82mDSV舵系安裝工藝的研究

成紅

摘 要：船舶舵系的安裝是船舶下水前的重要工作，其安裝質(zhì)量的好壞直接影響船舶的操縱性能。文中介紹了舵系的安裝工藝，描述了設(shè)計(jì)研究的過程，可為類似舵系的正確安裝提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：舵系；安裝；工藝；檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U671.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： The installation of the rudder system is an important task before the launch of the ship. The quality of its installation directly affects the maneuverability of the ship. This article describes the installation process of the rudder system， describes the design and research process， and provides reference for the correct installation of similar rudder system.

Key words： Rudder system； Installation； Technology； Inspection

1 引言

船舶舵系安裝質(zhì)量的好壞直接影響船舶的操縱性能。作為船舶重要性能之一的操縱性包含著兩個(gè)相互有關(guān)的性能，即航向穩(wěn)定性和回轉(zhuǎn)性。而良好的操縱性則必須依靠操縱設(shè)備來保證，操縱設(shè)備主要由舵系組成，舵系通常由舵葉、舵桿、舵銷或舵軸、上舵承、下舵承、止跳裝置、舵角限位裝置、舵機(jī)及其控制系統(tǒng)等組成[1]。因此有必要對(duì)舵系安裝工藝要求、工藝程序、檢驗(yàn)等進(jìn)行研究，以確保舵系正確安裝。

2 82 m DSV 舵系介紹

82 m DSV（Saturation Diving Support Vessel）船是由新加坡 Conan Wu & Associates Naval Architects 公司設(shè)計(jì)的，船東為新加坡Pacific Crest Pte. Ltd，由惠生（南通）重工有限公司承建的飽和潛水作業(yè)支持船。該船長(zhǎng)82.2 m，型寬20.4 m，型深7 m，結(jié)構(gòu)吃水5.8 m，設(shè)計(jì)吃水5.5 m，航速12 kn，該船裝備有兩個(gè)推進(jìn)裝置，每個(gè)推進(jìn)裝置包括一個(gè)帶可控螺距推進(jìn)裝置的主發(fā)動(dòng)機(jī)，三個(gè)船首和一個(gè)船尾推進(jìn)器，該船還配備DPS-2定位系統(tǒng)。本船舵系為平行雙舵，分別與船中相距4300 mm。舵桿中心線位于FR5肋位，與基線垂直，與主推進(jìn)系統(tǒng)的軸系中心線相交。舵機(jī)艙平臺(tái)下表面與船體基線相距4 930 mm。在安裝時(shí)，除了保證上述相對(duì)位置的尺寸外，還必須按照下述工藝程序及要求嚴(yán)格執(zhí)行。圖1為82 m DSV舵系布置圖。

3 舵系安裝前準(zhǔn)備工作

為了保證安裝精度，舵系安裝應(yīng)選擇在夜晚或陰天的清晨或傍晚，舵系布置圖中的舵桿①、舵葉⑧的安裝必須在主推進(jìn)系統(tǒng)安裝結(jié)束，并經(jīng)檢查確認(rèn)合格后才能進(jìn)行；但舵套筒②、舵銷承座⑨必須與主推進(jìn)系統(tǒng)同步進(jìn)行。在定位安裝前必須認(rèn)真復(fù)查船體基線，軸系中心線以及FR5肋位的正確性，在確認(rèn)上述基準(zhǔn)線的正確后，利用安裝軸系所用的拉鋼線支架與鋼線，將軸系實(shí)際中心線鋼線拉好。按照CSQS中國(guó)造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，舵中心線與軸系中心線偏差≤ 4 mm [2]。當(dāng)調(diào)整到舵系與軸系中心線相差不大于3 ～ 4 mm，則外部的準(zhǔn)備工作即告結(jié)束。需要參考的圖紙有：舵系布置圖、舵套筒圖、舵桿圖、舵銷承座、連接件、舵葉及尾軸起吊眼板布置圖。

3 舵系安裝工藝

舵系的工藝安裝程序?yàn)椋憾鏃U套筒定位裝焊、舵銷承座定位裝焊、舵桿與舵葉的安裝、舵銷安裝、止跳安裝塊、海水密封件安裝及安裝舵葉陽極及封板等。

3.1 舵桿套筒定位裝焊

在圖2舵套筒圖中先安裝舵桿套筒①，舵桿套筒①的定位安裝的正確性是舵系安裝正確至關(guān)重要的一步。

（1）焊接前把舵桿套筒①上的封板②、圍板③焊接安裝完畢。安裝前需在舵桿套筒上焊接封板②、圍板③。

（2）根據(jù)圖1舵系布置圖中舵套筒②的相應(yīng)尺寸，先在船體外板與舵機(jī)艙平臺(tái)上，劃線開孔，打磨毛邊（要適當(dāng)留有余量），為保證上述兩處的開孔位置正確，裝配間隙小而均勻，在工藝上要求：以舵桿①與舵銷承座⑨的中心為基準(zhǔn)拉鋼線，并在鋼線兩端合適的地方作好中心線的標(biāo)記，后撤去所拉鋼線，以經(jīng)校直的中心線直徑為15 mm的圓鋼兩端對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記中心焊接固定。

（3）以此中心作為切割的圓心進(jìn)行定距切割。在圓鋼兩端焊接前，將作為切割導(dǎo)向的圓環(huán)先套入圓鋼上，切割時(shí)必須做好必要的防護(hù)、細(xì)心、謹(jǐn)慎，并防止意外發(fā)生。

（4）將舵套筒②組合件的包裝拆解，經(jīng)清潔后作必須的外觀與重要尺寸的檢查，看是否完好無損。主要尺寸是否符合布置圖上所表示的。待確認(rèn)無誤后，即可進(jìn)行舵桿套筒的定位安裝，襟葉舵柄與其相配又可轉(zhuǎn)動(dòng)的套筒組件先不裝。

（5）按圖2將舵套筒中舵桿套筒①吊至合適的高度要擱置在一個(gè)平臺(tái)或支架上，舵桿套筒①組件下部的結(jié)構(gòu)平臺(tái)作為支承面；以舵桿中心、舵銷承座中心為基準(zhǔn)所拉的固定鋼線與襟葉舵轉(zhuǎn)動(dòng)中心上部圓柱面為基準(zhǔn)所掛的線錘為定位安裝舵桿筒的基準(zhǔn)，通過調(diào)整必須保證上述的固定鋼線及線錘中心與基線垂直，與主推進(jìn)系統(tǒng)的軸系中心線相交；或因諸多因素的影響也必須保證其偏差符合標(biāo)準(zhǔn)（CSQS中國(guó)造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)）≤4 mm（允許極限為≤8 mm）[2]。并且保證舵桿套筒組件結(jié)構(gòu)平面下端距船體基線尺寸滿足圖紙要求。另外須強(qiáng)調(diào)的是：在軸系定位安裝中，為保證螺旋槳（尾軸）中心與導(dǎo)流罩中心的同心度，對(duì)軸系中心線在偏差允許的范圍內(nèi)已作了合理的調(diào)整，所以舵系也應(yīng)以實(shí)際的軸系中心線為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。

（6）定位裝焊前，必須對(duì)舵桿套筒作必要的強(qiáng)制支撐或固定，以減少焊接時(shí)所產(chǎn)生的變形。舵桿套筒與舵機(jī)艙平臺(tái)及船體外板間的定位點(diǎn)焊（可適當(dāng)加密），本身就是很好的強(qiáng)制支撐措施。除此，還可以在舵桿筒的底部結(jié)構(gòu)與船體外板間加必要的支撐。

（7）在焊接時(shí)，為減少變形，先同時(shí)對(duì)稱焊接與舵機(jī)艙平臺(tái)及船體外板結(jié)合處的焊縫。焊接程序按下圖3所示焊接順序圖進(jìn)行，先焊接1～2段，后焊接3～4段，直至焊接5～6段（或7～8段）。在舵系安裝過程中應(yīng)采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。

（8）上述的兩個(gè)結(jié)合面焊接結(jié)束后，可與船體焊接需要接長(zhǎng)的筋板，垂直向的焊縫間隙開口量不大于3mm。然后焊接圖1舵系布置圖中封板③。

在焊接過程中，均須不時(shí)地檢查舵桿筒與鋼線間位置正確性，如有變化必須及時(shí)研究，采取措施。

3.2舵銷承座定位裝焊

舵銷承座見圖4，定位軸承座套可以通過拉兩根基準(zhǔn)鋼線：實(shí)際尾軸管中心線和FR5肋位的垂直中心線，同時(shí)再通過檢查軸承座套上端面的水平度與距船體基線，即可正確定位。

1）定位前對(duì)所必須的強(qiáng)制支撐（承）要預(yù)先與軸承座套焊接固定好，支撐的另一端（船臺(tái)預(yù)埋或船體外板）可在定位后修割固定?？紤]到與軸承套座相焊接固定的結(jié)構(gòu)尺寸大，焊接變形收縮量大，除了考慮放必要的收縮量（量值務(wù)必需要慎重確定），還須對(duì)與其相焊接的結(jié)構(gòu)作強(qiáng)制支撐。對(duì)重要部件導(dǎo)流罩后端面下面部位（結(jié)構(gòu)區(qū)域段），要有防止焊接后被后拉變形的垂直限位結(jié)構(gòu)（類似基座的邊支承結(jié)構(gòu)），這個(gè)措施必須予以重視。焊接過程中可以邀請(qǐng)舵托制造商一起參與控制焊接變形。

3.2.2焊接結(jié)束并經(jīng)冷卻后拆卸各支撐，打磨好。認(rèn)真檢查軸承座套中心與拉線（基準(zhǔn)）之間的偏差，如偏差在環(huán)氧間隙范圍內(nèi)（單邊11.75 mm，環(huán)氧最小間隙8 mm），則可以通過環(huán)氧的定中解決。否則將研究采取另外措施。

3.3舵桿與舵葉的安裝

（1）吊裝舵桿①前，先必須清潔舵桿套筒內(nèi)各部件；

（2）清潔后，在舵桿套筒上、下部位（安裝水封組件，軸承和與舵桿接觸部位）涂抹油脂；

（3）在舵桿①上裝好吊環(huán)螺釘后，從舵桿套筒下端穿入，向上吊起（要特別注意保證舵桿頂部的鍵要正朝船尾，安裝時(shí)要注意對(duì)準(zhǔn)舵葉相應(yīng)位置），直到可能到達(dá)的最高位置，讓其懸掛在這個(gè)位置上；

（4）舵葉⑧安裝前，先根據(jù)上圖1舵系布置圖安裝眼板⑨；

（5）清洗舵桿法蘭，舵葉法蘭，與襟葉舵柄安裝后相接觸的表面以及襟葉轉(zhuǎn)動(dòng)中心筒體的接觸表面，以及鉸制螺栓，并在清洗完后在這些表面及螺栓孔中涂抹一層干油，并將鉸制螺栓進(jìn)行冷凍；

（6）利用舵葉上眼板，設(shè)法將舵葉整體垂直吊起，并吊至舵桿的下方，直至與法蘭面接觸。同時(shí)確保襟葉舵柄與舵套筒上的連接軸對(duì)準(zhǔn)，并裝上螺栓；

（7）根據(jù)舵葉法蘭上的編號(hào)將對(duì)應(yīng)的凍好的螺栓逐一從舵葉法蘭向上安裝，將螺母旋緊，并用鋼質(zhì)圓棒將螺母焊死；

（8）按照CSQS中國(guó)造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，舵葉與舵桿安裝后中心線偏差≤ 0.3 mm [2]。

3.4舵銷安裝

（1）設(shè)備商已將上圖4舵銷承座圖中件鋼襯套1④、襯套⑥組裝好；

（2）將舵銷②從舵葉⑧上開口處放入，并插入到襯套⑥中；

（3）調(diào)節(jié)好位置并對(duì)準(zhǔn)軸線后點(diǎn)焊墊圈1③，固定鋼襯套1④和鋼襯套2⑤，再點(diǎn)焊墊圈2⑦，焊完后應(yīng)檢查舵轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性，最大舵角可達(dá)±45°；

（4）焊完后澆注環(huán)氧并固化；

（5）將墊圈1③和墊圈2⑦周邊焊好并安裝焊接蓋板①；

（6）深度焊接舵銷蓋板①。一定需要注意一邊焊接一邊控制焊接變形，并校正軸線中心線，確保舵葉旋轉(zhuǎn)的靈活性。

3.5止跳塊安裝

為了防止舵跳動(dòng)，需要安裝止跳塊，圖5所示止跳塊，焊裝后的止跳塊與舵套筒底部約1 mm間隙。

3.6海水密封件安裝

在安裝前，參見圖2舵套管圖中“D-D”、“E-E”詳圖。

（1）將海水密封組件⑥⑦⑧ 、滾動(dòng)軸承 與止推環(huán) 先套入舵桿上。將舵桿筒內(nèi)的海水密封組合件整體裝入到位；

（2）安裝舵桿筒上部的O型密封圈⑨，頂蓋⑩與軸封組合件 等。

3.7安裝舵葉陽極及封板等

（1）參見圖1舵系布置圖，安裝鋁陽極⑥：每只舵葉上八塊，合計(jì)十六塊；

（2）焊上封板；

（3）拆卸所有安裝時(shí)所用的吊環(huán)螺釘和各種支撐結(jié)構(gòu)并打磨平整；

（4）下水前，將舵定在零度角位置。

上述安裝結(jié)束后則可以進(jìn)行舵零位校正及擺缸式舵機(jī)與舵葉（±47°）機(jī)械限位的安裝。

3.8檢驗(yàn)

舵系安裝過程及安裝完畢，根據(jù)CSQS中國(guó)造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，需要按下表1要 求進(jìn)行相應(yīng)檢驗(yàn)記錄。

4 結(jié)論

通過以上的舵系安裝工藝設(shè)計(jì)，保證了其裝配和焊接精度。在生產(chǎn)實(shí)踐中，現(xiàn)場(chǎng)工人嚴(yán)格按此工藝進(jìn)行了施工，一次性安裝焊接成功，并順利通過船東船檢的驗(yàn)收，得到了船東船檢的一致好評(píng)。本文對(duì)舵系安裝工藝的研究和我廠的成功實(shí)踐，對(duì)類似船舶舵系安裝工藝設(shè)計(jì)具有很大的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 船舶設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)（第三版）舾裝分冊(cè)[M]，2013.

[2] CB/T4000-2005，中國(guó)造船質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].