李昌植

摘? ? 要：雙體船因其機(jī)動(dòng)性和耐波性好，在客滾船市場得到廣泛的應(yīng)用。軸系安裝是船舶建造過程中是很重要的一項(xiàng)工藝過程，本文重點(diǎn)介紹某雙體客滾船使用拉線定位方法進(jìn)行軸系安裝的工藝和過程控制，闡述雙體船多軸系的安裝程序、生產(chǎn)準(zhǔn)備及質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：體船;軸系;安裝工藝

中圖分類號：U664.2? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Because of its good maneuverability and sea keeping， catamaran has been widely used in the ro-ro passenger ship market in recent years. The installation of shafting is a very important process for ship construction. This paper mainly introduces the technology and process control of the shafting installation of the catamaran ro-ro passenger ship by using the wire positioning method， and expounds in detail the installation procedure， production preparation and quality control process of the shafting installation.

Key words： Catamaran; Shafting; Installation technology

1? ? ?前言

客滾船通常承擔(dān)江河、湖泊、島嶼以及大陸間的中、短途運(yùn)輸任務(wù)，是一種用于載運(yùn)車輛、貨物、游客以及為船上游客提供住宿和娛樂服務(wù)的船舶。近年來，隨著居民消費(fèi)收入不斷增加，客滾船在全球市場的需求保持連續(xù)增長，其中雙體客滾船有著穩(wěn)性好、甲板開闊等優(yōu)點(diǎn)，在市場中表現(xiàn)尤為突出。

船舶軸系是船舶動(dòng)力裝置的重要組成部分，承擔(dān)著傳遞動(dòng)力、，實(shí)現(xiàn)船舶推進(jìn)航行的目的。軸系的安裝質(zhì)量，直接關(guān)系到船舶推進(jìn)系統(tǒng)的可靠性和船舶航行的安全性。雙體船一般采用雙軸系甚至多軸系推進(jìn)，軸系的精準(zhǔn)度對船舶的適航性影響更大。

本文以某雙體客滾船為例，詳細(xì)闡述雙體船多軸系拉線定位、現(xiàn)場安裝及質(zhì)量控制的過程。

2? ? ?軸系簡介

本船軸系由主機(jī)、齒輪箱、尾軸以及定距槳組成：主機(jī)與齒輪箱為整體組裝形式;齒輪箱輸出端與聯(lián)軸器通過法蘭鋼性連接;聯(lián)軸器安裝在尾軸前端;軸轂與船體直接焊接，尾管與船體軸轂之間通過環(huán)氧樹脂固定，軸系整體與船體基線呈4.5°夾角，如圖1、圖2、圖3所示。

本船為雙體、四機(jī)、四軸、雙舵系布置：軸系中心線距離船體中心線1 150 mm;船體中心線距離船舶理論中心線6 250 mm;舵系為靠舷外單側(cè)布置，距離船體中心線1 300 mm;左右舷機(jī)艙對稱布置。如圖4所示。

3? ? 軸系安裝工藝流程

軸承安裝工藝流程如下：粗拉線→安裝前后軸轂、舵套筒、焊接→主要設(shè)備進(jìn)艙→尾管吊裝→尾管拉線定位→尾管環(huán)氧澆筑→軸承安裝→尾軸、螺旋槳安裝→舵桿、舵葉吊裝→尾管密封安裝→漁網(wǎng)割刀、保護(hù)罩等安裝→舵葉0位檢查→船舶下水→聯(lián)軸器安裝→軸系校中→軸系螺栓安裝→主機(jī)環(huán)氧澆筑和安裝。

其中，主要技術(shù)難點(diǎn)如下：

（1）首部靶架的定位和測量

各軸線首基點(diǎn)的定位準(zhǔn)確是整體軸系拉線定位的基礎(chǔ)。本船為雙機(jī)艙、四軸系，與傳統(tǒng)單機(jī)艙船舶相比，還需要測量左右機(jī)艙軸系的相對位置，以保證左右軸線不會(huì)產(chǎn)生同向偏差。但是，左右機(jī)艙是獨(dú)立，互不相通的，如何保證首基點(diǎn)位置測量準(zhǔn)確是拉線定位前的重要工作之一。

（2）軸轂焊接變形的控制

軸轂與船體外板有一定的夾角，軸轂與船體外板焊接部位為斜向并拉長的環(huán)形焊縫。焊接軸轂與外板間焊縫時(shí)，由于存在收縮移位軸轂會(huì)向靠近船外板方向偏移，而且艙內(nèi)與艙外收縮方向相反會(huì)更加放大軸轂定位的誤差。所以在軸系安裝過程中，應(yīng)時(shí)刻監(jiān)控軸轂定位因焊接產(chǎn)生的偏差，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整;同時(shí)在拉線定位軸轂時(shí)，也應(yīng)考慮適當(dāng)增加反變形余量，用以補(bǔ)償軸轂焊后因焊接收縮產(chǎn)生的位移誤差。

（3）尾管定位的測量方式

實(shí)船前軸轂內(nèi)尾管為前后兩段，需要對兩段尾管分別進(jìn)行定位測量。尾管內(nèi)前后兩處測量點(diǎn)的位置相距越遠(yuǎn)則定位越準(zhǔn)確，因機(jī)艙內(nèi)空間擁擠、尾管內(nèi)徑偏小，使用傳統(tǒng)的內(nèi)徑千分尺測量時(shí)身體可能會(huì)干擾鋼絲，影響測量的準(zhǔn)確性，所以選擇合適的測量方式很重要。

（4）保證多軸線相對位置的準(zhǔn)確性

多條軸線同時(shí)拉線，軸線調(diào)整過程中很容易做到各測量點(diǎn)數(shù)據(jù)無誤，但多條軸線的方向卻不能保持一致。因此在保證各軸線測量位置準(zhǔn)確的同時(shí)，還應(yīng)將整個(gè)軸系四條軸線看成一個(gè)整體進(jìn)行定位調(diào)整，保證各軸線間的相對位置準(zhǔn)確。

（5）尾管環(huán)氧澆筑工裝的安裝

因尾管分為前后兩段，兩段尾管之間有1.5m長的空腔，在軸轂內(nèi)部尾管的端面處有一道環(huán)形鏤空區(qū)域，需要增加澆筑擋板工裝以保證環(huán)氧不會(huì)滲漏而流入空腔。該工裝應(yīng)具有一定的剛性，環(huán)形區(qū)域直徑比尾管直徑大，環(huán)氧施工完成后還需取出工裝以免對后續(xù)船舶正常運(yùn)行造成影響，工裝材料的選擇以及安裝方式是保證環(huán)氧施工順利進(jìn)行的一道難題。

（6）驗(yàn)證尾軸密封的可靠性

本船尾軸采用海水潤滑、冷卻的方式，僅機(jī)艙內(nèi)尾軸首部安裝有密封，以保證海水不會(huì)通過尾軸穿艙的位置進(jìn)入船艙內(nèi);尾管尾部是開敞的，用于海水排除，尾軸密封安裝后尾管內(nèi)無法保持一個(gè)封閉的空間，需要采用有效的方式來驗(yàn)證尾軸密封的可靠性。

4? ? ?拉線應(yīng)具備的條件

4.1? ? 對船體建造進(jìn)度的要求

（1）所有主甲板以下的船體結(jié)構(gòu)焊接和火工矯正工作結(jié)束;

（2）拆除上述區(qū)域內(nèi)臨時(shí)支撐和拉撐;

（3）機(jī)艙前壁往后各個(gè)與船體連接的艙室密性試驗(yàn)結(jié)束;

（4）上建吊裝焊接結(jié)束;

（5）船體基線撓度檢驗(yàn)合格，并由船體標(biāo)出基線與船中線。

4.2? ?拉線施工的要求

（1）鋼絲線不允許生銹和彎折;

（2）施工盡量在晚間或陰天等環(huán)境溫度無急劇變化的時(shí)間進(jìn)行;

（3）拉線檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)停止所有會(huì)發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng)的作業(yè)。

4.3? ?鋼絲線撓度修正

由于鋼絲線的自身重力會(huì)產(chǎn)生垂直于軸線向下的位移，稱之為撓度。鋼絲線越長，其撓度越大。為此，為保證軸線中心的直線性，要將軸線拉線時(shí)各測量點(diǎn)所處的位置進(jìn)行撓度修正（如圖5所示），實(shí)際測量值A(chǔ)與理論值的差和該測量點(diǎn)的撓度值Y相符，才能保證軸系定位的準(zhǔn)確。

鋼絲線的拉緊力和均布負(fù)荷，見表1。

5? ? 拉線施工程序

5.1? ?軸舵系粗拉線

（1）在機(jī)艙內(nèi)找到船體中心線，根據(jù)軸系布置圖確認(rèn)左右軸系中心線距離船體中心線的位置，并確定舵系中心線位置;

（2）每條軸線設(shè)軸系中心線靶架3處，包括外側(cè)和內(nèi)側(cè)靶架各3處：外側(cè)尾靶架（FR0）、中間靶架（FR7）、首靶架（FR10）;內(nèi)側(cè)尾靶架（FR0）、中間靶架（FR6+600 mm）、首部靶架（FR10）。其中，外側(cè)軸系中心線在FR0處距基線465 mm，內(nèi)側(cè)軸系中心線在FR0處距基線599 mm;測量實(shí)船F(xiàn)R10處軸系中心線距基線的高度，保證軸線與基線夾角為4.5°;舵機(jī)艙內(nèi)設(shè)置靶架1處，前后位置為FR0+300 mm，左右位置為距離船體中心線1300 mm，距離基線高度不少于舵桿和舵葉連接后的高度，左右舷對稱布置，如圖6所示;

（3）在尾軸轂穿船體的大概位置開一個(gè)小孔，讓鋼絲線通過，并在鋼絲線兩端懸掛30 kg配重塊將鋼絲線拉直;根據(jù)軸系布置圖檢查軸系中心線，應(yīng)保證左右偏差不超過±3 mm、上下偏差不超過±7 mm、與船舶理論中心線的偏差≤4 mm;

（4）在通過船體中心線確定各機(jī)艙內(nèi)首靶架的位置后，還需通過激光儀或全站儀再次驗(yàn)證首部靶架的位置是否準(zhǔn)確，左舷與右舷軸系之間不應(yīng)產(chǎn)生同向偏差;

（5）確定軸線位置以后，結(jié)合各測量點(diǎn)的撓度修正值檢查主機(jī)基座面板與軸系中心線的相對位置，并預(yù)估主機(jī)環(huán)氧墊塊的厚度;主機(jī)環(huán)氧墊片厚度為40mm，為防止墊片過薄，拉線時(shí)盡量使墊片高度向大的方向偏移，前后幾點(diǎn)可做適當(dāng)調(diào)整，允許調(diào)整范圍為±2 mm;確定鋼絲線的位置以后，根據(jù)鋼絲線的中心畫出軸轂開孔圓，因船體外板線型和軸系與基線角度的影響，軸轂安裝位置開孔為一個(gè)不規(guī)則圖形，需多次測量、復(fù)核開孔圓的位置，并做好洋沖標(biāo)記;

（6）在尾部 FR1+300 mm 肋骨處，距船舶中心線 +/-7550 mm處標(biāo)出舵系中心線位置，進(jìn)行拉線，長度要超過基線，使鋼絲線與軸系中心線相交，允許偏差150±2 mm;舵系中心線與基線的垂直度允許偏差為 1mm/m;根據(jù)拉線定位在外板上畫出套筒安裝開孔圓，以及套筒安裝后的檢查圓;

（7）船體開孔后，將軸轂、舵套筒均擺放到位后再拉線，測量各部件后端面到FR0肋位的距離，根據(jù)軸舵系布置圖定位軸轂、舵套筒。定位時(shí)應(yīng)注意軸轂的頂升螺栓孔的方向，需錯(cuò)開與船體焊接的位置，以避免焊縫堵死螺孔導(dǎo)致后期尾管頂升螺栓無法安裝;尾軸轂定位以后，通過各測量點(diǎn)（A、B、C、D）的實(shí)際測量值與各點(diǎn)的撓度計(jì)算值來修正調(diào)整，上下、左右距離相等即可，偏差控制在±1 mm以內(nèi);

（8）軸轂、套筒各部件定位后鎖死活定位，必要時(shí)需增加支撐工裝，預(yù)防因焊接變形導(dǎo)致部件定位出現(xiàn)偏差;為減少焊接變形，應(yīng)注意各部位的焊接順序;焊接過程中應(yīng)注意散熱，防止高溫引起套筒橢圓度變化過大;應(yīng)隨時(shí)檢查軸轂和套筒內(nèi)孔中心線偏差和水平偏差，必要時(shí)可適當(dāng)調(diào)整焊接順序，焊后套筒中心線與軸線偏差不大于±3 mm，垂直度偏差 1 mm/m以內(nèi);

（9）焊接工作結(jié)束后，應(yīng)對軸轂焊縫進(jìn)行必要的無損探傷或密性檢查試驗(yàn)，以保證機(jī)艙的水密性未被破壞。

5.2? ? 尾管安裝

（1）軸轂等與船體連接部件焊接后，需拆除首部靶架，鋼絲線與配重塊后移至中間靶架位置;機(jī)艙內(nèi)主機(jī)、發(fā)電機(jī)、齒輪箱等大型設(shè)備進(jìn)艙固定，以保證船舶重量接近空船重量80%，如遇特殊情況無法滿足，應(yīng)準(zhǔn)備合適的配重進(jìn)艙用于代替設(shè)備重量;

（2）尾管吊裝前做好環(huán)氧澆筑區(qū)域的清潔工作，拆除尾管端蓋，依次將尾管緩慢吊入并安裝頂升螺栓，尾管上TOP標(biāo)記應(yīng)朝上;

（3）尾管吊裝到位后穿過尾管、尾靶架與中間靶架再拉線。此時(shí)，通過頂升螺栓調(diào)整尾管的軸向和中心位置，測量尾管各定位點(diǎn) （H、J、K、L、M、N）處中心線與鋼絲線的距離，并通過各測量點(diǎn)撓度計(jì)算值來修正調(diào)整，保證尾管中心線偏差不大于±2 mm、澆筑環(huán)氧厚度不低于要求值并做好測量記錄;在尾管定位測量中應(yīng)注意，由于首部靶架的移位各測量點(diǎn)的鋼絲線撓度已發(fā)生改變，撓度值需要重新計(jì)算，如圖7所示。

（4）環(huán)氧澆注采用壓力式注入，需由專業(yè)廠家持證操作。澆注過程中，隨機(jī)澆注6個(gè)試樣塊用于后期硬度測試;環(huán)氧澆注結(jié)束后待環(huán)氧樹脂完全硬化，拆除環(huán)氧澆注工裝，環(huán)氧樹脂前后斷面涂上密封膠，各工藝孔外部焊圓鋼板密封;

（5）環(huán)氧澆注工作結(jié)束后，應(yīng)對尾管環(huán)氧澆筑區(qū)域進(jìn)行必要的密性檢查試驗(yàn);

（6）尾管與舵套管安裝結(jié)束后，冷凍安裝前、后賽龍軸承和舵套管襯套，因本船為水冷軸系，安裝時(shí)應(yīng)注意賽龍軸承內(nèi)流水槽的安裝方向。

6? ? 軸、舵的安裝

多軸系安裝中，尾軸及各附件數(shù)量是普通單軸系船的好幾倍，穿軸工作是一項(xiàng)大工程。在尾軸、舵桿等安裝前對各部件進(jìn)行全面清潔，并仔細(xì)核對各部件與尾軸的對應(yīng)關(guān)系以及安裝順序，安裝前應(yīng)滿足其他部件的安裝要求，以免造成不必要的返工。

如果施工場地允許，可參照圖紙及廠家要求，將螺旋槳與尾軸、舵桿、舵葉對應(yīng)安裝到位再一併上船安裝;螺旋槳壓裝前，應(yīng)檢查各螺旋槳對應(yīng)的尾軸及螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向，在同一舷側(cè)相近的螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)相反并向外旋轉(zhuǎn)，如圖8所示;壓裝后，測量壓裝尺寸，并做好安裝記錄和設(shè)備保護(hù);各尾軸對應(yīng)安裝的位置應(yīng)做好標(biāo)記，以避免在后續(xù)穿軸時(shí)出現(xiàn)吊裝錯(cuò)誤。

6.1? ? 穿軸

（1）尾軸前端安裝進(jìn)軸牽引工裝，將尾軸首端從船尾緩慢穿入尾管，穿裝過程中避免碰撞，尾管內(nèi)非軸承位的位置應(yīng)滿足防腐要求，注意保護(hù)賽龍軸承，如圖9所示;

（2）尾軸吊裝到位后，檢查尾軸與軸承之間的間隙，前后軸承底部應(yīng)無間隙，左右間隙為總間隙的40%～60%，測量并記錄數(shù)據(jù);

（3）按照廠家指導(dǎo)說明書，安裝尾軸首密封裝置;

（4）制作工裝固定尾軸，防止尾軸軸向移動(dòng)。

6.2? ? 吊裝舵桿、舵葉

（1）吊裝前，檢查襯套和下舵承內(nèi)是否干凈，舵裝置各部件是否干凈，清潔舵桿表是否干凈后再進(jìn)行安裝;

（2）吊裝舵桿、舵葉時(shí)，應(yīng)核查左右舷的舵桿與對應(yīng)的舵柄鍵槽的方向及舵柄的朝向，保證舵桿、舵葉安裝方向與圖紙一致，防止舵桿、舵葉安裝后與舵機(jī)液壓缸伸縮方向不一致，導(dǎo)致返工。

7? ? ?船舶下水前的準(zhǔn)備工作

（1）安裝繞繩器、防護(hù)罩等零部件;

（2）尾軸前端應(yīng)做好標(biāo)記，記錄標(biāo)記位置以及首密封與尾軸的間隙，以便于下水后確定尾軸的位置;

（3）測量舵葉0位時(shí)前后各點(diǎn)距船舶中心線的距離，檢查舵葉0位的準(zhǔn)確性，并用樣沖在舵桿與舵承上做好對應(yīng)的連續(xù)標(biāo)識(shí);

（4）尾軸首密封安裝后，應(yīng)進(jìn)行必要的密性試驗(yàn)檢查。因?yàn)閷?shí)船尾管是開敞式的，無法進(jìn)行水壓試驗(yàn)，我們選擇將首密封兩個(gè)進(jìn)水口改裝，一個(gè)進(jìn)水口連接壓縮空氣、一個(gè)進(jìn)水口接壓力表，尾管末端采取簡易封堵，通過持續(xù)通入壓縮空氣，在尾管首密封位置建立適當(dāng)?shù)臍鈮?，配合噴肥皂水的方法檢查首密封的可靠性，得到了船東和船檢的認(rèn)可，同時(shí)也在后續(xù)船舶下水后驗(yàn)證了該方法的切實(shí)可行。

8? ? 軸系對中及主機(jī)安裝

8.1? ?軸系對中

尾軸聯(lián)軸器與齒輪箱輸出端為法蘭連接，若兩端軸對中不良，尾軸高速旋轉(zhuǎn)中會(huì)造成嚴(yán)重的機(jī)械振動(dòng)，從而影響軸系運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。為了滿足船舶軸系工作的穩(wěn)定性和振動(dòng)要求，必須進(jìn)行軸系對中。

通過測量兩端軸法蘭面的偏移值，調(diào)整主機(jī)以滿足軸系對中要求，如圖10所示。

8.2? ?主機(jī)安裝

對中合格后，固定主機(jī)以及聯(lián)軸器與齒輪箱輸出法蘭進(jìn)行螺栓孔加工，并安裝連接螺栓，如有必要可測量主機(jī)安裝前的拐檔差;清潔主機(jī)底座平面和基座面板平面，進(jìn)行主機(jī)環(huán)氧澆注，并隨機(jī)澆筑試樣塊。環(huán)氧澆注過程中，主機(jī)周圍應(yīng)停止焊接、打磨、氣割等工作;環(huán)氧凝固后，配鉸主機(jī)螺栓孔，根據(jù)孔的實(shí)際尺寸加工并安裝主機(jī)底腳螺栓，全部螺栓孔底座下表面應(yīng)锪平。

9? ? 小結(jié)

通過實(shí)船軸系工藝安裝過程，發(fā)現(xiàn)下列問題還需要進(jìn)行充分的討論和改進(jìn)：

（1）雙體船兩側(cè)船體僅通過主甲板連結(jié)橋相連，船舶中間出現(xiàn)大面積鏤空空間，在船體造好進(jìn)行拉線工作之前，需要使得船舶達(dá)到自由狀態(tài)。根據(jù)實(shí)船安裝經(jīng)驗(yàn)，移除船體與胎架的連接、拆解掉船體支撐以后，兩側(cè)船體會(huì)有不同程度的向船中收縮，在船體收縮以及船體線型、軸線傾斜度等因素的影響下，在后續(xù)軸系拉線過程中，根據(jù)理論軸線位置確定的軸轂與船體焊接的位置，會(huì)出現(xiàn)較大的位移差，致使環(huán)氧澆筑透氣孔的位置不夠，甚至?xí)龃w，還會(huì)出現(xiàn)頂升螺栓的螺孔會(huì)被焊縫擋住的情況。為此，需要旋轉(zhuǎn)軸轂使得透氣孔不在正上方，或者適當(dāng)前后移動(dòng)軸轂偏離預(yù)定位置來調(diào)整，因此如何降低船體脫胎后的變形，值得進(jìn)一步研究探討;

（2）前軸轂內(nèi)尾管為分段式，無法保證數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性;另外，前軸轂與后軸轂之間無任何保護(hù)，尾軸工作時(shí)是完全暴露在海水里的，旋轉(zhuǎn)的尾軸會(huì)有與水中雜物碰撞或纏繞，得不到有效的保護(hù)。為此，軸轂設(shè)計(jì)中可考慮將前、中、后三段尾管制作成一個(gè)整體，既方便了定位過程中的數(shù)據(jù)測量，也對尾軸有一個(gè)良好的保護(hù)，同時(shí)還解決了尾管環(huán)氧澆筑后內(nèi)部擋板不方便拆除等問題。不過，加長了尾管長度，對尾管的加工精度及尾軸使用海水冷卻和潤滑，是否有影響還有待驗(yàn)證;

（3）實(shí)船軸轂上頂升螺栓的螺孔為四個(gè)方向，相鄰螺孔夾角為90°?，F(xiàn)場安裝過程中，因船體脫胎變形，頂升螺栓的螺孔極易被軸轂焊縫覆蓋住，如果舍棄一個(gè)螺孔又會(huì)造成尾管在該方向上無法調(diào)整，如果把尾管設(shè)計(jì)為一個(gè)整體，只需要保留軸轂前后兩端的螺孔，使得調(diào)整螺孔可以更靠近軸轂端部;或者也可把四個(gè)方向的螺孔調(diào)整為三個(gè)方向開孔，相鄰螺孔夾角為120°，這樣可大大的降低螺孔被焊（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）

縫覆蓋的風(fēng)險(xiǎn);

（4）因尾軸與船體基線有一定夾角，尾軸也相對較長，在后續(xù)穿軸過程中，要保證螺旋槳或尾軸端部與地面有一定的高度空間才能順利施工，所以在前期胎架制作過程中要充分考慮穿軸施工時(shí)必要的高度空間，而且如果高度空間足夠，則螺旋槳與尾軸、舵桿、舵葉均可在車間先裝配好后再一起吊裝，節(jié)省施工時(shí)間的同時(shí)也降低了現(xiàn)場施工的難度。當(dāng)然，考慮預(yù)留安裝所需高度空間時(shí)，也要考慮胎架整體抬高所產(chǎn)生的材料成本、后續(xù)施工所需吊裝高度等其他問題。

通過對雙體船多軸系安裝工藝研究，明確軸系安裝工藝流程，確保安裝過程和質(zhì)量控制滿足各項(xiàng)安裝技術(shù)要求。本文對同類型雙體船舶多軸系安裝，有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

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