STOCZNIA SZCZECI
Ń
SKA NOWA
IDENTYFIKACJA METOD TRASOWANIA ELEMENTÓW
W PROCESIE BUDOWY KADŁUBA
1. Wst
ę
p
Stocznia Szczeci
ń
ska Nowa d
ąż
y do obni
ż
ania kosztów budowy statków.
Znaczne koszty ponosi podczas dopasowywania sekcji mi
ę
dzy sob
ą
na pochylni.
Podczas prefabrykacji sekcje doznaj
ą
odkształce
ń
, które pochodz
ą
od procesów
cieplnych, transportu i podparcia w trakcie prefabrykacji. Na jako
ść
prefabrykacji ma
tak
ż
e wpływ sposób trasowania elementów.
Podstaw
ą
do zwi
ę
kszenia wymiernych korzy
ś
ci ekonomicznych stoczni jest
obecnie zmniejszenie ilo
ś
ci prac monta
ż
owych oraz naprawczych w procesie
prefabrykacji podzespołów, sekcji płaskich, półprzestrzennych i przestrzennych oraz
monta
ż
u kadłuba na pochylni. Wprowadzenie trasowania numerycznego elementów
polepszy jako
ść
trasowania na wczesnych etapach prefabrykacji. Wyeliminuje proces
trasowania elementów poszycia pod rozmieszczenie elementów dochodz
ą
cych.
Trasowanie numeryczne wyeliminuje bł
ą
d ludzki, polepszy wygl
ą
d wytrasowanej linii.
Dobra jako
ść
wykonania prefabrykowanych konstrukcji wpływa na przydatno
ść
monta
ż
ow
ą
sekcji w procesie monta
ż
u bloków i kadłuba na pochylni.
Ze wzgl
ę
du na zmniejszaj
ą
c
ą
si
ę
wykwalifikowan
ą
załog
ę
z zakresu produkcji
nale
ż
y d
ąż
y
ć
do:
•
eliminacji mo
ż
liwych do unikni
ę
cia operacji,
•
ulepszania organizacji procesów produkcyjnych.
2. Stan istniej
ą
cy
W Stoczni jest wykonywana dokumentacja konstrukcyjna, trasersko-
materiałowa i technologiczna. Dokumentacja konstrukcyjna stanowiskowa kadłuba
wykonywana
jest
w
podziale
na
poszczególne
stanowiska
produkcyjne
(prefabrykacja podzespołów i podsekcji, prefabrykacja płatów na CSP, prefabrykacja
płatów na SDH oraz rysunek prefabrykacja i monta
ż
sekcji). Dokumentacja ta
zawiera
tak
ż
e
sporo
informacji
technologicznych,
jak
zapasy,
naddatki
technologiczne, oznaczenie technologii spawania, standard oczyszczania konstrukcji
oraz stopnie prefabrykacyjne. W zakresie dokumentacji trasersko-materiałowej
wykonuje si
ę
mi
ę
dzy innymi karty wykroju. Dokumentacja z zakresu kadłuba
wykonywana jest w systemie TRIBON - M3.
Obróbka wst
ę
pna i wła
ś
ciwa
W procesie produkcji s
ą
stosowane proste metody znakowania elementów i
trasowania. Ju
ż
na etapie obróbki wst
ę
pnej blachy s
ą
opisywane r
ę
cznie – p
ę
dzlem i
farb
ą
.
Elementy wyci
ę
te z blachy tak
ż
e s
ą
opisywane r
ę
cznie. Pracownik nanosi
nast
ę
puj
ą
ce informacje [1]:
•
numer statku i symbol sekcji,
•
numer pozycji rysunkowej,
•
informacje o poło
ż
eniu elementu na statku,
•
informacje o ukosowaniu kraw
ę
dzi,
•
informacje o kierunku i rodzaju zapasu lub wielko
ś
ci naddatku
technologicznego,
•
opis gi
ę
cia i zwymiarowanie poło
ż
enia szablonów,
•
numer płyty poszycia (dla blach poszycia zewn
ę
trznego),
•
linie teoretyczne, bazowe i pomocnicze - np. PS statku, linie
teoretyczne wr
ę
gów.
Elementy z profili hutniczych s
ą
trasowane i opisywane r
ę
cznie. Trasowanie
odbywa si
ę
z u
ż
yciem sznurka, kredy, szablonów i legalizowanej miary. Opisywanie
elementu wykonywane jest farb
ą
. W przypadku profili s
ą
nanoszone nast
ę
puj
ą
ce
informacje:
•
numer statku i symbol sekcji,
•
numer pozycji,
•
opis kraw
ę
dzi niekonserwowanej,
•
ś
lad linii gi
ę
cia,
•
informacje o kierunku i rodzaju zapasu i wielko
ś
ci naddatku
technologicznego.
Informacje nanoszone s
ą
według dokumentacji traserskiej – karta wykroju
oraz szkic obróbki profili.
Prefabrykacja podzespołów
W etapie prefabrykacji podzespołów pracownik trasuje elementy blachy
r
ę
cznie przy u
ż
yciu sznurka, kredy i legalizowanej miary. Informacje do trasowania
pracownik czerpie z dokumentacji konstrukcyjnej.
Prefabrykacja sekcji płatowych płaskich
W etapie prefabrykacji płatów pracownik trasuje płat pod wszystkie
usztywnienia i pod konstrukcj
ę
dochodz
ą
c
ą
. Trasowanie odbywa si
ę
za pomoc
ą
sznurka, kredy, legalizowanej ta
ś
my i punktaka. Dodatkowo na ko
ń
cach
wytrasowanych
ś
ladów s
ą
wybijane trwałe punkty, w celu umo
ż
liwienia odnowy
przebiegu linii w dalszym etapie prefabrykacji. Informacje do trasowania pracownik
czerpie z dokumentacji konstrukcyjnej.
Prefabrykacja sekcji
W etapie prefabrykacji sekcji pracownik trasuje poszycia podgi
ę
te pod
wszystkie usztywnienia i pod konstrukcj
ę
dochodz
ą
c
ą
. Trasowanie odbywa si
ę
przy
u
ż
yciu sznurka, kredy, legalizowanej miarki lub ta
ś
my. Na płatach płaskich s
ą
odnawiane linie wg wcze
ś
niej wybitych punktów.
Po zako
ń
czeniu prefabrykacji sekcji s
ą
nanoszone linie kontrolne potrzebne
do monta
ż
u kadłuba w cało
ść
. Na dnie wewn
ę
trznym jest nanoszona PS statku,
wr
ę
gi skrajne pełne lub wr
ę
gi grodziowe oraz wzdłu
ż
niki pod gród
ź
wzdłu
ż
n
ą
poszycia burtowego. Dodatkowo s
ą
trasowane linie kontrolne do wy
ż
ej wymienionych
ś
ladów. Linie te s
ą
na ko
ń
cach punktowane. Do trasowania u
ż
ywa si
ę
tak
ż
e sznurka,
kredy, legalizowanej miarki lub ta
ś
my.
Informacje do trasowania pracownik czerpie z dokumentacji konstrukcyjnej.
Monta
ż
kadłuba na pochylni
Przy ustawianiu sekcji na pochylni pracownicy korzystaj
ą
ze
ś
ladów
wytrasowanych po prefabrykacji. W przypadku konieczno
ś
ci wykonania trasowania
(np. u
ś
redniona PS) korzysta si
ę
z kredy, sznurka, punktaka oraz legalizowanej
miarki lub ta
ś
my.
Podsumowanie
Wytrasowane
ś
lady traserskie si
ę
zacieraj
ą
w trakcie produkcji. Grubo
ść
linii
nie zawsze jest zadawalaj
ą
ca. W kolejnych etapach naniesione linie trzeba odnawia
ć
ponownie, przyjmuj
ą
c jako baz
ę
punkty wytrasowane trwale. Do prac traserskich
zatrudniana jest wykwalifikowana załoga.
Okres przej
ś
ciowy
Stocznia Szczeci
ń
ska Nowa posiada dwa urz
ą
dzenia plazmowe do ci
ę
cia
elementów przystosowane do automatycznego trasowania – rys. 1.
Urz
ą
dzenie typu TELEREX TXB10500 uruchomione w 2005 roku posiada
nast
ę
puj
ą
ce funkcje: ci
ę
cie, fazowanie, trasowanie. Urz
ą
dzenie posiada 2 zespoły
głowic do ci
ę
cia plazm
ą
oraz 2 zespoły głowic plazmowych do trasowania. Mo
ż
liwo
ść
operowania na sucho i pod wod
ą
. Technologia wycinania krzywoliniowego z
fazowaniem jest w stoczni nowa. Palniki plazmowe maj
ą
mo
ż
liwo
ść
pochylenia o k
ą
t
45
°
z góry b
ą
d
ź
z dołu.
Transmisja danych odbywa si
ę
on-line - z Biura Projektowego za pomoc
ą
sieci
ś
wiatłowodowej na komputer do sterowni na hali obróbki (w postaci kart wykroju).
St
ą
d drog
ą
radiow
ą
przekazywany jest sygnał na maszyn
ę
.
Automatyczne markowanie wszystkich linii jest zawsze na pocz
ą
tku programu
karty wykroju, wykonywane jest na wynurzonej blasze „na sucho”. Przykład karty
wykroju z liniami traserskimi przedstawia –rys. 2. Na elemencie poszycia wida
ć
ś
lady
przyło
ż
enia szablonów sprawdzaj
ą
cych gi
ę
cie.
Rys. 1 Urz
ą
dzenie typu TELEREX TXB10500 do ci
ę
cia plazmowego w SSN
Rys. 2 Przykładowa karta wykroju z automatycznym trasowaniem dla pasa poszycia
zewn
ę
trznego
Element z rys. 3 ma zaprogramowane
ś
lady przyło
ż
enia usztywnie
ń
i
elementów dochodz
ą
cych:
•
usztywnienia s
ą
montowane w etapie prefabrykacji wst
ę
pnej,
•
w
ę
złówki dochodz
ą
ce s
ą
montowane w etapie prefabrykacji sekcji.
Przedstawiony element nale
ż
y do prostego podzespołu, który składa si
ę
z jednego
elementu poszycia i 6 usztywnie
ń
.
Rys. 3 Widok na element trasowany numerycznie – fragment karty wykroju ze
ś
ladami usztywnie
ń
i elementów dochodz
ą
cych
Rys. 4 Podzespół 183 Rys. 5 Przekroje z konstrukcj
ą
dochodz
ą
c
ą
do podzespołu 183
Rys. 4 przedstawia fragment rysunku dokumentacji stanowiskowej:
Prefabrykacja wst
ę
pna. Je
ś
li element 183 jest wycinany na urz
ą
dzeniu do ci
ę
cia
plazmowego z trasowaniem, to na etapie obróbki s
ą
ju
ż
wytrasowane
ś
lady
przyło
ż
enia usztywnie
ń
. Monter przy pomocy rysunku montuje na elemencie
poszczególne usztywnienia.
Rys. 5 przedstawia fragment dokumentacji stanowiskowej: Prefabrykacja i
monta
ż
. Na poz. 183 zostały tak
ż
e wytrasowane
ś
lady poło
ż
enia w
ę
złówek (poz. 500
i 501), które s
ą
montowane w etapie prefabrykacji sekcji.
W obu przypadkach zostaje wyeliminowana operacja mierzenia i trasowania
r
ę
cznego. Wytrasowane linie wskazuj
ą
tak
ż
e odło
ż
enie grubo
ś
ci materiału.
3. Znakowanie i trasowanie elementów w stoczniach polskich
W stoczniach polskich do projektowania konstrukcji i trasowania konturów
elementów wykorzystuje si
ę
techniki komputerowe. Maszyny do ci
ę
cia s
ą
sterowane
numerycznie. Trasowanie numeryczne nie jest jeszcze rozpowszechnione.
W małych firmach produkuj
ą
cych konstrukcje stalowe dla europejskich stoczni
wykorzystywane s
ą
oznaczenia traserskie przy prefabrykacji. Do tych firm jest
dostarczany materiał wyci
ę
ty i wytrasowany przez zleceniodawc
ę
.
4. Znakowanie i trasowanie elementów w stoczniach zachodnich
W stoczniach zachodniej Europy i na Dalekim Wschodzie trasowanie
elementów na etapie obróbki jest szeroko stosowane [2], [6], [7], [9], [11].
Programy numeryczne do projektowania konstrukcji
W projektowaniu konstrukcji stalowych powszechnie stosuje si
ę
techniki
komputerowe. Do bardziej znanych systemów projektowych nale
żą
: TRIBON,
NUPASS, CATIA, MASTERSHIP, FORAN itp. [2], [3], [4], [5], [6], [8].
Systemy te maj
ą
opcje projektowe, materiałowe i technologiczne. Mo
ż
na
wykona
ć
projekt konstrukcyjny, materiałowo-traserski, technologiczny.
Opcja trasowania numerycznego
Wy
ż
ej wymienione systemy CAD zawieraj
ą
opcje trasowania numerycznego
elementów. Do celów obróbki elementów, w systemie, jest opisany kontur,
ś
lad jego
poł
ą
cze
ń
pachwinowych i czołowych z s
ą
siednimi elementami.
Maszyny do ci
ę
cia
Nowoczesne maszyny do ci
ę
cia s
ą
wyposa
ż
one dodatkowo w głowice
markuj
ą
ce. Obok znaków traserskich mog
ą
nanosi
ć
ró
ż
ne opisy. Linie i oznaczenia
s
ą
wykonywane np.: mikro-plazm
ą
, laserem, proszkiem lub markerem.
Stocznia HDW w Kiel
W stoczni HDW zrezygnowano z rysunków technicznych dla etapu obróbki i
prefabrykacji podzespołów, przenosz
ą
c cał
ą
informacj
ę
na wycinany element. Na
ka
ż
dym elemencie znajduj
ą
si
ę
tak
ż
e informacje przydatne w procesie prefabrykacji.
W stoczni przyj
ę
to metod
ę
poł
ą
cze
ń
na trójk
ą
ty – rys. 5 [2], [7].
Zastosowane oznaczenia spełniaj
ą
bez pomiarów nast
ę
puj
ą
ce warunki [7]:
•
umo
ż
liwiaj
ą
regulacj
ę
poprzeczn
ą
i wzdłu
ż
n
ą
,
•
umo
ż
liwiaj
ą
regulacj
ę
po wysoko
ś
ci,
•
umo
ż
liwiaj
ą
kontrol
ę
po spawaniu oraz kontrol
ę
wymiarów elementów,
•
s
ą
trwałe i czytelne.
Jako narz
ę
dzie wygodne do ł
ą
czenia dwóch elementów mi
ę
dzy sob
ą
wybrano
trójk
ą
t prostok
ą
tny o długo
ś
ci ramion 50mm. Na rys. 6 przedstawiono zasad
ę
ł
ą
czenia elementów czołowo i pachwinowo. Trójk
ą
ty znajduj
ą
si
ę
dokładnie w linii
wr
ę
gu na obu elementach. Zadaniem montera jest wył
ą
cznie pozycjonowanie
wierzchołków trójk
ą
tów. Linia ułatwia pozycjonowanie na prostej od trójk
ą
ta do
trójk
ą
ta. Przy monta
ż
u poł
ą
cze
ń
czołowych, system opiera si
ę
na zasadzie,
ż
e
przeciwprostok
ą
tne równoległe do styku s
ą
oddalone od siebie o 100mm.
Wierzchołki trójk
ą
tów stykaj
ą
si
ę
w
ś
rodku styku, czyli w szczelinie spawalniczej.
Trójk
ą
ty pomiarowe umo
ż
liwiaj
ą
szybk
ą
kontrol
ę
wizualn
ą
– dokładno
ść
ustawienia i
pozycjonowania elementów [2], [7].
a) dla zł
ą
cza czołowego
b) dla zł
ą
cza pachwinowego
Rys. 6 Przykład zastosowania monta
ż
u elementów przy pomocy wytrasowanych
trójk
ą
tów.
Podczas prefabrykacji sekcji płatowej s
ą
tak
ż
e stosowane trójk
ą
ty. Na długo
ś
ci
16000 mm wystarcz
ą
2 pary trójk
ą
tów zlokalizowanych na obu ko
ń
cach styku. Dla
unikni
ę
cia niedokładno
ś
ci w wykonaniu płata stosuje si
ę
zgrubn
ą
obróbk
ę
kraw
ę
dzi
zewn
ę
trznych. Po wykonaniu spawania płaski panel o wymiarach 16000 x 16000 ma
obcinane kraw
ę
dzie na wymiar. Obcinanie kraw
ę
dzi odbywa si
ę
na portalu.
W systemie tym jest uwzgl
ę
dniona warto
ść
skurczu spawalniczego.
Uwzgl
ę
dnia si
ę
go w naddatku technologicznym.
Ju
ż
w latach 90-tych poprzedniego wieku system był stosowany z
powodzeniem w stoczni i przynosił wymierne korzy
ś
ci.
System trasowania numerycznego w stoczni HDW zintegrowany jest z
pomiarami w 3-D. Pomiary s
ą
rejestrowane przez urz
ą
dzenia pomiarowe i
przekazywane do systemu komputerowego i porównywane z wymiarami
teoretycznymi.
Przedsi
ę
biorstwo OSTSEESTAAL
Przedsi
ę
biorstwo OSTSEESTAAL zajmuje si
ę
ci
ę
ciem i gi
ę
ciem elementów
płytowych. Wyposa
ż
one jest mi
ę
dzy innymi w maszyny portalowe do ci
ę
cia
termicznego. Urz
ą
dzenia te maj
ą
głowice plazmowe do ci
ę
cia pod wod
ą
oraz mikro-
palniki plazmowe do trasowania [9], [10], [12]. Rys. 7 przedstawia maszyn
ę
do
trasowania blach.
Rys. 7 Urz
ą
dzenie do znakowania blach [12].
Trasowanie proszkowe firmy ESAB
Firma ESAB oferuje urz
ą
dzenia do znakowania proszkowego, przeznaczone
do instalowania na urz
ą
dzeniach do ci
ę
cia. Głowice umo
ż
liwiaj
ą
nanoszenie na
metalowych powierzchniach wszelkiego rodzaju oznacze
ń
, takich jak krzy
ż
yki, linie,
okr
ę
gi i litery. Proces znakowana i trasowania jest sterowany numerycznie. Stosuj
ą
c
specjalny proszek znakuj
ą
cy i operacj
ę
wtapiania, uzyskuje si
ę
bardzo czytelne i
trwałe oznakowania. Głowic
ę
znakuj
ą
c
ą
przedstawia rys. 8 [11].
Rys. 8 Urz
ą
dzenie do znakowania i trasowania proszkowego firmy ESAB [11]
4. Plany Stoczni Szczeci
ń
skiej Nowa
Aktualnie Stocznia Szczeci
ń
ska Nowa podj
ę
ła prace zmierzaj
ą
ce do
wprowadzenia trasowania numerycznego elementów na etapie obróbki. Jednym z
pierwszych kroków jest uzyskanie
ś
rodków na przeprowadzenie bada
ń
w ramach
projektu celowego. Temat roboczy projektu: „Badanie procesów technologicznych w
celu wprowadzenia kompleksowego numerycznego trasowania elementów na
urz
ą
dzeniach do ci
ę
cia”.
Stocznia aktualnie planuje zakup nowoczesnego ci
ą
gu do obróbki profili. Na
ci
ą
gu, obok wycinania automatycznego elementów byłoby stanowisko do trasowania
numerycznego.
Równie
ż
modernizacji wymagaj
ą
maszyny do ci
ę
cia gazowego, które nie s
ą
wyposa
ż
one w głowice markuj
ą
ce.
W planach trasowanie numeryczne elementów ma upro
ś
ci
ć
i usprawni
ć
prefabrykacj
ę
podzespołów i sekcji. Badania przeprowadzane w stoczni maj
ą
da
ć
odpowied
ź
, czy obok wytrasowanych linii usztywnie
ń
, linii konstrukcji dochodz
ą
cej
oraz linii teoretycznych i kontrolnych powinien si
ę
znale
źć
numer pozycji rysunkowej
usztywnienia lub podzespołu.
Podsumowanie
Wprowadzenie trasowania numerycznego w SSN wpłynie na uproszczenie
dokumentacji konstrukcyjnej, ale wydłu
ż
y nieznacznie czas wykonania dokumentacji
traserskiej – kart wykroju. Trasowanie numeryczne przeniesie informacje z
dokumentacji konstrukcyjnej na wyci
ę
ty element. Przy dobrze zorganizowanej
kompletacji materiału po obróbce i przy przejrzystej wytrasowanej informacji na
elementach mo
ż
na w znacznym stopniu upro
ś
ci
ć
prefabrykacj
ę
podzespołów.
Dodatkowo uzyska si
ę
efekty ekonomiczne.
Wprowadzenie trasowania numerycznego na maszynach do ci
ę
cia wymusi
konieczno
ść
utrzymania ich w dobrym stanie technicznym. Wymagana b
ę
dzie
rygorystyczna kontrola poprawno
ś
ci trasowania i ci
ę
cia oraz wzajemna koordynacja.
Nie mo
ż
na dopu
ś
ci
ć
do przesuni
ę
cia punktu 0,0 rozpoczynania trasowania
wzgl
ę
dem pocz
ą
tku ci
ę
cia.
5. Wnioski
Wprowadzenie trasowania numerycznego ju
ż
na etapie wycinania elementów z
blach i profili wpłynie na:
•
Podniesienie jako
ś
ci wykonania podzespołów, płatów i sekcji,
•
Skróci cykl prefabrykacji,
•
Obni
ż
y koszty prefabrykacji podzespołów, płatów i sekcji,
•
Podniesie efektywno
ść
procesu gi
ę
cia elementów,
•
Wyeliminuje bł
ą
d ludzki.
Ujemn
ą
stron
ą
trasowania numerycznego jest:
•
wydłu
ż
enie cyklu obróbki wła
ś
ciwej blach,
•
ze wzgl
ę
du na wykorzystanie materiału, cz
ęść
pozycji b
ę
dzie wytrasowanych
z drugiej strony, co wymusi, w etapie prefabrykacji, przetrasowanie oznacze
ń
na drug
ą
stron
ę
.
Literatura
[1] Instrukcja ogólna SSN – TT011-01 – Opracowania traserskie
[2] Boshidar G. Metschkow, Współczesne techniki utrzymania wysokiej jako
ś
ci
konstrukcji okr
ę
towych”, X Konferencja: Laboratoria technologiczne – aspekty
utrzymania wysokiej jako
ś
ci wyrobu, Szczecin 1999
[3] TRIBON Genauigkeit was introduced by HDW as part of HDW`s Year 2000
project – materiały reklamowe
[4] MasterShip Software, information guide - materiały reklamowe
[5]
www.Mastership.nl
[6]
www.TRIBON.com
[7] M. Beyer, A. Istel, H. Kunze, Das HDW – System der Genaufertigung, Hansa
nummer 9, 1998, page 218-228
[8]
www.FORAN.es
[9] Boshidar G. Metschkow, Nowoczesne technologie obróbki detali kadłubowych, 20
Sesja Naukowa Okr
ę
towców Przemysłu Okr
ę
towego 2002, Gda
ń
sk 10-11 maja
2002, materiały konferencyjne
[10] Materiały reklamowe firmy OSTSEESTAAL
[11]
www.esab.com
[12]
www.OSTSEESTAAL.com