MARK Ⅲ薄膜艙模擬艙劃線作業(yè)精度控制研究

趙建宇，鄒振山，李 毅，劉根清

(揚州中遠(yuǎn)海運重工有限公司，江蘇 揚州 225200)

0 引言

劃線作業(yè)是MARK Ⅲ圍護(hù)系統(tǒng)薄膜艙模擬艙建造的第一步[1]。劃線精度是否滿足要求直接影響后道工序的施工質(zhì)量。若劃線出現(xiàn)較大偏差，可能導(dǎo)致絕緣板無法安裝，角區(qū)間隙無法提前得到準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)，最終影響到關(guān)鍵的波紋板安裝，對建造的進(jìn)度及質(zhì)量都會造成極大的影響。劃線的難點在于如何保持一個艙不同面之間參考軸線的連續(xù)性，同一個面內(nèi)絕緣板的限定線及螺柱安裝線分別與參考軸線的偏差。根據(jù)法國GTT公司的要求，各類線劃線偏差應(yīng)控制在±1.5 mm之內(nèi)。

MARK Ⅲ型薄膜艙模擬艙的建造整體工程較小，出于成本考慮，企業(yè)一般不會采購昂貴的專業(yè)設(shè)備完成此項工作，通常采用鋼尺以手工測量取點的方式進(jìn)行劃線，因此需提前考慮手工劃線對精度的影響。劃線質(zhì)量的控制點有平行度、垂直度、線本身的直線度和距離參考軸線的偏差。劃線時，通過合理規(guī)劃各類線的施工過程可以解決劃線的累計誤差，使用劃線模板可以進(jìn)一步提高劃線精度，借助激光投線儀[2]可以解決各類線本身的直線度及線與線之間垂直度的控制問題。

本文以MARK III薄膜艙模擬艙劃線作業(yè)精度控制為研究對象，建立了用于模擬艙建造的劃線作業(yè)規(guī)劃方案，掌握了提高劃線精度的控制要點。采用優(yōu)化后的方案得到了滿足精度控制要求的各類線，形成了提高劃線作業(yè)精度操作和檢驗的流程。

1 常規(guī)劃線作業(yè)工藝

1.1 劃線作業(yè)的準(zhǔn)備工作

(1)施工前的輸入條件應(yīng)滿足要求。按圖紙要求建造的鋼結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備到位，結(jié)構(gòu)外形尺寸及角度(90°和135°)滿足公差要求，各面油漆及平面度檢查合格，劃線作業(yè)的施工人員準(zhǔn)備到位。模擬艙鋼結(jié)構(gòu)示意見圖1。

圖1 模擬艙鋼結(jié)構(gòu)示意

(2)準(zhǔn)備工裝具。測量的卷尺和米尺、標(biāo)記測量尺寸的記號筆、用于彈出可識別并不易擦除的線及墨斗等。

(3)準(zhǔn)備記錄表格。用于艙壁平整度檢查及劃線精度檢驗的表格,見表1及表2。

1.2 劃線作業(yè)的具體步驟

(1)根據(jù)圖紙尺寸，用鋼直尺手動測量取點的方式畫出R1和R2參考線，此參考線是絕緣板限定線的劃線基準(zhǔn)。

(2)根據(jù)模擬艙建造圖紙劃出面板限定線，考慮到面與面之間參考線的連續(xù)性，可以使用模板。

(3)按圖紙標(biāo)注的尺寸完成角區(qū)面板限定線及螺柱線的劃線作業(yè)。

以常規(guī)方式進(jìn)行劃線得到的線見圖2。

表1 艙壁平整度檢查表

表2 劃線精度檢查表

圖2 常規(guī)劃線方式得到的各類線

1.3 劃線后的檢查

(1)復(fù)測各面R1和R2參考線與圖紙尺寸的偏差，復(fù)測R1和R2參考線在面與面之間的連續(xù)情況(允許偏差±1.5 mm)。

(2)復(fù)測絕緣板限定線及螺柱安裝線與圖紙理論尺寸的偏差(允許偏差±1.5 mm)。

(3)測量絕緣板限定線框?qū)蔷€，確認(rèn)各線的平行度及垂直度。

1.4 精度超差的原因分析

通過拉鋼卷尺測量數(shù)據(jù)并以描點的方式進(jìn)行劃線作業(yè)，這是常規(guī)劃線的做法。此方式容易積累并放大劃線誤差，難以保證線與線之間的垂直度、平行度，以及面與面之間線的連續(xù)性。若無合理的劃線施工程序、劃線模板及相關(guān)設(shè)備，將很難控制并提高劃線的精度，進(jìn)而影響后續(xù)施工的質(zhì)量。

2 優(yōu)化后的劃線作業(yè)工藝

2.1 模擬艙劃線種類及公差要求

在完成各類線的施工規(guī)劃前，應(yīng)細(xì)分各類線并了解其具體要求，具體見表3。

表3 模擬艙劃線種類及公差要求

2.2 采用新方案進(jìn)行劃線作業(yè)的準(zhǔn)備工作

(1)施工前的輸入條件應(yīng)滿足要求。與常規(guī)劃線作業(yè)方式一致。

(2)準(zhǔn)備工裝具。此項工作與常規(guī)作業(yè)方式相比，還需準(zhǔn)備90°和135°模板、直角尺、激光投線儀和不同顏色的墨斗等。

(3)準(zhǔn)備記錄表格，包括平整度檢查及劃線作業(yè)檢驗表格，與常規(guī)劃線作業(yè)一致。

2.3 采用新方案進(jìn)行劃線作業(yè)的具體操作步驟

(1)考慮到船體內(nèi)殼板變形及焊腳會對測量造成影響，首先使用135°和90°模板劃出上述額外的參考線(距離相臨艙壁交線200 mm)，此步驟可以進(jìn)一步提高劃線精度。劃線作業(yè)中應(yīng)保持模板與船體板完全接觸，并借助直角尺保持模板的垂直，此時可使用激光投線儀進(jìn)行確認(rèn)及輔助劃線，以確保線的平行度及垂直度。額外參考線見圖3。

(2)根據(jù)模擬艙建造圖紙及額外參考線的位置，經(jīng)過計算和測量，劃出每個艙壁的R1和R2參考線，見圖4。B面R1和J面R2、B面R2和C面R2、J面R和K面R1及C面的R1，這3組線理論上應(yīng)該分別在同一平面上。考慮到實際操作，在相鄰面交點處允許有1.5 mm之內(nèi)的偏差。為了提高R1/R2參考線的精確性，在實際劃線過程中加入了激光投線儀，用于檢測同一艙壁R1和R2線的垂直度及相臨艙壁間軸線的連續(xù)性，借助設(shè)備把偏差控制在最小。

圖3 額外參考線(單位：mm)

圖4 由額外參考線畫出的R1和R2參考線

(3)根據(jù)模擬艙建造圖紙劃出面板限定線。考慮到面與面之間參考線的連續(xù)性，可以使用模板完成。此步亦需借助激光投線儀進(jìn)行描點，確保線的直線度、垂直度。經(jīng)過上述步驟，可以得到圖5所示的滿足精度要求且易于區(qū)分的各類線。

(4)檢查各類線的劃線精度。首先復(fù)核各面R1和R2參考線與理論線的偏差及R1和R2參考線在面與面的連續(xù)情況；其次測量限定線、螺柱安裝線距離R1和R2參考線的偏差情況，偏差應(yīng)控制在±1.5 mm之內(nèi)；最后測量絕緣板限定線框?qū)蔷€的偏差，即交叉檢驗線，來確認(rèn)各線的平行度及垂直度，最終完成提交。

3 劃線作業(yè)關(guān)鍵點控制要領(lǐng)

(1)選擇合理的劃線基準(zhǔn)。為了確保劃線位置準(zhǔn)確，選擇一個合適的參考線作為劃線的起始依據(jù)，上述額外參考線就是基準(zhǔn)。選取相對準(zhǔn)確的參考線，后續(xù)網(wǎng)格線采用同一根參考線，進(jìn)行測量劃線，避免劃線基準(zhǔn)的多次傳遞，減少累計誤差。

圖5 模擬艙絕緣板安裝前需繪制的各類線

(2)激光投線儀輔助劃線并檢驗線與線之間的水平度及垂直度；同一個面波紋軸的垂直度、相鄰面參考線的連續(xù)性(實船參考線在艙內(nèi)應(yīng)形成垂直環(huán)面)，在用墨斗彈出相應(yīng)線之前用激光投線儀核對點的位置，且在劃線后也需用儀器再次檢查其準(zhǔn)確性，偏差超出范圍的線需要清除并重新劃線。

(3)角區(qū)絕緣板螺柱劃線作業(yè)，需要在角區(qū)楔塊調(diào)整后進(jìn)行。劃線時，應(yīng)根據(jù)GTT提供的圖紙在角區(qū)模塊定位時按現(xiàn)場安裝楔塊的厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免楔塊厚度對角區(qū)模塊螺柱安裝線位置造成影響。為了保證螺柱安裝線的直線度，還應(yīng)借助激光劃線儀進(jìn)行劃線前的確認(rèn)和劃線后的檢查。

4 結(jié)語

劃線作業(yè)是MAKR III圍護(hù)系統(tǒng)建造的一項關(guān)鍵工作，是絕緣板安裝的前道工序，也是確保主屏壁不銹鋼波紋板在艙內(nèi)不同面之間連續(xù)性的前提，劃線作業(yè)的精度控制情況直接決定了模擬艙建造成功與否。因此，通過規(guī)劃各類線施工過程、借助價格相對便宜的專用工裝及設(shè)備輔助控制精度，能夠獲得精度滿足要求的各類線，從而保證了模擬艙的成功建造。