艦船聯合基座制造及安裝工藝研究

陳 輝， 王鵬飛

(滬東中華造船(集團)有限公司 軍事代表室， 上海 200129)

艦船聯合基座制造及安裝工藝研究

陳 輝， 王鵬飛

(滬東中華造船(集團)有限公司 軍事代表室， 上海 200129)

針對艦船聯合基座設計、制造與安裝精度的極高要求，根據仿真計算結果，從基座制造以及上艦安裝方面提出工藝措施和方法，有效控制了結構變形，滿足了制造精度要求，在實船應用中取得較好成效。

聯合基座 制造及安裝 工藝

1 引言

艦船的變形主要體現在方位上的扭曲和水平方向上的翹曲，這與艦船慣性導航系統的三維姿態即艏向角、縱傾角和橫搖角密切相關。艦船聯合基座是進行慣性導航設備海上精度試驗的關鍵設備，它將天文經緯儀、慣性平臺、被試導航設備和變形測量裝置綜合在一個聯合基座上，從而消除或減小船體變形對被試設備精度的影響[1，2]。

聯合基座結構設計時具有較大剛度，滿足艦船橫搖不大于10°、縱搖不大于5°情況下，結構變形量小于100要求。基座上艦安裝時需滿足下列技術要求：

(1) 下平臺中心處水平基準水平精度相對導航艙室基準平臺不大于300；

(2) 上平臺天文經緯儀基座安裝面水平精度相對于基準平臺不大于300；

(3) 下平臺兩個主體儀器安裝面水平精度相對于基準面不大于300。

由于聯合基座設計和建造精度要求,本文通過相關工藝研究,提出了精度控制的措施和方法,取得較好成效。

2 聯合基座概況

該聯合基座結構主要由上平臺、下平臺和四根直徑φ108 mm的鋼管連接支柱及相關附件組成,其上平臺為半徑約500 mm的圓形結構；下平臺約為1 000 mm×1 800 mm的長方形帶橢圓形結構；天文經緯基座、慣性導航主儀器基座、被試慣導主儀器基座高度分別為200 mm、220 mm、220 mm；在兩兩支柱間、支撐柱與平臺間采取加強筋板連接方式。其制造與加工要求如圖1所示。

圖1 聯合基座加工總成圖

3 聯合基座制造

3.1 零件下料及加工

非機加工零件下料與切割時應確保零件的尺寸以及切割斷面的垂直度、光潔度；對上平臺、下平臺、慣性平臺基座、天文經緯儀基座等需機加工零件在下料與切割時需加放5 mm～10 mm機加工余量。

對慣性平臺基座、天文經緯儀基座面板應進行粗加工，將基座下口按圖樣要求割除余量，并使面板留有適量加工余量后進行裝配、焊接。所有機加工零件、基座在加工后均應劃出首尾中心線、角尺線以及對合線等標志線，以便于安裝和尺寸控制。

3.2 基座裝配

將慣性平臺基座、天文經緯儀基座先組合，經焊接、矯正后送機加工。選擇結實平臺制作簡易胎架，并使胎架四角水平偏差小于0.5 mm。下平臺上胎架定位時，應核對下平臺首尾中心線、角尺線等標志線。吊裝鋼管支柱粗定位時，可通過加裝臨時支撐及調節螺絲加以定位，鋼管粗定位時垂直度偏差小于1 mm。上下平臺安裝時應保證1 810 mm高度值，平行度偏差小于0.5 mm，首尾線偏差小于0.5 mm，前后位置偏差小于0.5 mm。待聯合基座定位尺寸符合要求后，用18號工字鋼進行結構固定，防止焊接變形。同時安裝加強肘板，并使肘板裝配間隙控制在1.5 mm左右。

慣性平臺基座定位時，應保證高度尺寸約為225 mm，左右基座應一致，面板水平度偏差小于1.0 mm；天文經緯儀基座定位時，應保證高度尺寸約為205 mm，面板水平度偏差小于1.0 mm。

3.3 基座焊接

采用CO2氣體保護焊接方式，焊材為TWE-711/φ1.2 mm 藥芯焊絲，焊接參數為：

(1) 立角焊：150 A～180 A/24 V～26 V/15 cm/min～23 cm/min；

(2) 平角焊：200 A～250 A/25 V～30 V/20 cm/min～35 cm/min。

焊接時應采用對稱施焊方式，以減少焊接變形。

3.4 基座焊接后熱處理

聯合基座焊接后應進行整體回火熱處理以消除焊接內應力。回火熱處理要求為加熱至400℃～450℃后保溫4 h～5 h,爐冷至300℃后空冷。

3.5 基座涂裝

對聯合基座進行噴砂處理，要求達到GB8923 中Sa2.5要求，并按圖紙要求進行涂裝。

4 聯合基座精加工及內場調試

4.1 劃線

檢查聯合基座毛坯加工余量，以上下平臺φ120 mm工藝孔為基準進行兩端校圓。按圖紙要求劃出2 120 mm基座上平臺加工線以及220 mm基座上平面加工線以及基座首尾方向整體十字中心線等。

4.2 大車加工

以上下平臺φ120 mm工藝孔為基準，按圖紙要求對距基線高度2 120 mm天文經緯儀基座上平面進行機加工，使表面光潔度為Ra3.2 μm,平行度為0.20；高度為220 mm的慣導主儀器基座上平面加工光潔度為Ra3.2 μm,平行度不大于0.04；上平臺φ780×5凸肩外圓、平面垂直度不大于0.05。

在聯合基座機加工檢驗符合要求后，機加工出上下基座面板首尾線，刻線長度約60 mm，深度為0.3 mm～0.5 mm。

4.3 內場調試容

將機加工好的聯合基座吊裝放置于車間標準平臺，用光學傾斜儀或電子差分水平儀進行水平校準。通過調整、研刮下平臺中心處基準平臺板的水平定位精度，使其與上平臺天文經緯儀基座安裝面間水平精度優于300，與下平臺兩個慣性平臺基座安裝面水平精度優于300。在基準平臺板滿足技術要求后對其進行點焊固定后，測量聯合基座內場加工制造精度。

5 聯合基座上艦安裝

5.1 聯合基座吊裝

在完成內場調試合格后，用吊裝工具將聯合基座吊放于艦船安裝部位，下平臺處可用木塊作支墊，高度應便于聯合基座散裝結構的裝配與焊接。

5.2 船臺安裝定位

為減少焊接變形，聯合基座上艦安裝采用圖2所示的焊接墊塊連接方式。基座定位時船體連接部位相關焊接與火工矯正等工作均應結束。

圖2 聯合基座安裝連接示意圖 [][]

利用4只頂高螺栓擰至40 mm左右，用起吊橫梁將聯合基座吊起，撤除臨時固定架后緩慢放下。利用陀螺經緯儀以及差分水平儀等檢測設備，通過頂高螺栓進行聯合基座首尾線和水平度調整，使其滿足下列技術要求：

(1) 上下平臺首尾線與全船中心線偏差小于19；

(2) 聯合基座基準平臺板相對于艦船局部基準平臺的水平精度偏差小于100；

(3) 上平臺天文經緯儀安裝面相對于下平臺基準平臺板水平精度小于300；

(4) 下平臺兩個慣性平臺基座安裝面相對于下平臺基準平臺板水平精度小于300。

5.3 調整墊塊拂配及安裝

在聯合基座定位檢驗合格后，用千分尺測量出8塊調整墊塊厚度并編號，墊塊經機械加工、拂磨后其上下平面在平板上平面精度小于0.02 mm。

調整墊塊上船安裝后需復驗有關安裝技術要求，合格后進行電焊并按圖紙要求鉆孔，擰緊固定螺栓后進行數據再次復測。

6 結束語

該聯合基座在國內尚屬首次使用，在制造與安裝時需從結構剛度設計、工藝設計、加工流程、安裝技術要求等方面對精度進行控制。經實船使用表明聯合基座結構緊湊，消除了艦船姿態精確測量系統和被試設備間的變形量，解決了艦船姿態角實時測量技術難題。

[1] 鄭梓禎.船用慣性導航系統海上試驗[M].北京：國防工業出版社，2005.

[2] 周金亮，趙巖峰.艦船變形研究[J].艦船電子工程，2010，5：198-200.

[3] 付榮柏.焊接變形的控制與矯正[M].北京：機械工業出版社，2006.

[4] 劉鴻文.簡明材料力學[M].北京：高等教育出版社，1997.

Study on Technology of Manufacturing and Installation for Shipborne Combined Foundation

CHEN Hui, WANG Peng-fei

(Naval Military Representative in Hudong-Zhonghua Shipbuilding (Group) Co.,Ltd., Shanghai 200129， China)

Aiming at the high accuracy requirement of designing, manufacturing and installation for ship borne combined foundation, according to result of simulation, the paper proposes a solution of technology measures and methods during the process of manufacturing and installation, deformation is effectively controlled and construction precision requirement is satisfied and good results are achieved in active vessel.

Combined foundation Manufacturing and installation Technology

陳 輝(1967-)，男，工程師。

U671

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