Cải Tiến Phương Pháp Lắp Ráp Khối Tàu Bằng Giải Pháp Mô Phỏng

Xây dựng khối là một phương pháp đóng tàu hiện đại liên quan đến việc lắp ráp các phần mô-đun đúc sẵn. Các mặt cắt của cấu trúc thượng tầng được chế tạo trước trong xưởng đóng tàu, đưa đến đóng tàu, sau đó cẩu vào vị trí và gắn vào.

Các kế hoạch tách khối và nâng hạ phần lớn được nghĩ ra sau khi giai đoạn thiết kế tàu hoàn thành, dựa trên dữ liệu kinh nghiệm và kiến ​​thức chuyên môn để tránh những hỏng hóc tốn kém và tiềm ẩn nguy hiểm trong quá trình đóng tàu mới. Tuy nhiên, những tiến bộ trong kỹ thuật có sự hỗ trợ của máy tính (CAE) giờ đây có thể lập kế hoạch đóng tàu trong giai đoạn thiết kế chính, giúp các nhà thiết kế hiểu rõ hơn về kết quả của quá trình lắp ráp khối và giảm rủi ro hạ nguồn thông qua mô phỏng.

 

Phương pháp lắp ráp khối

Cách thiết kế của một con tàu được chia thành các thành phần riêng lẻ, hoặc “khối” và được lắp ráp theo trình tự, đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định chi phí sản xuất tổng thể, thời gian và chất lượng. Sự hiểu biết thấu đáo về tính toàn vẹn của cấu trúc khối, các yếu tố năng suất và biến dạng mối hàn là rất quan trọng để xác định trình tự lắp ráp tối ưu.

Các khối thường được lắp ráp tại xưởng đóng tàu ở vị trí ngược lại để nâng cao khả năng hàn. “Nâng khối” được thực hiện để định vị từng khối từ ngược lại sang bình thường trước khi được sắp xếp đóng con tàu hoàn chỉnh.

Những thách thức trong phương pháp lắp ráp khối

Quá trình nâng khối yêu cầu thiết kế cẩn thận và cực kỳ chính xác. Các khối có thể bị hỏng do khối lượng không đủ, cường độ hoặc quy trình nâng không đúng, có thể ảnh hưởng lớn đến kết cấu và chi phí. Nếu một phần của khối bị xô lệch trong quá trình nâng, khối có thể sụp đổ đột ngột và dẫn đến tai nạn nghiêm trọng, có khả năng bị thương hoặc mất mạng.

Các thợ thủ công có tay nghề cao từ lâu đã dựa vào chuyên môn và phương pháp thực nghiệm để đảm bảo lắp ráp khối thành công, nhưng chỉ dựa vào kinh nghiệm, đặc biệt khi đối mặt với các thiết kế tàu mới là chưa đủ. Sai sót của con người có thể dẫn đến trình tự sắp xếp dưới mức tối ưu, đặc biệt là khi xử lý các cụm khối không quen thuộc bao gồm hàng chục bộ phận.

Các công cụ phân tích phần tử hữu hạn (FEA) có thể phân tích quá trình lắp ráp, nhưng cũng có những thiếu sót với các phương pháp này. Dữ liệu thử nghiệm hoặc kinh nghiệm đáng kể là cần thiết để xác định các trường hợp tải thực tế và quan trọng là, chỉ cách tiếp cận này chỉ có thể dự đoán tính toàn vẹn cấu trúc của các khối riêng lẻ, không phải toàn bộ quá trình lắp ráp.

Tích hợp mô phỏng quy trình với FEA để nâng khối

Một giải pháp nâng khối hiện đại bao gồm cả mô hình hóa dựa trên vật lý và hiểu được kết quả mô phỏng có thể ảnh hưởng như thế nào đến quá trình lắp ráp tổng thể.

Altair Crane CAE Manager là một giải pháp dựa trên quy trình mới để đánh giá và cải tiến phương pháp lắp ráp khối đóng tàu. CAE Crane Manager, mô phỏng quá trình xây dựng khối, có sẵn dưới dạng một tập hợp các macro có thể được phủ lên trên Altair HyperWorksTM CAE nền tảng công nghệ. Các kỹ sư tại các xưởng đóng tàu hoàn thiện và thực hiện trình tự lắp ráp khối tàu có thể tận dụng CAE Crane Manager để giúp đánh giá và cải thiện các hoạt động liên quan nhằm đảm bảo quy trình đạt được mục tiêu đã định một cách hiệu quả và không thất bại.

Quy trình làm việc của Altair Crane CAE Manager

Môi trường dựa trên vật lý để nâng khối cho phép các kỹ sư lập mô hình và phân tích toàn bộ hoạt động nâng khối, đánh giá mức độ an toàn của các thao tác đã lên kế hoạch và cải thiện hành vi tổng thể của hệ thống.

Giải pháp này có thể áp dụng cho tất cả các loại tàu, hướng dẫn người sử dụng qua một loạt các bước được xác định trước, từ tạo mô hình và thiết lập quy trình đến xem xét kết quả.

Các công cụ mô phỏng hàng đầu của Altair được nhúng vào giải pháp CAE Crane Manager:

• Altair HyperMesh ™ cung cấp tính năng tạo lưới, định nghĩa vật liệu, cài đặt độ dày và mô hình hóa để phân tích phương thức
• Altair MotionView ™ tạo mô hình nâng khối bằng cách sử dụng dữ liệu hàng loạt phân tích theo phương thức
• Altair OptiStruct ™ tận dụng dữ liệu chuyển động và phương thức để cung cấp kết quả phân tích phương thức
• Altair MotionSolve ™ thực hiện phân tích nâng khối
• Dữ liệu hậu xử lý của Altair HyperView ™ để xem xét kết quả

Kết quả là một cách tiếp cận mới cho việc lắp ráp khối có khả năng phân tích toàn bộ quá trình nâng khối và tính toán tính toàn vẹn của cấu trúc khối, đồng thời cho phép người dùng thay đổi các thông số thiết kế để cải thiện quy trình tổng thể.

Altair Crane CAE Manager đang hoạt động

Nghiên cứu sức bền của khối thân tàu 

Với việc nâng cấp cơ sở vật chất của nhà máy, sức nâng của cần trục đã được tăng lên, Altair Crane CAE manager đã được sử dụng để phân tích việc nâng khối sẽ bị ảnh hưởng như thế nào và để tối ưu hóa quy trình.

 

     1. Sắp xếp khối

 

 

     2. Quy trình nâng khối

 

     3. Kết quả mô phỏng ban đầu  

4. Xem xét và sắp sếp lại

 

     5. Kết quả mô phỏng trước và sau khi sắp xếp lại

Làm việc với Altair

Từ việc thiết kế và sản xuất hàng thủ công giải trí nhỏ và tàu chở dầu lớn đến hàng không mẫu hạm có công nghệ tiên tiến nhất, Altair đã hỗ trợ các nhà thiết kế tàu và đóng tàu hàng đầu thế giới phát triển các tàu có hiệu suất cao hơn, an toàn hơn và chi phí thấp hơn thông qua ứng dụng công nghệ mô phỏng. Altair giúp các kiến trúc sư hải quân giải quyết các thách thức kỹ thuật phức tạp và giảm thiểu rủi ro môi trường liên quan đến tải trọng hàng hải bao gồm kết cấu, thủy lực, động lực, nhiệt và mệt mỏi, cũng như các mối đe dọa vũ khí trên mặt nước và dưới nước đối với quân đội và an ninh quê hương.

 

Bài viết liên quan:

5 Lỗi Sai Thường Gặp Khi Chạy Tối Ưu Hóa Cấu Trúc Liên Kết

Rút Ngắn Thời Gian Bảo Trì Máy Bay Bằng Công Nghệ Quét 3D

Giải Pháp Công Nghệ Ô Tô Toàn Diện Đã Thay Đổi Ngành Ô Tô Việt Nam Như Thế Nào?