石釗銘，于洪海

(海裝重慶局，重慶 400021)

【基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究】

減搖鰭裝備鰭葉外板線型表面品質(zhì)的改進(jìn)

石釗銘，于洪海

(海裝重慶局，重慶 400021)

針對總裝廠反應(yīng)的減搖鰭裝備鰭葉外板線型表面品質(zhì)不高的情況，通過借鑒同行業(yè)類似產(chǎn)品的成功經(jīng)驗(yàn)，找到了提高減搖鰭裝備鰭葉外板線型品質(zhì)的有效措施是采用胎架輔助焊接加工。實(shí)施改進(jìn)措施后，保證了焊接品質(zhì)，使鰭葉外板線型表面誤差得到明顯控制，鰭葉外板表面品質(zhì)得到較大改善，鰭葉的總體品質(zhì)得到提高。

減搖鰭； 鰭葉；外板線型；質(zhì)量改進(jìn)

減搖鰭是現(xiàn)今運(yùn)用最為廣泛的減搖設(shè)備。相對于其他減搖設(shè)備，減搖鰭在減搖性能、適宜船舶噸位范圍、綜合性價(jià)比等多方面具有優(yōu)勢[1-5]。目前，這種減搖設(shè)備已經(jīng)可以運(yùn)用于排水量從幾百噸到上萬噸，航速從低航速到全航速的各類艦艇。鰭葉是減搖鰭的重要組成部件，也是橫搖抵抗力矩的直接生成部件[6-10]。鰭葉外板的加工品質(zhì)直接決定了減搖鰭裝備的減搖性能。因此，鰭在加工時(shí)，鰭葉的表面品質(zhì)控制顯得尤為重要。

某廠是國內(nèi)減搖鰭設(shè)備的定點(diǎn)生產(chǎn)廠家，自20世紀(jì)70年代開始，已生產(chǎn)了各型號減搖鰭數(shù)百套。從近年交付的產(chǎn)品中，由于減搖鰭鰭的曲面面積大、弧度要求高以及焊接打磨過程人為因素，導(dǎo)致總裝廠曾反應(yīng)減搖鰭裝備鰭葉表面凹凸不平、表面線型與設(shè)計(jì)線型符合度不高，線型誤差較大等問題。以上問題雖對艦船的安全性和作戰(zhàn)性能未造成實(shí)際影響，但仍說明了減搖鰭裝備本身的品質(zhì)還有待提高。

1 現(xiàn)狀調(diào)查與原因分析

以該廠加工的8個(gè)減搖鰭的鰭葉為樣本，測量并記錄樣本在根部、梢部和中間檔位置的外板平均線型誤差和最大線型誤差。測量統(tǒng)計(jì)情況見圖1及圖2。

圖1 平均線型誤差(mm)

圖2 最大線型誤差(mm)

從圖中可以看出，目前生產(chǎn)的減搖鰭設(shè)備鰭葉最大線型誤差超過了3 mm,這說明鰭葉的線型品質(zhì)水平確實(shí)不夠好。

針對該問題，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測各個(gè)方面進(jìn)行全面分析，對各影響因素對問題的影響情況進(jìn)行逐一核查。核查過程中發(fā)現(xiàn)，鰭葉外板焊接前最大誤差不超過0.5 mm，焊接后最大誤差超過了3 mm，這說明問題出現(xiàn)在外板焊接過程中。在排除了人員技能、設(shè)備配置以及環(huán)境因素等非關(guān)鍵影響因素后，造成鰭葉外板線型品質(zhì)較低的主要原因?yàn)轹捜~外板與骨架的組焊工藝不合理。

進(jìn)一步原因分析發(fā)現(xiàn)該廠的鰭葉焊接方式與舵葉和船舶曲面分段的焊接方式和組焊工藝順序完全不同。船舶曲面分段的焊接采用了專用工裝輔助，而目前鰭葉的焊接為直接焊接。在目前的組焊方式中，采用機(jī)械拉壓方式與骨架貼合，這會(huì)破壞外板線型，見圖3。

圖3 目前的外板組焊方式

在目前的組焊方式中，采用了強(qiáng)拉、硬敲外板和骨架等機(jī)械拉壓方式將外板與鰭葉骨架進(jìn)行強(qiáng)制貼合，這毫無疑問會(huì)破壞已經(jīng)經(jīng)過精確放樣的外板線型，使得還未施焊前，外板的線型已經(jīng)失真。而在施焊過程中，在無任何控制措施的情況下，已經(jīng)產(chǎn)生誤差的外板在焊接應(yīng)力作用下，可能還會(huì)產(chǎn)生同向變形，使得線型誤差進(jìn)一步迭加加大，最終造成焊接工步完成后的鰭葉外板處出現(xiàn)較大的線型誤差。

2 措施探索與實(shí)施

根據(jù)已知的這些實(shí)際情況，到船廠實(shí)地調(diào)研了舵葉和小型曲面分段的焊接加工方法，了解到曲面外板的線型可以通過設(shè)計(jì)胎架輔助焊接加工來保證焊接件品質(zhì)。

根據(jù)該廠目前的設(shè)備配備情況和減搖鰭產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)構(gòu)成，結(jié)合新的工藝思路，以在制某型號減搖鰭為試驗(yàn)產(chǎn)品，重新擬定了鰭的加工工藝路線，重新編制了工藝卡、驗(yàn)收記錄表等全套工藝文件。實(shí)行先裝焊胎架，在胎架檢驗(yàn)合格后以胎架線型為基礎(chǔ)，放樣制作鰭的曲面外板，用檢驗(yàn)樣板檢驗(yàn)合格，保證鰭外板線型與檢驗(yàn)樣板線型及胎架相吻合，然后在經(jīng)檢驗(yàn)合格的曲面外板上裝焊鰭內(nèi)部骨架和其他零件，最后進(jìn)行封板焊接的工藝流程。胎架及胎架輔助焊接的鰭葉見圖4和圖5。

圖4 胎架

圖5 胎架上焊接的鰭葉外板

3 結(jié)果檢查與驗(yàn)證

以試點(diǎn)型號減搖鰭已經(jīng)組焊接完成的4只鰭葉根部、梢部和中間檔位置三處作為檢驗(yàn)點(diǎn)，對該4只鰭的外板線型品質(zhì)進(jìn)行全面檢驗(yàn)。鰭葉加工誤差位置較大的中間檔位置的測量結(jié)果見表1。改進(jìn)前后鰭葉外板的表面品質(zhì)對比情況見圖6及圖7。

表1 工藝改進(jìn)后的鰭葉外板線型誤差統(tǒng)計(jì)

圖6 改進(jìn)前的鰭葉外表面

圖7 改進(jìn)后的鰭葉外表面

可以看出，經(jīng)過改進(jìn)，減搖鰭裝備鰭葉外板線型最大誤差有了較大幅度的降低。新工藝方法加工的鰭表面平滑，無明顯凹坑，無明顯打磨與機(jī)械敲擊痕跡。因此，新工藝方法加工的鰭不僅線型誤差得到了控制，表面外觀品質(zhì)也得到改善。

4 結(jié)論

針對減搖鰭設(shè)備鰭葉外板線型表面品質(zhì)不高的問題，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測各個(gè)方面進(jìn)行全面分析，對各影響因素對問題的影響情況進(jìn)行逐一核查，確定了造成鰭葉外板線型品質(zhì)較低的主要原因?yàn)轹捜~外板與骨架的組焊工藝不合理，通過胎架輔助焊接的方式，鰭葉的外板表面線型誤差得到明顯控制，鰭葉外板表面外觀品質(zhì)有較大程度改善，鰭葉的總體品質(zhì)得到提高。

[1] 沈余生.減搖鰭裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)的發(fā)展與探索[J].機(jī)電設(shè)備，1997(5)：26-29.

[2] 江同洋.船舶橫搖運(yùn)動(dòng)及減搖鰭控制系統(tǒng)的仿真研究[D].大連:大連海事大學(xué)，2007.

[3] 張安國.船舶減搖鰭控制系統(tǒng)的仿真研究[D].大連:大連海事大學(xué)，2010.

[4] 楊奕.減搖鰭裝置在小型高速船的應(yīng)用前景[J].船舶工程，2012(34)：261-264.

[5] 袁杰,張松濤.減搖鰭裝置半實(shí)物仿真與測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2009，28(4)：83-85.

[6] 陸洋,夏飛,張萬里.某型運(yùn)輸船減搖鰭裝置安裝工藝研究[J].中國修船，2015，28(1)：36-39.

[7] 張海鵬.升力反饋減搖鰭系統(tǒng)的研究及隨動(dòng)系統(tǒng)的改造[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)，2002.

[8] 宋吉廣.基于升力反饋的全航速減搖鰭研究[D].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)，2012.

[9] 宋吉廣,金鴻章,孟令衛(wèi).全航速減搖鰭鰭型優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國造船，2013，54(2).

[10]洪超; 陳瑩霞.船舶減搖技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].船舶工程，2012(43)：236-244.

(責(zé)任編輯 楊繼森)

Research on Improvement of Linear Shape Quality of Fin Stabilizer’s Fin Outer Plate

SHI Zhao-ming, YU Hong-hai

(Chongqing Bureau of Naval Equipment Department, Chongqing 400021, China)

According to that linear shape quality of fin stabilizer’s fin outer plate is poor represented by assembly plant, the reasons are analyzed, and the fundamental cause of the problem is determined, and the measures about improving linear shape quality of fin stabilizer’s fin outer plate are found by drawing on the successful experience of similar products in the same industry. After the improvement measures were implemented, the linear error of fin outer plate was obviously controlled, and this improves the overall quality level of fin leaf.

fin stabilizer; fin leaf; outer plate linear shape; quality improvement

2016-12-05；

2017-01-15 作者簡介：石釗銘(1987—)，男，工程師，主要從事機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與制造研究。

10.11809/scbgxb2017.05.039

format:SHI Zhao-ming, YU Hong-hai.Research on Improvement of Linear Shape Quality of Fin Stabilizer’s Fin Outer Plate[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2017(5):169-171.

U667.4

A

2096-2304(2017)05-0169-03

本文引用格式：石釗銘，于洪海.減搖鰭裝備鰭葉外板線型表面品質(zhì)的改進(jìn)[J].兵器裝備工程學(xué)報(bào)，2017(5):169-171.