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