船舶螺旋槳水平拂配工藝技術(shù)研究

蘇 宇

(舟山中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司,浙江 舟山 316131)

近年來，為應(yīng)對航運(yùn)業(yè)的持續(xù)低迷及適應(yīng)不斷深化的節(jié)能環(huán)保意識，提高船舶航運(yùn)市場競爭力和經(jīng)濟(jì)效益，營運(yùn)船舶節(jié)能減排技術(shù)已成為航運(yùn)業(yè)的研究熱點(diǎn)之一。目前，營運(yùn)船舶節(jié)能減排主要從航行操縱管理和優(yōu)化螺旋槳以提高推進(jìn)效率等方面進(jìn)行，其中更換新型螺旋槳得到了多數(shù)航運(yùn)公司的青睞。螺旋槳換新，要求必須與原來的艉軸進(jìn)行拂配。螺旋槳與艉軸的拂配工程是螺旋槳的特殊修理工程，也是一項難點(diǎn)工程。

為此，我們對螺旋槳換新工程的流程和工藝技術(shù)進(jìn)行了一次大膽的技術(shù)創(chuàng)新——塢內(nèi)水平拂配，這是對傳統(tǒng)螺旋槳換新、拂配工藝的優(yōu)化和改進(jìn)。采用該工藝時，艉軸無需出艙，工藝簡化，節(jié)省塢內(nèi)成本，拂配精度高，避免軸系重新校中、安裝帶來的技術(shù)風(fēng)險，實現(xiàn)了船東與船廠的雙贏。而采用液壓小車代替液壓平板車的使用，減少了對廠內(nèi)重型液壓平板車這一緊缺資源的占用時間，不但提高了通用性設(shè)備的利用率，而且也進(jìn)一步提高了水平拂配的整體效率及質(zhì)量。

1 技術(shù)方案

螺旋槳塢內(nèi)水平拂配工裝組件如圖1所示。

圖1 液壓小車工裝組件

下面以我廠某船螺旋槳換新工程為例，著重對螺旋槳與艉軸的拂配工藝技術(shù)進(jìn)行說明。

1.1 船舶基本參數(shù)

某法國籍集裝箱船，總長365 m、型寬52.1 m、型深29.9 m；新螺旋槳直徑9 400 mm、質(zhì)量67.500 t;艉軸長14 175 mm、質(zhì)量90.297 t。

1.2 施工流程

1)拆卸前盤車使槳葉朝上測量艉軸下沉量，記錄測量數(shù)據(jù)，作為換新拂配的參考依據(jù)。

2)對艉軸錐體部分進(jìn)行磁粉探傷檢查。

3)新螺旋槳拂配前準(zhǔn)備工作。

(1)將新螺旋槳水平固定在托架上，并吊運(yùn)至液壓平板車。

(2)對螺旋槳錐孔內(nèi)及槳轂法蘭處進(jìn)行清潔。

(3)用液壓平板車將新螺旋槳移至艉軸端部區(qū)域，調(diào)整平板車使槳轂的中心線與艉軸的理論中心線重合，并確認(rèn)螺旋槳葉方向與艉軸的上止點(diǎn)方向一致。

(4)對艉軸錐體進(jìn)行清潔，并將色油均勻的涂在艉軸錐體上(要求厚度不超過10μm)。

4)拂配施工—壓入螺旋槳。

(1)測量艉軸和螺旋槳的溫度，確認(rèn)其溫差不大于±1℃。

(2)槳轂與艉軸進(jìn)行對中，并駕駛平板車使艉軸錐體緩慢地插入螺旋槳錐孔內(nèi)。

(3)將螺旋槳與托架固定，降低平板車高度，使螺旋槳不再受平板車的支撐。

(4)確定螺旋槳拂配的壓入方式。對于螺旋槳拂配的壓入方式，通常有2種：第一種采用原船的液壓螺母壓入螺旋槳，此法在液壓螺母安裝時所需時間較長，且液壓螺母可能會多次拆裝，存在螺紋損壞的施工風(fēng)險；第二種針對該船采用特別加工的拂配專用螺母(見圖2)，并輔以扁平式液壓千斤頂用來壓入螺旋槳，該專用螺母由上、下2個半圓組成，安裝與拆卸較為容易，節(jié)省時間；經(jīng)綜合考慮塢期等因素，決定采用第二種方法。

圖2 螺旋槳拂配專用螺母

圖3 螺旋槳拂配壓入示意圖

(5)按圖3所示將拂配專用螺母及液壓千斤頂安裝到位。

(6)千斤頂推力的確定。根據(jù)該船螺旋槳供應(yīng)商提供的千斤頂推力經(jīng)驗公式：

F= (mp+ms) ×1.1/n，

(1)

式中：F為單個千斤頂推力，kN；mp為螺旋槳質(zhì)量，67.50 t；ms為螺旋槳托架質(zhì)量，8.75 t ；n為千斤頂數(shù)量，2只。

P= (F/S) ×10×9.81 ，

(2)

式中：P為千斤頂?shù)膲毫?，MPa；S為千斤頂活塞面積，126.8 cm2。

因此，可以得到：

F=(67.50+8.75)×1.1/2=41.94 kN,

(3)

P=(41.94/126.8)×10×9.81=32.45 MPa。

(4)

千斤頂?shù)耐屏梢愿鶕?jù)實際情況增大或減小，但最大推力應(yīng)不大于螺旋槳安裝時起始點(diǎn)推力。

(7)啟動液壓油泵，使千斤頂推動螺旋槳向壓緊艉軸方向移動，直至達(dá)到壓力值P，并在該壓力值下保持幾分鐘。

(8)測量并評估螺旋槳的拂配余量X。

ΔL=Xt-Lt≥0,

(5)

式中：Xt為在t℃時測量所得到拂配余量；Lt為在t℃時螺旋槳壓入量曲線所對應(yīng)的壓入量。

如果ΔL≥0，可繼續(xù)進(jìn)行拂配；如果ΔL<0，必須停止拂配，需與船東討論后續(xù)修理方案。

5)拂配施工—退出螺旋槳。

(1)駛離液壓平板車，用拖車將抬臂平臺、承載平臺以及保距器運(yùn)送至槳葉托架下方并懸掛、固定，鋪設(shè)鋼板、軌道。

(2)在軌道上布置液壓小車，分別對應(yīng)抬臂平臺4個角位置，安裝并調(diào)試液壓小車液控單元。

(3)升高液壓小車，使抬臂平臺平穩(wěn)坐落于液壓小車上。調(diào)整液壓小車高度，使抬臂平臺處于水平狀態(tài)。

(4)同步升起4臺液壓小車，使抬臂平臺托住螺旋槳托架。

(5)釋放液壓千斤頂壓力，拆除拂配專用螺母。

(6)用液壓千斤頂從艉軸錐體上松動螺旋槳，并通過液壓小車使螺旋槳從艉軸上退出。若槳葉需要橫向滑移，則使用手拉葫蘆拖動承載平臺，使承載平臺連同槳葉托架及螺旋槳一同利用滾珠在抬臂平臺和駁運(yùn)平臺上移動。后續(xù)螺旋槳的拂配將由液壓小車組件進(jìn)行。

6)檢查螺旋槳錐孔色油接觸情況，進(jìn)行拂磨，直至符合要求。拂磨一般采用砂輪機(jī)對有色油的部位進(jìn)行拋光，使接觸點(diǎn)均勻分布。

1.3 拂配質(zhì)量要求

1)要求螺旋槳錐孔在每25 mm×25 mm 面積上不少于2～4個接觸點(diǎn)，理論接觸面積應(yīng)在75%以上。

2)用0.03 mm塞尺檢查錐體兩端連接處，插入深度應(yīng)不超過10 mm，寬度不超過15 mm。

1.4 試驗

拂配檢驗合格后，應(yīng)在現(xiàn)場做螺旋槳壓入及退出試驗。

1.5 安裝螺旋槳

1)根據(jù)現(xiàn)場實際溫度確定螺旋槳壓入量，并參照作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行螺旋槳安裝。

2)旋緊液壓螺母，安裝止動裝置及螺栓保險，并按要求將艉軸密封安裝到位。

2 技術(shù)總結(jié)

1)與國內(nèi)外同類別對比，目前現(xiàn)有的拂配方式存在以下問題。

(1)對于螺旋槳換新的工程，傳統(tǒng)工藝是在車間內(nèi)進(jìn)行垂直拂配。①將艉軸抽出、出艙并吊運(yùn)至車間或螺旋槳拂配區(qū)，與新槳槳葉進(jìn)行垂直拂配；②垂直拂配占用塢期較長，多數(shù)情況下需要二次進(jìn)塢，而且對于艉軸只能從尾部抽出，還需同時拆除舵葉等；③拂配完工后，軸系的復(fù)裝也存在較多不確定安全隱患，技術(shù)風(fēng)險較大。

(2)使用液壓平板車驅(qū)動螺旋槳托架進(jìn)行水平拂配。①液壓平板車保壓性不佳，在拂配過程中易失壓導(dǎo)致拂配精度降低；②由于螺旋槳拂配是個極其精細(xì)的工程，這就對液壓平板車駕駛員的要求較高；③需占用廠內(nèi)緊缺重要設(shè)備較長時間，造成其他工程的滯后。

2) 成果創(chuàng)新點(diǎn)。

(1)提高拂配精度。 螺旋槳水平拂配使用液壓平板車進(jìn)行時，如果塢底路面平整度無法達(dá)到要求，會對拂配的精度造成很大的影響，甚至?xí)︳狠S造成損傷。應(yīng)用優(yōu)化后的螺旋槳水平拂配工藝，大幅度降低了拂配時對路面平整度的要求，方便施工，可以保證拂配精度(通常色油接觸面積達(dá)到75%～85%)，同時避免了對艉軸造成損傷的情況發(fā)生。

(2)提高頂升精確度。使用液壓小車組件進(jìn)行水平拂配，能更加容易、快速的調(diào)節(jié)整個承載平臺的高度，且調(diào)節(jié)精度可以到達(dá)毫米級。

(3)槳葉無需重新對中。螺旋槳水平拂配使用液壓平板車進(jìn)行時，螺旋槳從艉軸錐體上退出，拂磨完成之后，螺旋槳需與艉軸重新對中，而采用液壓小車組件，可以在螺旋槳從艉軸上退出后，保證槳轂中心線高度不發(fā)生變化，避免了重新對中時繁瑣的調(diào)節(jié)過程。