钛合金船舶球鼻艏内壳制造方法

摘要

本发明公开了钛合金船舶球鼻艏内壳制造方法，包括如下步骤：内壳线型法向垂直外壳的定位：内壳胎架三维空间的定距；内壳板材网格式组合展开。本发明采用方法，能够保证内壳型线的准确性，使内外壳体衔接的受力点均衡，能够增加壳体强度。内壳线型的法向垂直外壳定位，使得内外壳体间距基本保持一致。内壳胎架采取三维空间定距，有效地控制了不同宽度、高度扇型面曲率变化差值，提高了不同空间坐标值的正确性。实施内壳体网格上零件的组合展开，使得壳体展开的冲势调整到基本一致，加密水线与肋首小直剖使零件外形尺寸与线型弧度弯曲的到样率提高，板材与结构衔接的密封性也提高。

权利要求

1.钛合金船舶球鼻艏内壳制造方法，其特征在于包括如下步骤：

1)内壳线型法向垂直外壳的定位；

2)内壳胎架三维空间的定距；

3)内壳板材网格式组合展开；

所述的步骤1内壳线型法向垂直外壳的定位包括：

1-1)重新确立外壳线型，对现有外壳线型小直剖型值数据重新计算，根据球鼻艏线型的减少多点盲值投影，填补空缺型值以便确保型线的准确性，实现外壳线型三向光顺；

1-2)调整内外壳纵向结构的定向角度，调整内外壳扇型结构布置，消除曲率势；

1-3)以内壳线型值为基准增加立体扇型空间数据，根据球鼻艏的外壳线型作内壳法向垂直外壳型线；

所述步骤2的内壳胎架三维空间的定距包括：

2-1)根据钛合金球鼻艏板材上下接缝、纵向结构、扇型结构的位置测量内壳胎架定位数值；

2-2)根据肋骨剖面与斜肋骨剖面提供定位值；

2-3)三维空间扇形定向测量内壳胎架不同方位宽度值、高度值；

所述的步骤3内壳板材网格式组合展开包括：

3-1)先根据常规方法展开内壳板材，求取展开板冲势；

3-2)依内壳纵横与扇形结构为界面定取零件板缝，加密水线与肋骨小直剖，实施小块壳板网格状分割展开零件。

说明书

钛合金船舶球鼻艏内壳制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及船舶建造，特别属于舰船球鼻艏内壳制造，具体地说是一种用钛合金材料作球鼻艏内壳的制造方法。

背景技术

[0002] 舰船球鼻艏的作用不仅能减小兴波阻力，增加航速。更主要的是内置声呐跟踪水下目标，测定方位、距离和航速，并监听多方位的水下信息，将探测的信息传输给水声系统，提供攻击本舰的鱼雷的监控报告，提供准确的数据予指挥系统及时摧毁来犯鱼雷。

[0003] 现有我国舰船球鼻艏制造主要采用的是玻璃钢(3201SGRP)树脂材料，其不足之处在于辐射面小，穿透力弱，易碰撞损坏，使用寿命短。随着科技的发展，舰船球鼻艏采用了钛合金材质，并采用内外双壳特殊线型，与以往的单层外壳结构完全不同。钛合金球鼻艏整体结构强度高，与玻璃钢材质球鼻艏比较具有耐腐蚀，碰撞性强，使用寿命长，且能增加声呐的辐射穿透力。由于钛合金球鼻艏内壳是首次制造，必须制定制作方案，解决制造难题。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供钛合金船舶球鼻艏内壳制造方法，它能够确保内壳型线的准确性，使内外壳体衔接的受力点均衡，能够增加壳体强度。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明的钛合金船舶球鼻艏内壳制造方法，包括如下步骤：

[0006] 1.内壳线型法向垂直外壳的定位：

[0007] 2.内壳胎架三维空间的定距：

[0008] 3.内壳板材网格式组合展开。

[0009] 所述的步骤1内壳线型法向垂直外壳的定位包括：

[0010] 1)重新确立外壳线型，对现有外壳线型小直剖型值数据重新计算，根据球鼻艏线型的减少多点盲值投影，填补空缺型值以便确保型线的准确性，实现外壳线型三向光顺；

[0011] 2)调整内外壳纵向结构的定向角度，调整内外壳扇型结构布置，消除曲率势；

[0012] 3)以内壳线型值为基准增加立体扇型空间数据，根据球鼻艏的外壳线型作内壳法向垂直外壳型线。

[0013] 所述的步骤2内壳胎架三维空间的定距包括：

[0014] 1)根据钛合金球鼻艏板材上下接缝、纵向结构、扇型结构的位置测量内壳胎架定位数值；

[0015] 2)根据肋骨剖面与斜肋骨剖面提供定位值；

[0016] 3)三维空间扇形定向测量内壳胎架不同方位宽度值、高度值。

[0017] 所述的步骤3内壳板材网格式组合展开包括：

[0018] 1)先根据常规方法展开内壳板材，求取展开板冲势；

[0019] 2)依内壳纵横与扇形结构为界面定取零件板缝，加密水线与肋骨小直剖，实施小块壳板网格状分割展开零件。

[0020] 本发明采用方法，能够保证内壳型线的准确性，使内外壳体衔接的受力点均衡，能够增加壳体强度。其有益效果是：

[0021] 1)内壳线型的法向垂直定位，使得内外壳体间距基本保持一致(38mm～40mm)误差为0～2mm，即消除了壳体曲率面的差值变化，增加内壳线型的光顺性，又使内外壳体衔接的受力点均衡，增加了壳体强度。

[0022] 2)内壳胎架采取三维空间定距，有效地控制了不同宽度、高度扇型面曲率变化差值，提高了不同空间坐标值的正确性，主要的是为内壳现场装配提供必要的工装。

[0023] 3)先由常规方法展开壳体板，然后实施内壳体网格上零件的组合展开，使得壳体展开的冲势调整到基本一致，加密水线与肋首小直剖使零件外形尺寸与线型弧度弯曲的到样率提高，板材与结构衔接的密封性也提高。

附图说明

[0024] 以下将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

[0025] 图1-1是本发明球鼻艏外壳线型横剖面示意图；

[0026] 图1-2是本发明球鼻艏内壳线型横剖面示意图；

[0027] 图2是本发明球鼻艏网络型内壳零件图；

[0028] 图3是本发明球鼻艏钛合金零件加工动态图。

具体实施方式

[0029] 内壳线型的法向定位

[0030] 如图1-1所示，首先确立外壳线型，对现有外壳线型小值剖型值数据重新计算，根据球鼻艏椭圆线型的特点预先设置型值点，减少多点盲值投影，填补空缺型值以便确保型线的准确性，实现外壳线型三向光顺。

[0031] 具体方法是用HD-SHM系统进行数控编程，在初步光顺的基础上对原线型空缺点用延伸切线法则，确立新型值点，逐步使缺损值部位的线型实现平稳过渡。经过小直剖与水平线相结合的光顺过渡法则，对比水线曲率面，逐步过渡到最佳光顺点。最终掌握球鼻艏区域线型曲率变化，建立了顺畅的曲面弧线，理顺了纵横交错的型线，使球鼻艏线型具有完整性。初步建立了外壳体球艏线型，这为钛合金球鼻艏内壳线型与结构放样奠定了基础(见图1-1)。

[0032] 如图1-2所示，内壳线型法向定位：将球鼻艏区域的所有水线，直剖肋骨交点作法向定值，再将所得交点进行排列，确定新型值点组成水线样条，肋骨样条在此基础上再增加扇型面法向定值，三向立体求取内壳线型型值。增加纵向横向辅助肋位与原定点值引伸过渡方法求取新的型值点。在确定扇型直剖型值过程中，对比水线纵剖线曲率面和控制设计点并结合起来光顺，循序渐进，内外壳法向间距控制在38mm～40mm之间，过渡到最佳光顺点。球鼻艏结构剖面的线型不同于常规的肋骨线型结构，以往均依靠1∶1线型跑台实施手工放样取得样据。由于椭圆型不规则球体线型交叉，水线直剖交角小，型值点弹性空间较大，取得准确数值有相当难度。为此我们选择多点定值法向定位反复筛选并根据扇型结构展开的特点采用光顺过渡法则。求取真正定值，在此基础上建立内壳线型。

[0033] 经检验，内壳线型的建立对实现椭圆形线型衔接过渡效果较好，球鼻艏区域双壳线型法向间距有效控制在38mm～40mm之间，初步达到封闭。(见图1-2)

[0034] 内壳胎架三维空间定距

[0035] 常规的壳体胎架是以外壳线型为界面依据，扣除厚度差值及定出以胎架中心线为基准平面平行设置宽度坐标与高度坐标。本次钛合金球鼻艏的内壳胎架制作有其相当的特殊性，它是以钛合金球鼻艏胎架中心线为基准点，由内向外扇型射向测量提供坐标值。必须考虑三维空间扇型展开的定向距离，定出空间坐标，必须考虑网格、板缝的路线走向等因素。采取了全新的胎架坐标的定位方法。一是根据钛合金球鼻艏板材与钛合金板材衔接的特点定出上下口接缝位置的定位数值与宽度值；二是根据肋骨剖面与斜肋骨扇形结构特点提供定位数值。由于内壳胎架的制作的特殊性，我们专门编制了内壳胎架装配作业指导书，以供钛合金制作方使用(参见表1)。

[0036] 内壳体板材网络状零件组合展开与加工信息标注

[0037] 如图2所示，以往的单层壳体钢质球鼻艏或玻璃钢球鼻艏，外壳体零件是按常规板材规格设置，通常的做法是板材零件整体展开，提供加工样箱。而此次钛合金球鼻艏的内壳零件呈网格形状分块组成，板缝设置必须考虑钛合金材质加工实际，采用以扇形与水平径向结构为界面方法，加密水线直剖网络形展开内壳体零件，具体的方法如下：

[0038] 内壳板所有零件均在每档扇形斜肋骨及纵向筋处断开，且横向、纵向断线置必须断在剖面厚度中间。(见图2)

[0039] 基线以下垂直外壳呈曲线状，必须与结构的法兰板对接，必须修正消除壳体曲率面确保壳体衔接的密封性；纵横两处与外壳交口处确立一组更合理的数据。

[0040] 展开方法与常规做法不同，按每个小块零件展开，必须在每100mm间距增加辅助肋位，与100mm水线，转换成检验肋位，再实施展开。采用分散零件组合一体的展开模式，内壳组合展开与分块展开的冲势是不一样的，在这样的情况下对冲势进行适当调整，形成最合理的零件圆弧数值与冲势值，提供加工样据，样箱取得了较好的效果(见图3)。

[0041] 钛合金球鼻艏装配作业指导书

[0042]