Современное судостроение развивается по пути создания узкоспециализированных типов судов, дающих наибольший экономический эффект. Одним из таких типов судов, получивших развитие в настоящее время стали газовозы, предназначенные для перевозки сжиженного газа.
К газовозам предъявляется ряд требований, направленных на обеспечение должной степени безопасности их при эксплуатации. В то же время обеспечение безопасности эксплуатации судов не должно существенно вести к увеличению стоимости постройки судна. В полной мере этим требованиям удовлетворяют газовозы с вкладными сферическими танками. Применение сферических вкладных танков позволяет:
– уменьшить стоимость постройки судна за счет отказа от устройства вторичного барьера;
– сократить стапельный период за счёт параллельного ведения работ по формированию корпуса и грузовых танков;
– повысить безопасность эксплуатации судна за счёт оптимальной формы конструкции танков и снижения вероятности их повреждения при столкновении судов или посадке на мель.
Как правило, монтаж сферических танков производится на судне. Монтаж ведётся из готовых кольцевых и сегментных секций заранее оконтурованных в «чистый размер». К этим секциям предъявляются повышенные требования к плоскостности монтажных кромок. Операции по контуровке сферических секций выполняются на сборочных площадках с помощью оптических приборов, привязка которых осуществляется к горизонту. Это требование по базированию приборов влечет за собой последующую установку размечаемых конструкций в ориентированное пространственное положение.
Совершенствование операций по контуровке сферических секций возможно, в случае применения лазерно-оптических приборов и привязки их непосредственно к оси конструкции. Это позволяет отказаться от операций выравнивания секций и тем самым снизить трудоёмкость работ.
В настоящей работе исследовалась погрешность контуровки сферических конструкций при применении лазерно-оптического прибора.
В состав лазерно-оптического прибора входят: гелий-неоновый лазер с коллиматором, поворотный блок с пентапризмой, реперная скоба, установочные и фиксирующие винты.
Разметка линии контура конструкции включает выполнение следующих операций:
– центрирование луча прибора по оси конструкции без блока пентапризмы;
– установка блока пентапризмы на штатное место, проверка прохождения луча в плоскости контуровки и корректировка положения плоскости вращения луча;
– нанесение линии контура секции.
Основными методическими ошибками способа разметки с помощью лазерно-оптического прибора являются ошибки, вызванные погрешностями нанесения линии контура на поверхность сферической конструкции. Эти ошибки носят случайный характер по величине и по знаку. Величина этой ошибки зависит от размера и формы светового пятна на поверхности конструкции. Размер светового пятна зависит от степени расходимости лазерного излучения, то есть от расстояния от излучателя до поверхности конструкции. Форма светового пятна зависит от высоты и радиуса сферического сегмента. для разметки контура по энергетическому центру лазерного луча применялась разметочная мишень с концентрическими окружностями. В этом случае ошибки влияния размера пятна на точность разметки контура сводились к ошибкам совмещения. Ошибки разметки, возникающие в связи с изменением формы пятна лазерного излучения, исследовались экспериментально на лабораторном стенде радиусом 2700 мм, а также путем моделирования сферической поверхности больших размеров.
Положение линии контура оценивалась среднеквадратическим отклонением результатов разметки на основе положений теории вероятности. Как показали расчёты эмпирическое распределение случайной погрешности достаточно близко к нормальному закону в соответствии с критерием согласия Пирсона.
Дополнительно на точность нанесения линии контура влияют инструментальные погрешности изготовления лазерно-оптического прибора, в частности, это погрешности посадочных поверхностей блока пентапризмы и неточность угла 90°. Эти погрешности влияют на перпендикулярность оси вращения блока пентапризмы к оси лазерного луча. В исследованиях точности контуровки погрешность посадочных поверхностей блока пентапризмы принята равной 0,05 мм. Погрешность угла 90° пентапризмы составляла 5². Погрешность нанесения линии контура от неточности угла 90° пентапризмы определялась по формуле
,
где R – теоретический радиус сферы; q – угол между радиус-вектором, проведенным к размечаемой точке, и осью сферы; g – погрешность угла 90° пентапризмы.
Среднеквадратические погрешности контуровки сферической конструкции лазерно-оптическим способом (а – погрешность нанесения линии контура, б – суммарные погрешности)
На рисунке показаны среднеквадратические погрешности контуровки сферической конструкции лазерно-оптическим способом в зависимости от радиуса и относительной высоты сегмента.
Библиографическая ссылка
Гибрадзе М.В., Ярополов В.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТИ КОНТУРОВКИ СФЕРИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ЛАЗЕРНО-ОПТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-1. ;URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=11998 (дата обращения: 22.12.2024).