Анализ тенденций развития мирового судостроения на рубеже веков позволяет обозначить генеральные направления, формирующие образ судостроительных технологий.
- Саls-технологии для проектирования, строительства и ремонта кораблей
- Высококонцентрированные источники энергии Обрабатывающие центры. Комплексная автоматизация и роботизация
- Наукоемкие сварочные технологии
- Нанотехнологии для судостроения
- Автоматизированные бесконтактные измерительные системы
- Термоэлектрические системы
- Высокоэффективные ремонтные технологии
- Современные технологии судовой арматуры
1. Саls-технологии для проектирования, строительства и ремонта кораблей.
Современный уровень развития технических и программных средств в мире, средств коммуникации позволяет перейти к принципиально новым методам проектирования, строительства и обеспечения эксплуатации судов и кораблей, основанных на едином информационном пространстве и обеспечивающих информационную поддержку всех стадий жизненного цикла судна (ИПИ (СА15)-технологии).
Ведущие предприятия отрасли, в особенности те, кто работает над экспортными заказами, первыми ощутили необходимость внедрения ИПИ (CALS)-технологий. Эта потребность возникла в связи с новым подходом заказчиков к оценке качества продукции. Важнейшим критерием оценки качества сложного технического изделия, каким является корабль, стало наличие современной электронной эксплуатационной и ремонтной документации, а также возможность получить аргументированный ответ о необходимых расходах на поддержание заданного уровня эксплуатационной готовности корабля.
2. Высококонцентрированные источники энергии
Лазерные и плазменные технологии. Судостроение явилось одной из первых отраслей промышленности, проявивших интерес к технологическим лазерам. Однако широкого распространения в отечественном судостроении лазерные технологии не получили, прежде всего, из-за отсутствия на рынке промышленных образцов технологических лазеров необходимой мощности (не менее 2 кВт для резки деталей корпусов судов и 15 кВт для сварки корпусных конструкций), отличающихся надежностью работы в типичных для судокорпусостроения тяжелых производственных условиях.
Лазерная резка обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с плазменной или кислородной резкой. Это, прежде всего, высокая точность вырезки деталей при практическом отсутствии их тепловых деформаций, обеспечиваемая благодаря минимальной ширине реза, отсутствие скоса кромок и минимальные газопылевые выбросы, легко удаляемые за счет местного отсоса небольшой мощности. При использовании в составе машин лазеров мощностью 3-4 кВт становится возможной прецизионная резка л истовых деталей толщиной до 20 мм. При этом увеличение затрат на резку деталей окупается за счет исключения пригоночных работ при сборке конструкции корпусов судов.
Маркирование и разметка деталей, вырезаемых на машинах лазерной резки с ЧПУ, также может осуществляться с помощью лазера, что превращает эти машины в своего рода обрабатывающие центры. Специализированная высокоскоростная лазерная машина разрабатывается Центральным научно-исследовательским институтом технологии судостроения (ЦНИИ ТС).
Электродуговая вакуумная очистка металла (ВИЗ). К техническим новинкам, базирующимся на использовании ВИЗ, можно отнести технологию
очистки металлопроката электрической дугой в вакууме. Данный процесс основан на возникновении устойчивого дугового разряда в виде множества хаотически перемещающихся малоамперных электрических разрядов, возбуждаемых между обрабатываемой поверхностью и системой электродов, вызывающих взрывоподобное отделение окалины и ржавчины от поверхности металла. Исследования процесса электродуговой вакуумной очистки, выполненные в ФГУП "ЦНИИТС" на модульных экспериментальных установках очистки листа и про волоки, подтвердили перспективность данной технологии, позволяющей обеспечить высокое качество очистки, соответствующее требованиям международного стандарта 15085-1:1989 при полной экологической чистоте процесса; исключить использование расходных материалов, используемых при традиционных технологиях очистки (при дробеметной очистке — дроби, при химической — травильных растворов); сократить на 30-40 % металлоемкость оборудования и занимаемые производственные площади.
3. Обрабатывающие центры.
Особое место в структуре судокорпусного производства должны занять региональные производства (центры), пропускная способность которых рассчитана на удовлетворение потребности нескольких предприятий.
Автоматизированное формообразование деталей на принципах минисилового ротационно-локального деформирования. Комплекс исследований в области минисилового ротационно-локального формообразования деталей сложной формы, выполненный в ФГУП "ЦНИИ ТС", создал базу для разработки нового поколения ресурсосберегающего гибочно-правильного оборудования.
Применение ротационно-локальных принципов деформирования в процессах гибки и правки позволяет в 15-20 раз снизить требуемые усилия формообразования, практически свести к нулю упругое последействие, на порядок снизить фондо-, металло- и энергоемкость процессов при обеспечении полной экологической чистоты.
4. Наукоемкие сварочные технологии Сварка — один из основных технологических процессов, без которого невозможно представить облик современного судостроения. Ключевой задачей на всех этапах ее развития остается получение гарантированного качества сварных соединений металлоконструкций при одновременном снижении расхода сварочных материалов и энергоресурсов. К одному из путей ее решения относится разработка методов и оборудования адаптивного управления всеми составляющими контура "свариваемое изделие — дуга — источник питания".
Сегодня ФГУП "ЦНИИ ТС" ведет рабочее проектирование автомата, оснащенного системами геометрической и технологической адаптации, и предназначенного для выполнения сварки по методу "поперечная горка". Особенности этого варианта технологии заключаются в том, что за один проход обеспечивается формирование шва на полное сечение.
ФГУП "ЦНИИ ТС" совместно с ИЭС имени Е. А. Патона (Украина) разработаны математические, программные и аппаратные средства, позволяющие производить управление процессами сварки. Данная видео-сенсорная система (кроме оптической части) выполнена на основе стандартных аппаратных и программных средств. Наиболее сложным элементом системы является видео-сенсор, который должен работать в условиях сильных оптических и электромагнитных помех.
Блок видео-сенсора состоит из лазерного щелевого излучателя и цифровой видеокамеры с системой защитных фильтров. Небольшие габариты блока обеспечивают возможность установки его вблизи сварочной головки на транспортном модуле. Это позволяет иметь фиксированные координаты для формируемой с помощью модуля оптического видео-сенсора геометрической модели сварного соединения. Относительно этих же координат задаются векторы скоростей и величины корректирующих перемещений исполнительных механизмов. Скорость обработки информации в несколько раз превосходит максимальные значения скорости сварки (перемещения транспортного модуля). Это исключает какие-либо проблемы по использованию модуля видео-сенсора даже в условиях высокоскоростных способов дуговой сварки. Такая система полностью решает задачи геометрической и технологической адаптации.
5. Автоматизированные бесконтактные измерительные системы
В настоящее время на рынке технологий сформировалась инструментальная база высокоточных средств контроля размеров и форм конструкций — оптические, оптико-электронные и оптико-лазерные теодолиты, дальномеры и тахеометры. На базе высокоточных теодолитов и тахеометров созданы промышленные измерительные системы, с помощью которых выполняются работы по монтажу уникальных инженерных сооружений, по наблюдению за деформациями и усадками конструкций. Погрешность определения взаимного пространственного положения двух точек с помощью таких систем достигает 0,1 мм. Системы имеют различную степень автоматизации: от ручного управления до полного автоматизированного управления специализированной программой с передачей данных по модемным каналам связи на большие расстояния.
Для измерения формы сложных криволинейных конструкций ЦНИИ ТС разработал технологию и оборудование, основанное на лазерно-акустическом методе возбуждения сферической волны. Обладая высокой производительностью (время измерения координат одной точки не превышает 1,2 с) и значительно меньшей стоимостью при равной автоматизации по сравнению с зарубежными системами, метод основан на воздействии импульсного лазерного излучения на поглощающую поверхность твердого тела (сталь, титан, сплавы алюминия, стеклопластик, резина, лакокрасочные покрытая и др.).
6. Термоэлектрические системы
В 2000-2001 гг. ГНЦ РФ ФГУП "ЦНИИ ТС" и ОАО. "Криотерм" начали интенсивные научно-исследовательские работы по созданию термоэлектрических систем, не имеющих зарубежных аналогов, на базе отечественных высококачественных полупроводниковых модулей. В 2001 г. совместными усилиями ФГУП "ЛАЭС", ОАО "Криотерм", СМНУ "Кварс" и ФГУП "ЦНИИ ГС" создана первая в мире полупроводниковая установка захолаживания радиоактивных газов. Установка мощностью 200 кВт смонтирована на энергоблоке N 4 ЛАЭС и обеспечивает уменьшение активности сбрасываемых в атмосферу радиоактивных газов в 30 раз за счет резкого повышения коэффициента адсорбции фильтров.
В 2001 г. ФГУП "ЦНИИ ТС" и ОАО "Криотерм" разработали и запустили в опытную эксплуатацию экспериментальный образец полупроводникового термоэлектрогенератора, который в 3-5 раз превышает по мощности все известные зарубежные аналоги. ТЭГ-1 прошел испытания на судовом дизеле Военно-морского института (г. Пушкин). В целом комплекс термоэлектрических охлаждающих и генерирующих систем промышленного масштаба не имеет зарубежных аналогов.
Полностью читайте в сборнике докладов Международной конференции "Морские и речные перевозки. Вопросы экономического взаимодействия, функционирования и развития".
