 14. Устанавливают блок-модуль 15 в положение "по МШП" на высоте контрольной ватерлинии (КВЛ) корпуса судна, определяемых соответственно линиями "а" и "б" и лазерный луч 5.2 поступает к базовому блоку 16, а преломленный луч к поворотным головкам 17.1 и 17.2. На пульте 2.1 разворачивают поворотную головку 17.2 на 90^o в сторону лазерного устройства 4.2 и контрольным лазерным лучом 7.1^x проверяют совмещение с контрольной линией на реперной планке 10.2, установленной на конструкции ЛОК, возвращают поворотную головку 17.2 в исходное положение. На ЭВМ включают механизм перемещения 18.3 пентапризмы 13 из зоны лазерного луча поворотной головки 17.2 сканирования 18.1 поворотной головки 17.1 и включают видеоконтрольное устройство 19. Сканирующим контрольным лазерным лучом 6.1^x проверяют совмещение с базовой 8.1 на реперной планке 10 и устанавливают пентапризму 13 в исходное положение. Повторно включают механизм 18.1 и лазерным лучом 6.1 проверяют его совмещение с реперными точками 10.3 на линии "а", контролируя это на дисплее и по показаниям блока рассогласования, взаимодействующего со стрелочным индикатором фотоприемника 20, установленным по реперным точкам 10.3. На пульте 2.1 включают спаренные лебедки 21 (фиг. 2) и тросами 22 перемещают судовозные тележки 23 (фиг. 7) с кильблоками 24 по рельсам 25 до совмещения МШП с лазерным лучом 6.1. На лазере 1 (фиг. 5) включают на ЭВМ механизм 1.5, вводят пентапризму 1.3 в зону лазерного луча поворотной головки 1.1 и подают лазерный луч 5.4 на другую сторону ЛОК. Аналогично проверяют корпус судна по МШП и устанавливают пентопризму 1.3 в исходное положение.

Для проверки положения корпуса судна по базовой 8.1 устанавливают базовый блок со штативом 16.1 в гнезда на реперных планках 10.4, проверяют его установку в линию горизонта по уровням и центрирование по отвесу относительно центра реперной планки 10. На ЭВМ включают механизм 1.5 лазера 1 (фиг. 5), перемещают пентапризму 1.3 в зону лазерного луча в поворотной головке 1.1 и разворачивают за механизмом 1.4 на 90^o вертикально вниз. Устанавливают отдельный блок-модуль 15 (фиг. 6), установленный под лазером 1, в положение "по штативу", включают механизм сканирования 18.1 поворотной головки 17.1 и контрольным лазерным лучом 6.6^x проверяют совмещение с контрольной 9.1 на реперной планке 10.1, а после установки поворотной головки 17.2 в исходное положение подают от нее горизонтальный лазерный луч 7.6 на базовый блок 16.1 и проверяют их соосность с использованием диафрагмы. Вращением базового блока 16.1 направляют лазерный луч 6.7 (фиг. 1) на реперную планку 10, а затем на фотоприемники 20, установленные по реперным точкам 10.3 в районах киля и палубы корпуса судна, и через визирную трубу 16.4 и по показанию блоков рассогласования фотоприемников 20 контролируют положение корпуса судна по базовой 8.1. Аналогично выполняют контроль с носовой оконечности корпуса судна с перестановкой базового блока 16.1 и включением лазерного устройства 4.5, и при необходимости корректируют положение корпуса судна винтовым механизмом 24.1 (фиг. 7), а по крену двумя мостовыми кранами.

Для установки корпуса судна по высоте включают группу из лазерных устройств 4.1 и 4.2 (фиг. 1), проверяют их контрольными лучами 6.1^x и 6.2^x, включают сканирование лазерных лучей 6.1 и 6.2 и на дисплее, блоках рассогласования определяют отклонения килевой линии от заданной высоты; при необходимости включают нижние винтовые механизмы 24.1 кильблоков 24 и устанавливают корпус судна на заданную высоту. Устанавливают фотоприемники 20 по линии "б" на реперные точки 10.3, перемещают блок-модули 15 в положении "по КВЛ" и аналогично килевой линии проверяют лазерными лучами 6.1 и 6.2 положение КВЛ с обоих бортов корпуса судна. Сравнивая положение килевой линии и разметки КВЛ, корректируют ее разметкой электромаркирователем, а также этим прибором размечают плоскость МШП.

После нивелирования корпуса судна для установки его надстройки 26 включают на ЭВМ лазерное устройство 4.3, перемещают блок-модуль 15 в положение "над палубой", синхронно перемещают опорный блок 12 и блок-модуль 15 по горизонтальным балкам 11.1 в сторону лазера 1 (фиг. 6) и, проверив правильность установки контрольным лучом 6.3^x, включают сканирование лазерного луча 6.3, размечают контрольную линию установки базового блока 16.1 (фиг. 7). По разметке на палубе определяют центр и другие точки, по которым устанавливают вакуумные присоски штатива с базовым блоком 16.1, направляя на него лазерный луч 7.3. Выполняют контрольные операции и лазерным лучом 6.8 размечают линию "дп" для установки надстройки 26, носового и кормового корпусов 26.2 и 26.3. Устанавливают надстройку 26 на палубе, центрируют ее по совмещению разметки линии "дп" на надстройке с лазерным лучом 6.8. Включают лазерное устройство 4.1, устанавливают блок-модуль 15 в положение "по надстройке" и центрируют ее лазерным лучом 6.1 по разметке МШП корпуса судна и на надстройке. Включают группу из трех лазерных устройств 4.1, 4.2 и проверяют горизонтальное положение надстройки с обоих бортов лазерными лучами 7.1 и 7.2. Установку носового, кормового корпусов 26.2 и 26.3, мачты 26.1 и бортовых криполинов 26.4 выполняют аналогично. Проверку габаритных размеров корпуса судна по длине, полушироте и высоте выполняют лазерными устройствами 4.5, базовым блоком 16.1 и лазерными устройствами 4.1 4.3, а после испытаний на непроницаемость корпуса судна и загрузки тяжеловесных механизмов, оборудования или компенсирующих их массу грузов устанавливают кормовое 27 и носовое 28 крыльевые устройства.

Для разметки средней опоры 29 (фиг. 8 и 9) кормового 27 крыльевого устройства (ККУ) устанавливают опорный блок 6.1 по базовой 8.1 и, выполнив контрольные операции, размечают вертикальную осевую линию торца опоры 29. Переставляют базовый блок 16.1 по контрольной 9.1, разворачивают его талрепом 16.2 на угол β=90^°-α где a - угол установки бортовой стойки 30 относительно горизонтали, параллельной базовой 8.2. Винтом 16.3 смещают базовый блок 16.1 до совмещения отвеса 16.6, закрепленного на сдвижной части основания 16.5, с контрольной линией на средней реперной планке 10. Устанавливают отдельный блок модуль 15 на высоте h=a.tg(90^°-α) где a расстояние от отвеса 16.6 по оси блок-модуля 15, определяемой лазерным лучом 5.3. Проверяют ориентацию контрольным лучом 6,6^x, направляют лазерный луч 7.6 1 на базовый блок 16.1, проверяют его соосность с этим лазерным лучом, размечают торец опоры 29 и повторяют операцию разметки опоры 29 на левом борте. Переставляют видеоконтрольное устройство 19 на базовый блок 16 лазерного устройства 4.3, на ЭВМ устанавливают блок-модуль 15 в положение "по базовой", на высоте средней опоры 29 проверяют ориентирование контрольного луча 6.3^x, лазерным лучом 6.3 в режимах замедленного сканирования и его останова размечают вертикальные осевые опоры 29 средней и боковой стоек 30. Устанавливают аналогичные режимы для лазерного луча 7.3, размечают горизонтальные линии на средней и бортовой опорах 29 с перестановкой по высоте блок-модуля 15, а затем и по левому борту с соответствующим переключением на лазерное устройство 4.3 другого борта, после этого размечают горизонтальные линии по всему периметру опор 29.

Устанавливают базовый блок 16.1 по базовой 8.3 носового крыльевого устройства (НКУ) под стойкой 31 (фиг. 10), разворачивают его под углом β=(90^°-α) где α - угол установки стойки 31 относительно горизонтали, устанавливают блок-модуль 15 лазерного устройства 4.4 на высоте h=δ•tg(90^°-γ) и размечают опору 29 с торца лазерным лучом 6.9. Устанавливают блок-модуль 15 на высоте h=b.tg(90^°-τ), где τ - угол установки поворотной головки 17.1 относительно горизонтали, и наклонным лазерным лучом 6.4.1 размечают боковую поверхность опоры 29. Затем аналогично размечают поверхности опоры 29 стартового крыла 32 лазерными лучами 6.4.2 и 6.9 лазерного устройства 4.4 и базового блока 16.1, установленного в районе киля корпуса судна, при этом опорный луч 7.4.2 к базовому блоку 16.1 подают с левого борта установки лазерных устройств 4.4. Повторяют операции по левому борту, затем замеряют расстояния от горизонтальных разметок до нижних кромок стыковых поверхностей опор 29 ККУ и НКУ и при необходимости их торцуют переносным шлифовальным приспособлением, установленным на тележках и перемещаемых по рельсам 25 и 25.1 (фиг. 2). Затем по этим же рельсам закатывают тележки с кондукторами и по ним рассверливают маломерные отверстия в стыковых соединениях ККУ и НКУ.

На пульте 2.1 включают телескопические гидроподъемники 33 (фиг.11), поднимают корпус судна на кильблоках 24 на высоту установки ККУ без нижних гондол. Закрепляют штоки гидроподъемников 33 коническими втулками, по боковым рельсам 25 закатывают дополнительную опору 34 под корпус судна и подкрепляют его кильблоком 24 с винтовым механизмом 35. По рельсам 25 и 25.1 закатывают тележки с ККУ и НКУ, центрируют их стыковые фланцы с поверхностями опор 29 и устанавливают ККУ и НКУ на технологических болтах. Проверяют установку ККУ и НКУ по совмещению разметки базовых 8.3 на них и опорах 29 лазерными лучами 6.3 и 6.4. Устанавливают на носки ККУ и НКУ струбины с мерными марками, перемещают по балкам 11.1 в сторону МШП базовые блоки 12 и блок-модули 15 лазерных устройств 4.3 и 4.4, устанавливают блок-модули 15 в положение "по носку". Поочередно включают лазерные устройства 4.3 и 4.4 с перестановкой видеоконтрольного устройства 19, лазерными лучами 6.3 и 6.4 по мерным маркам определяют с контролем на дисплее координаты носков концевых частей ККУ и НКУ по длине корпуса судна, а лазерными лучами 7.3 и 7.4 координаты по высоте. Перемещают по балкам 11.1 оптические части лазерного устройства 4.3 в сторону носка средней части ККУ, устанавливают блок-модули 15 лазерных устройств 4.3 и левого 4.4 в положение "по носку" и, поочередно включая их, аналогично определяют координаты носков бортовой части НКУ и носка середины ККУ по длине и высоте. Сравнивая координаты по высоте в разных сечениях по полушироте, определяют поперечный прогиб ККУ и НКУ. С использованием базового блока 16.1, устанавливаемого по концевым кромкам ККУ и НКУ, определяют их размах, повторяя операции по левому борту, вычисляют их координаты и демонтируют ККУ и НКУ. Рассверливают отверстия в подкреплениях 29 в полный размер и устанавливают крыльевые устройства на стыковых болтах по чертежу. После повторной проверки отдельных координат ККУ и НКУ выкатывают дополнительную опору 34, опускают судно на судовозные тележки 23 и перемещают его на следующую достроечную позицию.

Лазерно-оптический комплекс (ЛОК) содержит лазер 1 с двумя поворотными головками 11.1 и 1.2, установленный стационарно, пульт 2.1 и ЭВМ 2.2 с дисплеем, систему однотипных лазерных устройств 41 45, лазерные лучи 6 и 7 которых увязаны с системой базовых и контрольных линий 8 и 9, зафиксированных на реперных планках 10 и 10.1 на достроечной позиции. Лазерные устройства 4 установлены на направляющих балках 11, закрепленных к колоннам корпуса цеха 37 или к стойкам 38, на которых каретками 36 установлены опорный блок 12, блок-модуль 15 с базовым блоком 16 и двумя поворотными головками 17.1 и 17.2, оптические элементы которых имеют пентапризмы 13, сдвижные в блоке 12 и поворотной головке 17.2, а опорные блоки 12 трех лазерных устройств 4.1 и 4.2 имеют оптические клинья 14, гипотенуза которых имеет полуотражающее покрытие. На лазерных устройствах 4.3 и 4.4 установлены горизонтальные балки 11.1 с каретками 36.1, а для перемещения опорного блока 12 и блок-модуля 15, на блоках 12 лазерных устройств 4.1, 4.3 и 4.4 установлены узлы для крепления видеоконтрольного устройства 19. В состав ЛОК входит опорный блок 16.1 со штативом, имеющий устройство для его установки в горизонтальное положение под углом к горизонту и визирную трубу 16.4.

На достроечной позиции размечены базовые линии (8.1 по створу позиции; 8.2 перпендикуляр к ней; 8.3 базовые по ККУ и НКУ), расположенные посредине стыковой части стоек 30 и 31 с корпусом судна, а также контрольные линии 9.1, 9.2 и 9.3, параллельные соответствующим базовым линиям и зафиксированные на соответствующих реперных планках. На позиции установлен отдельный блок-модуль 15, расположенный под лазером 1, уложены рельсы 25 и узкоколейные рельсы 25.1, установлены спаренные лебедки 21 с тросами 22 для перемещения судовозных тележек 23, дополнительная опора 34 с винтовым подъемным механизмом 35, заводимая под корпус судна по боковым рельсам 25. Между рельсами 25 выполнены колодцы, в которых установлены телескопические гидроподъемника 33 c механизмами синхронизации гидроподъемников.

Механизация ЛОК содержит на лазере 1 механизм 1.4 вращения поворотной головки 1.1 и механизмы 1.5 перемещения пентапризм 1.3, а на лазерных устройствах 4 механизмы 18.1 и 18.2 сканирования поворотных головок 17.1 и 17.2 с устройствами их переключения на противоположное вращение, устройствами для замедленного сканирования с остановом лучей 6 и 7 и механизмы 18.3 перемещения пентапризм 13 в опорном блоке 12 и поворотной головке 17.2. На вертикальных направляющих балках 11 установлены устройства для перемещения блок-модулей 15, включающие спаренные лебедки 39, спаренные барабаны 40 с промежуточными редукторами и тросами 41. Аналогичные устройства установлены на горизонтальных балках 11.1 и отдельном блок-модуле 15.

Управление лазерно-оптическим комплексом осуществляется ЭВМ с дисплеем, которая обеспечивает по заданной программе: включение лазера 1, вращение поворотной головки 1.1 в сканирующем режиме механизмом 1.4 с перемещением пентапризмы 1.3 в зону лазерного луча и подачу горизонтального лазерного луча 5.4 на левый борт; раздельное и групповое включение лазерных устройств 4.1 4.5 и отдельного блок-модуля 15; режимы сканирования, замедленного сканирования и останова лазерных лучей 6 и 7 в необходимых точках с перемещением пентапризм 13 в поворотных головках 17.2 и в опорных блоках 12; установку блок-модулей 15 на заданную высоту; синхронное перемещение по горизонтальным балкам 11.1 лазерных устройств 4.3 и 4.4 опорных блоков 12 и блок-модулей 15 на заданное расстояние; разворот на заданный угол поворотных головок 17.1 лазерных устройств 4.3 и 4.4 и отдельного блок-модуля 15.

Пульт 2.1 обеспечивает автономное включение лазера 1 и лазерных устройств 4.1 и 4.5, разворот поворотных головок 17.2 на 90^o для контрольных работ, включение спаренных лебедок 21 судовозных тележек 23 и телескопических гидроподъемников 33.

Использование: изобретение относится к технологии судостроения и касается контрольно-измерительной техники для нивелирования корпуса судна и разметочно-проверочных работ при постройке судов из легкого сплава, а также может быть использовано в других отраслях промышленности. Сущность изобретения: при разметочно-проверочных работах в качестве источника световых лучей, используют лазерно-оптический комплекс, причем последовательно пропускают ряд параллельных лазерных лучей стационарно установленных лазерно-оптическим комплексом по периметру корпуса судна в вертикальных и горизонтальных плоскостях, которые ориентируют по базовым и контрольным линиям на позиции корпуса судна, при этом в плоскости мидельшпангоута, в двух параллельных ей плоскостях и по килевой линии корпуса судна лазерные лучи одновременно пропускают в трех вертикальных и последовательно в двух горизонтальных плоскостях; при этом положением лазерно-оптического комплекса управляют с помощью ЭВМ, визуально по дисплею по показаниям блоков рассогласования, взаимодействующих со стрелочными индикаторами фотоприемников. 11 ил.

Способ нивелирования, разметки и проверки корпуса судна, заключающийся в подаче световых лучей их источником во взаимно перпендикулярных направлениях на фотоприемники, которые устанавливают на корпусе судна и в его пространственной ориентации, отличающийся тем, что в качестве световых лучей используют лазерно-оптический комплекс, причем последовательно пропускают ряд параллельных лазерных лучей, стационарно установленных лазерно-оптическим комплексом по периметру корпуса судна в вертикальных и горизонтальных плоскостях, которые ориентируют по базовым и контрольным линиям на позиции корпуса судна, при этом в плоскости мидель-шпангоута, в двух параллельных ей плоскостях и по килевой линии корпуса судна лазерные лучи одновременно пропускают в трех вертикальных и последовательно в двух горизонтальных плоскостях; при этом положением лазерно-оптического комплекса управляют с помощью ЭВМ, визуально по дисплею и по показаниям блоков рассогласования, взаимодействующих со стрелочными индикаторами фотоприемников.