PSV艏側推安裝工藝研究與應用

陸　軍

(上海外高橋造船海洋工程設計有限公司， 上海 200137)

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PSV艏側推安裝工藝研究與應用

陸軍

(上海外高橋造船海洋工程設計有限公司， 上海 200137)

以某公司首制4 000 DWT平臺供應船(Platform Supply Vessel，下文簡稱PSV)上艏側推為對象，簡要介紹了PSV艏側推的設計選型，并研究了其安裝工藝及應用難點，為日后其他類似的設計和安裝提供了借鑒和幫助。

PSV艏側推驅動方式對接

0　前言

平臺供應船(PSV)是專為石油平臺供給設計的，其最主要的功能是運輸人員物資到海上石油平臺上。某公司建造的PX-121H系列船的首制船是上海開埠以來建造的首艘PSV船。

艏側推裝置一般指裝在艏部水線以下橫向導管中的一種特殊的推進裝置，其推力的方向和大小都可改變。當船舶通過運河、水閘、狹窄航道以及進出擁擠的港口時，皆需低速航行，致使舵效降低，從而為船舶駕駛帶來了困難，而艏側推裝置的優越性正好能解決上述問題。特別是海上平臺供應船要求能在風浪中低速安全地接近目標，船舶使用艏側推裝置的目的就是為了提高操作性，滿足低速航行和靠離碼頭。對我公司而言，PSV上艏側推的應用無疑是一個全新的課題，更為麻煩的是PSV的艏側推筒體和螺旋槳是分開的，這樣給安裝增加了難度。

1　設計選型

裝有側推器的船舶在靠離碼頭時，有時甚至不用拖船，這不僅可以節省時間，而且能減少費用。側推器在工作時能隨指令迅速控制推力大小和方向，而且效率良好，該裝置不僅在運行中的效率較高，對船體所造成的附加阻力也小。

側推裝置應有足夠的浸沒深度，一般情況下螺旋槳軸線與水線的距離約為1.5倍槳葉直徑，最小不得小于槳葉直徑。過分靠近水線將使空氣進入槳內，造成效率下降。設于船艏的艏側推能夠獲得較大的轉船力矩。但太靠近船艏會在船艏附近產生環流效應，反而降低側推效果[1]。

1.1側推力計算

設計選型首先要計算所需的側推力，而側推力的大小與船型、船舶主尺度和所需承受的最大風速及海況等因素有關。

一般的方法是根據船的水線以上及以下的側面積(投影面積)來計算所需的推力。

式中：FT為所需側推力，kN； AU為船舶水線以上的側面積，m2；α為船舶水線以上的面積推力比，kN/m2； AD為船舶水線以下的側面積，m2；β為船舶水線以下的面積推力比，kN/m2。

表1為面積推力比經驗值。

表1　面積推力比經驗值[1]

本船船舶水線以上側面積為724 m2，本船船舶水線以下側面積為454 m2，如圖1所示。

圖1　船舶側面水線上下面積

本船艏側推FT=α·AU+β·AD=0×724+(100～200)×454=45 400～90 800 kN。

1.2艏側推總功率

側推裝置的總功率可按下式估算：

PT=FT/(0.147～0.165)=(45 400～90 800)/(0.147～0.165)=275～617 kW

本船所選艏側推槳直徑：2 000 mm；輸出功率：880 kW。

圖2、圖3為本船艏側推外形圖和筒體內部結構圖。

圖2　艏側推外形

圖3　艏側推筒體內部結構

1.3驅動方式

目前艏側推裝置的驅動方式主要有液壓驅動、電動機驅動兩種方式。

(1) 液壓驅動。

以液壓馬達作為驅動原動機，可驅動調距槳，但因液壓馬達可調速和反向，因此以驅動定距槳為宜。與電動機相比結構比較復雜，維修工作量大，故實船使用數量相對較少。

(2) 電動機驅動。

① 電動機驅動的定距槳側推裝置。

這種型式的機械部分結構雖較為簡單，但控制部分較為復雜。當需改變推力或方向時，需較復雜的電動機控制系統。

② 電動機驅動的調距槳側推裝置。

主要優點是使用方便、操作簡單。啟動時螺旋槳在零螺距位置。當需改變推力大小及方向時只需操縱槳葉角度。結構雖較復雜，但現在已相當成熟，使用極為廣泛。

本船所選艏側推采用電機啟動的可調螺距型式，即CPP(Controllable Pitch Propeller)。

2　安裝方案

由于設備廠家疏忽，PSV艏側推的螺旋槳不能按計劃到廠，艏側推筒體和螺旋槳即是分開的，這就給安裝造成了難度。為了不影響造船周期，不得不把筒體先和分段焊好，螺旋槳來貨晚，只能后面裝上去。那么本船艏側推主要安裝流程如圖4所示。

圖4　安裝流程圖

2.1艏側推外來件與筒體對接

首先在外來件筒體上畫好十字中心線，然后在左右舷筒體4個彎板上劃出中心線，使二者所畫線吻合。

外來件筒體加強筋與結構相對應的加強筋貼合達標，外來件筒體上端面法蘭要求水平。

艏側推外來件的筒體共設置了3個加強板，需與船體結構設置的加強板進行一一對應，船體加強板的安裝順序及焊接順序必須按要求操作。

外來件與筒體焊接時需采用多道多層施焊方法，根據焊接順序進行焊接，最大限度地減少焊接變形。艏側推外來件筒體與結構對接焊接順序如圖5所示。

圖5　艏側推外來件筒體與結構對接焊接順序

2.2艏側推組合件與分段合攏

511分段可拆構件511-DK2A-D141在組合件安裝后安裝，511分段裝配順序如圖6所示。

圖6　511分段裝配順序

511-DK2A組立結束后安裝艏側推管隧，然后散貼外板，翻身。511-DK1A組立完成后翻身反扣到511-DK2A上。

2.3安裝連接板

連接板以筒體中心十字線的交點(2 000水線和FR 96肋位線)為基點旋轉45°劃分為左右舷各4塊，加工前外側邊緣留有50 mm 余量，其余邊各留30 mm 余量，通過套料切割。圖7、圖8為連接板形狀及實船安裝圖。

圖7　連接板形狀

圖8　連接板實船安裝完工

2.4艏側推槳安裝

由于PSV艏側推的到貨時間晚，為了保證PSV的整體建造進度，艏側推筒體先和分段焊好，等螺旋槳到貨后再安裝上去。

安裝所需工具：

(1) 吊耳數個，焊接在筒體內法蘭兩側和筒體法蘭中心的上部結構上；

(2) 4 t手拉葫蘆4 件；

(3) 軟吊帶3 件；

(4) 螺栓吊耳(螺紋規格M30)。

安裝時，先在槳轂和螺旋槳單元法蘭下面系上起吊帶并用吊或起吊工具將槳吊至隧道前。系起吊帶的時候，注意不要碰壞防繩罩和反饋軸，具體情況如圖9所示。

圖9　拉入隧道前就位

然后操作手拉葫蘆，把螺旋槳水平拉進管隧，在拉入過程中注意要確保槳葉完整無缺，如圖10所示。

圖10　水平拉入

另外也可以通過安裝滾輪架將槳葉拉入管隧，如圖11所示。

圖11　安裝滾輪導架拉入方式

在螺旋槳水平拉入管隧后，在螺栓吊耳上系一個起吊扣，然后向上拉，直至螺旋槳單元成水平方向。在螺旋槳調整到合適位置以后，插入連接螺栓，通過測量槳梢和隧壁之間的間隙確定螺旋槳是否在中心位置。

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3　結語

現代化總裝造船廠之所以能夠快速生產很大程度上依靠前期的準備工作，包括圖紙的準確性和工藝的完善度，以及生產現場累積的經驗。對艏側推安裝工藝的充分研究并形成交底文件下發給生產部門，使得生產部門能少走彎路。保證了建造周期的順利。

在整個實船應用過程中不乏問題產生，比如燒焊空間位置非常狹小，安裝燒焊難度較大，對施工人員身材有要求；筒體燒焊過程修改了控制表格，燒焊時經過多次測量防止變形。在后續生產時建議：

(1) 連接板與筒體安裝的角度需嚴格控制，以免成型不美觀。

(2) 槳葉末梢與筒體之間增加保護措施，避免發生拉電弧現象。

(3) 施工人員嚴格培訓，防止發生筒體燒焊時的永久變形而影響安裝。

此項研究可作為實船上安裝的指導性文件，亦可對后續新船有個借鑒作用，同時也可使相關設備廠能夠更好地服務于船廠，船廠和配套廠共同進步，促進我們船舶配套業的發展壯大，提高我國船舶行業的整體水平。

[1]中國船舶工業總公司.船舶設計實用手冊——輪機分冊[M].北京：國防工業出版社,2002.

[2]馮小東.船用側推器設計中的幾個問題[J].廣東造船,2002(4)：13-15.

[3]陳紹綱，朱國偉，李渤仲，等.輪機工程手冊[M].北京：人民交通出版社，1992.

[4]鄭偉康.從一起故障看船舶艏側推器的安全使用與管理[J].航海技術,2005(2)：57-59.

Installation Technology Research and Application of Bow Side Thruster of PSV

LU Jun

(Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding & Offshore Engineering Design Co.，Ltd., Shanghai 200137, China)

Based on the bow side thruster of the first 4 000 DWT Platform Supply Vessel(PSV), the type selection of bow side thruster was proposed, and the installation technology and its application was researched. The conclusion provides a reference and help for other similar design and installation.

PSVBow side thrusterDrive modeButt joint

陸軍 (1983-)，女，工程師，從事船舶舾裝設計方面的工作。

U664

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