全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器基座建造與設(shè)備安裝

王少華　羅志益　尹寶?！∥槌１蟆±罱?/p>

摘? ? 要：我司設(shè)計(jì)建造的鉆采船設(shè)置有全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器，推進(jìn)器及其基座沿船長(zhǎng)和船寬方向設(shè)有安裝角度。在基座設(shè)計(jì)建造過(guò)程中，采用CAD三維模型輔助SPD建模;安裝時(shí)借助全站儀采用投影法和拉鋼絲的方式進(jìn)行定位;設(shè)備吊裝時(shí)嚴(yán)格按照工藝要求施工，合理使用葫蘆等工具進(jìn)行安裝定位，確?；驮O(shè)備的安裝滿(mǎn)足要求。

關(guān)鍵詞：全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器;雙斜平面;三維建模;投影法

中圖分類(lèi)號(hào)：U ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Foundation Design and Installation Procedure of Azimuth Thruster

WANG Shaohua， LUO Zhiyi， YIN Baofu， WU Changbin， LI Jiangbo

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited，? Guangzhou 511462 ）

Abstract： Azimuth thruster is installed on drillship which is designed and built in our shipyard， azimuth thruster and its foundation has a degree along longitudinal and transverse directions of veseel. During the foundation design， CAD is used to assist SPD software to build the foundation model; during the foundation installation， projection method and pulling steel wire are used for positioning. During lifting and installation of the thruster， technical requirements are followed strictly， and some auxiliary lifting tools are reasonably used for positioning of azimuth thruster accurately to ensure that the installation of the foundation and thruster meet the requirements.

Key words： Azimuth thruster; Double slanting plane; 3D modeling; Projection method

1? ? ?前言

我司建造的海洋石油708、832PSV、8 000HP海工輔助船以及當(dāng)前的鉆采船，均使用了全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器。全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器具有空間占據(jù)少以及操縱性好的優(yōu)點(diǎn)，被多型海工輔助船廣泛使用。

全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器設(shè)備及其基座的安裝與XZ面和YZ面成一定角度，設(shè)備基座形成雙斜切的柱面或平面，安裝精度要求高。我司通過(guò)多艘海工輔助船的設(shè)計(jì)與建造，已形成了一套較為成熟的方法體系。

2? ? ?基座建模

全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器基座包括：基座面板和基座圍井，以及其周邊的T型材肘板和圍井內(nèi)部的加強(qiáng)筋等。常見(jiàn)的基座形式，如圖1所示。

2.1? ?CAD三維建模

根據(jù)推進(jìn)器安裝圖和基座結(jié)構(gòu)圖，首先采用CAD三維建模方式將基座、圍井以及周?chē)母綄俳Y(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，確定圍井軸線(xiàn)、基座平面以及附屬結(jié)構(gòu)的坐標(biāo)面。

2.2? ?坐標(biāo)點(diǎn)提取

在已完成的CAD三維圖中提取SPD建模需求的坐標(biāo)點(diǎn)，包括圍井軸線(xiàn)的上下兩點(diǎn)（即主推電機(jī)軸心點(diǎn)和螺旋槳中心點(diǎn)）、基座平面定位點(diǎn)和附屬結(jié)構(gòu)所在平面定位點(diǎn)。

（1）基座圍井軸線(xiàn)定位點(diǎn)

一般取推進(jìn)器電機(jī)軸心點(diǎn)和螺旋槳中心點(diǎn)，此兩點(diǎn)將確定圓柱型圍井的軸線(xiàn)（見(jiàn)圖2）。在施工現(xiàn)場(chǎng)在進(jìn)行筒體軸線(xiàn)定位時(shí)，CAD模型可精確提供軸線(xiàn)定位點(diǎn)和檢驗(yàn)點(diǎn)坐標(biāo)，方便且精確。

（2）基座平面定位點(diǎn)

基座平面與圍井軸線(xiàn)垂直，在面板上取任意三點(diǎn)作為基座面板的平面定位坐標(biāo)。在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，CAD模型可提供基座平面定位點(diǎn)和檢驗(yàn)點(diǎn)坐標(biāo)，方便且精確;

（3）附屬結(jié)構(gòu)平面定位點(diǎn)

基座筒體周?chē)陌l(fā)散結(jié)構(gòu)所在平面經(jīng)過(guò)圓柱筒體軸線(xiàn)，因周?chē)l(fā)散結(jié)構(gòu)較多且全部為斜平面，使用CAD模型進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)提取將大大減少SPD建模難度，且精確度大大提高。

2.3? ?SPD建模

根據(jù)CAD三維圖形中提取的坐標(biāo)點(diǎn)，在SPD中建立筒體、基座面板和周?chē)l(fā)散結(jié)構(gòu)等模型。

采用CAD三維模型輔助SPD建模，可方便且精確的提供建模輔助點(diǎn)和輔助邊界，大大減小了直接使用SPD建模的難度;同時(shí)免除了手工放樣，提高了生產(chǎn)設(shè)計(jì)精度，縮減了生產(chǎn)設(shè)計(jì)周期，也對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)基座和設(shè)備的精確安裝起到指導(dǎo)作用。

3? ? ?基座建造與安裝

基座一般以部件形式整體制作，即基座面板和基座圍井結(jié)構(gòu)焊接為整體部件?；姘宓钠矫娑群屯搀w的圓周度經(jīng)過(guò)精度報(bào)驗(yàn)合格后，應(yīng)在基座面板前、后、左、右位置打好樣沖點(diǎn)，輔助基座在船體中的定位安裝;推進(jìn)器基座的定位和安裝在同一分段或同一總段內(nèi)進(jìn)行或大合攏完成之后進(jìn)行，并使用全站儀進(jìn)行輔助定位。

3.1? ?確定基座圍井軸線(xiàn)

采用投影法確定軸線(xiàn)：首先確定船體的基準(zhǔn)線(xiàn)或基準(zhǔn)面，然后從相應(yīng)的基準(zhǔn)線(xiàn)或基準(zhǔn)面的測(cè)量點(diǎn)劃出軸線(xiàn)的測(cè)量點(diǎn)。

（1）通過(guò)理論計(jì)算，給定軸線(xiàn)上的兩個(gè)軸線(xiàn)點(diǎn)1（X1，Y1，Z1）和2（X2，Y2，Z2），則基面（地平面）的投影點(diǎn)坐標(biāo)分別為投影點(diǎn)1（X1，Y1，0）和2（X2，Y2，0）。為方便操作，以地面上的投影點(diǎn)為基準(zhǔn)，使用全站儀確定空間軸線(xiàn)點(diǎn)1和2，如圖3所示。

（2）基座結(jié)構(gòu)在船體分段中測(cè)量定位后，在船體結(jié)構(gòu)中設(shè)置一鋼絲繩，鋼絲繩過(guò)軸線(xiàn)點(diǎn)1和2，并使鋼絲繩在船體分段中固定、拉直。

3.2? ? 基座安裝定位

（1）通過(guò)理論計(jì)算，確定軸線(xiàn)點(diǎn)1距離基座面板中心點(diǎn)3的長(zhǎng)度L。在鋼絲繩上以軸線(xiàn)點(diǎn)1為基點(diǎn)量取長(zhǎng)度L，在鋼絲繩上標(biāo)記中心點(diǎn)3，如圖4所示：

（2）使用全站儀確定與軸線(xiàn)垂直的法平面，且使此法平面經(jīng)過(guò)標(biāo)記在鋼絲繩上的基座平面中心點(diǎn)3;調(diào)整推進(jìn)器基座，使推進(jìn)器基座平面與法平面重合。如圖5所示。

（3）在推進(jìn)器基座平面與全站儀確定的法平面重合的情況下，微調(diào)基座，使鋼絲繩上標(biāo)記的點(diǎn)3（基座平面中心點(diǎn)）與基座圍井的內(nèi)表面前、后、左、右的垂直距離相同;

（4）完成上述步驟后，基座定位完成。此時(shí)需點(diǎn)焊固定基座，防止其移位。

3.3? ? 基座安裝檢驗(yàn)

（1）焊前檢驗(yàn)項(xiàng)目：焊接節(jié)點(diǎn)形式、坡口角度、裝配間隙等;

（2）精度要求：基座面板水平度和傾斜度允許偏差≤1 mm/m、整體偏差≤3 mm;

（3）滿(mǎn)足裝配和精度要求后，方能進(jìn)行基座的焊接。

3.4? ? 基座的焊接

（1）為減少因焊接變形引起的安裝偏差，基座與船體結(jié)構(gòu)的焊接以及周?chē)綄俳Y(jié)構(gòu)的焊接，應(yīng)采取對(duì)稱(chēng)焊接的方式;

（2）基座焊接后，對(duì)基座的平面度和傾斜度進(jìn)行二次復(fù)核，且通過(guò)超聲波無(wú)損檢測(cè)（UT）+磁粉無(wú)損檢測(cè)（MT）對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損探傷，探傷檢驗(yàn)合格后方能進(jìn)行下一步的施工;

（3）當(dāng)基座面板的頂面有機(jī)加工要求時(shí)，則基座的面板板厚一般應(yīng)留5 mm的加工余量;

（4）基座焊接并測(cè)量合格后，方能進(jìn)行面板機(jī)加工，以消除焊接變形對(duì)基座精度的影響。

4? ? ?推進(jìn)器設(shè)備安裝

推進(jìn)器與基座面板連接方式，一般分為三種，如圖6所示。

根據(jù)不同的連接方式，選擇不同的吊裝和安裝方法：

（1）對(duì)接形式和角接形式，采用由下至上的吊裝和安裝方法;

（2）搭接形式，采用由上至下的吊裝和安裝方法。采取這種安裝方法時(shí)，主甲板需提前開(kāi)設(shè)設(shè)備進(jìn)艙工藝孔，設(shè)備則分成法蘭面和槳葉兩部分分別安裝。

本文主要介紹由下至上吊裝安裝方法：

（1）調(diào)整推進(jìn)器的擺放形態(tài)，利用托架工裝使其處于直立狀態(tài);吊裝前，確定主推前、后、左、右方向的安裝基準(zhǔn)點(diǎn)，并在法蘭面上打好樣沖點(diǎn);吊裝時(shí)，利用設(shè)備上吊點(diǎn)、上法蘭和法蘭下加強(qiáng)筋作為受力點(diǎn);固定舵槳，同時(shí)注意保護(hù)舵槳上下軸封位置，以防損壞密封;

（2）當(dāng)推進(jìn)器在分段或總段安裝時(shí)，需布置支墩，并應(yīng)在高度方向給推進(jìn)器安裝預(yù)留足夠的空間;將主推進(jìn)器坐落在特制的工裝架上，并用小車(chē)將其拖曳至將要安裝推進(jìn)器的總段或分段下靠近外板開(kāi)孔位置;然后使用船體外板設(shè)置的永久吊碼和手拉葫蘆吊裝推進(jìn)裝置，在主推提升過(guò)程中需不斷通過(guò)調(diào)節(jié)葫蘆調(diào)整主推角度，使推進(jìn)裝置整體保持與筒體平行，確保推進(jìn)器順利進(jìn)艙安裝到位，如圖7所示。

（3）推進(jìn)器進(jìn)艙落位后，調(diào)整舵槳法蘭面使其上的樣沖點(diǎn)與基座的樣沖點(diǎn)對(duì)位，調(diào)整舵槳法蘭與基座圍井之間的間隙，使前后左右間隙保證均勻，并滿(mǎn)足主推進(jìn)器安裝原則工藝的間隙的相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn);

（4）舵槳安裝位置調(diào)整測(cè)量合格后，在筒體內(nèi)壁和筋板之間插入楔形塊并固定，并使用卡馬固定推進(jìn)器法蘭面和基座面板.卡馬需焊接牢靠并保證數(shù)量，以確保推進(jìn)器在焊接過(guò)程中不因焊接收縮導(dǎo)致推進(jìn)器的位置發(fā)生變化;

（5）精度報(bào)驗(yàn)合格后方可進(jìn)行施焊。為減少焊接變形對(duì)安裝精度的影響，采取對(duì)稱(chēng)焊接方式，推薦使用雙人對(duì)稱(chēng)施焊。對(duì)稱(chēng)施焊可大大減少焊接收縮所產(chǎn)生的推進(jìn)器定位偏移問(wèn)題。

5? ? ?結(jié)束語(yǔ)

我廠(chǎng)在海工輔助船等船舶的全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器及其基座設(shè)計(jì)建造中，基座采用CAD三維模型輔助SPD設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，減小了生產(chǎn)設(shè)計(jì)的難度，大大提高了生產(chǎn)設(shè)計(jì)的精度，為現(xiàn)場(chǎng)定位安裝提供了數(shù)據(jù)技術(shù)支持。同時(shí)借助全站儀，使用投影法進(jìn)行定位和安裝，使施工更簡(jiǎn)便、周期更短、精度更高。為類(lèi)似船型全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的設(shè)計(jì)建造提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

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