舵葉海損變形修復

方玉川,萬希海,王永華

(舟山萬邦永躍船舶修造有限公司,浙江舟山 316100)

1 工程簡介

2009年 2月,我公司承接了一艘挪威籍輪海損舵葉的修理工作,舵葉屬于半懸掛舵,高 19.2 m;寬約 4.7m,質量約 28 t。該輪航行時發(fā)現(xiàn)舵葉在轉動時,舵系發(fā)出很響、不正常的聲音,嚴重影響船舶的航行安全,于是決定進廠修理。2009年 2月 3日,該輪進塢后發(fā)現(xiàn)舵葉受到很大的海損破壞,從舵銷向下向右彎曲變形非常明顯,不能正常工作。

從舵葉的變形狀況來看,該舵葉的修復具有相當大的難度和風險性,主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1)公司之前沒有修理過類似的海損舵葉工程,沒有任何經(jīng)驗借鑒和參考,如果對修理中可能出現(xiàn)的不確定因素分析不到位,就有可能造成舵葉修復不成功,甚至報廢。

2)該舵葉有上下兩個鑄鋼件,修復時不但要保證舵葉本體的中心面在同一水平面內,同時必須保證上、下鑄鋼件圓心的同軸度,并和舵體中心面基本重合。

3)該船東要求舵葉在修理前必須編制一份經(jīng)船東和船檢認可的工藝文件,方能開工修理。

4)船舶本身載有貨物,修期要求非常緊張。

2 現(xiàn)狀分析

在船塢內把舵葉、舵桿拆下后分別對舵葉本體、舵葉軸系、掛舵臂軸系的變形情況進行了詳細的測量和分析。

1)舵葉變形測量圖,見圖 1。

圖1 舵葉變形測量圖

2)舵葉軸系同軸度的測量圖,見圖 2。

3)掛舵臂軸系的同軸度測量圖,見圖 3。

圖2 舵葉軸系同軸度測量圖

圖3 掛舵臂軸系的同軸度測量圖

4)舵桿直線度測量圖,見圖 4。

圖4 舵桿直線度測量圖

5)舵銷的變形測量:無偏差。

最大變形數(shù)據(jù)見表 1。

表1 最大變形數(shù)據(jù)表

根據(jù)上面整個舵葉系統(tǒng)的變形測量數(shù)據(jù)進行分析:①舵葉本體的變形量相當大,最大變形量為199 mm,舵銷孔同軸度也發(fā)生了很大的偏差,同時舵葉還存在扭曲的情況,必須對其進行全面的矯正修復;②掛舵臂舵銷孔同軸度偏差 3mm,需對掛舵臂本體鏜孔并加厚舵銷套來解決;③舵桿直線度的偏差很小,在允許的范圍內,可以不予考慮。

3 選擇最佳方案

方案 1。按舵葉的上部和下部線型制作兩個 1 m高度左右的胎架,放在 500 t油壓機的兩側,把舵葉放在胎架上,用加壓的方法對舵葉進行矯正。

1)這種方法適合對舵葉粗矯形,不能發(fā)現(xiàn)內部構件的損壞情況和舵軸孔同軸度的偏差情況。

2)對舵葉本體和舵軸孔的精確測量達不到。

3)舵葉質量將近 30 t,車間起重能力和油壓機作業(yè)的空間不夠。

方案 2。把舵葉放置在預制好的水平胎架上,舵葉的主要變形區(qū)域兩側的舵板割除,把舵葉中間變形區(qū)域的構架上下兩部分割開后進行舵葉的矯正。最后在舵板割除部分裝焊上新板,這種方法存在較大風險。

1)換板時上下翻身容易產(chǎn)生變形,不利于保證舵銷軸孔的同軸度。

2)兩側舵板和內部構件割開,舵葉變成上下兩部分,舵葉本身的基準會發(fā)生改變,增加修復難度。

方案 3。把舵葉放置在預制好的水平胎架上,割除上表面 (右舷)變形區(qū)域的舵板,割開變形區(qū)域的內部連接結構,矯正舵葉變形的區(qū)域,同時檢測舵銷軸孔的同軸度,最后加以固定后裝焊割除部分的新板。

1)由于上下兩部分沒有完全分開,在胎架上可以一次性矯正到位。但必須制定切實可行的、詳細的施工工藝。

2)胎架在制作安裝時已參照了舵葉的線形并測定水平度,可根據(jù)舵葉和胎架的結合情況進行矯形。

3)對舵葉和舵銷孔的測量和監(jiān)控比較方便。

通過比較認為 “方案 3”可行,易操作,容易達到預定目標,因此把 “方案 3”作為修復、矯正舵葉的最佳方案。

4 具體施工工藝

根據(jù)修理方案編制的工藝如下。

1)把舵葉放置在按舵葉線型制作的水平胎架上,把下部未變形部分貼緊胎架,并加以固定。

2)舵葉上表面 (右側)變形區(qū)域的舵板 (高度約 1.3 m)割除,割開內部連接構架。

3)在折彎上翹部分,上面壓鐵加壓、兩端用花蘭螺絲下拉、中部用千斤頂頂升的方法使舵葉外形整體恢復水平狀態(tài),并使舵葉形成適量的反變形。

4)使用火工和頂拉的方法,對舵葉的前后變形偏差進行矯正。

5)在對舵葉矯正的同時,用拉鋼絲的方法隨時測量舵軸系的中心度情況。隨時掌握舵葉在矯正過程中的偏差變化。

6)矯正到位后把舵葉固定在胎架上,為防止焊接變形,在舵軸系處串一根預制的假軸,并在舵葉的上面和前面用鋼管和鋼梁進行加強。

7)按照裝配、焊接工藝修復、裝焊舵葉的內部結構和外殼板。

8)裝焊結束后用加熱、保溫設施消除因焊接裝焊而引起的殘余應力,然后割除加強件,使舵葉處于自由狀態(tài)。

9)測量舵葉的平整度和舵軸系的同軸度,把舵葉矯正到水平度偏差小于 10mm,舵銷軸的同軸度偏差小于 1mm。

10)根據(jù)掛舵臂的測量數(shù)據(jù),對掛舵臂進行鏜孔。

11)根據(jù)掛舵臂鏜孔情況,對舵銷套進行加工。

12)根據(jù)舵葉上下舵承的同軸度情況,對舵銷進行偏車。

13)上船安裝,試航。

5 檢查結果

在舵葉修復完工后,對舵葉進行了整體測量,測量數(shù)據(jù)見圖 5。

舵軸系測量記錄。

圖5 舵軸修理后測量圖及數(shù)據(jù)

根據(jù)圖 5表中測量數(shù)據(jù)得出:舵葉上下承同軸度偏差為 0.99mm;舵葉后邊緣左右直線度偏差最大為 8mm。

6 結論

經(jīng)過試航反復試驗,試驗數(shù)據(jù)完全符合規(guī)范要求,船東和船檢簽字認可,并給予高度評價。