軸舵系照光找中工藝流程優化

徐鎮鎮， 劉 皓

(江南造船(集團)有限責任公司， 上海 201913)

0 引 言

在船舶建造過程中，軸舵系、主動力系統的安裝和調試工作一直屬于船廠的核心工作。照光是軸舵系施工開始的標志，軸舵系照光找中又被稱為船體照光，是一項要求非常高的技術性工作。作為船舶在船塢或船臺建造階段最重要的一個生產節點，軸舵系照光找中施工具有連續性、不可逆性，以及精度要求高、易發生生產質量事故造成重大損失等特點。因此，軸舵系照光找中施工質量的好壞，不僅關系到軸舵系、主動力系統安裝工作能否正常開展及船舶在海上安全航行的情況，還關系到船廠的核心資源 ——船塢或船臺的周轉率。

目前，國內大多數船廠在軸舵系照光找中方面的工藝還一直沿用先激光、再拉線、最后望光的方法。隨著造船技術的不斷進步，船舶建造速度不斷加快，世界各大船廠均以減少船舶建造周期和提高建造質量為目標，對船舶建造方法進行改革與創新，產生很多先進造船工法，大幅度提高船舶建造質量和生產效率。

經過多年軸舵系照光找中工藝優化和技術革新，開創性地將原來的軸舵系照光找中的拉線環節取消，工藝方法和技術的先進性與優越性日益顯現。

1 軸舵系照光找中的條件

為達到良好的施工效果，符合船舶的建造標準，保證船舶軸舵系、主動力系統施工精確無誤，軸舵系照光找中應具備如下條件：

(1) 軸舵系照光找中前，船廠需要保證船體狀態，盡量減少船體搭載、火工、強度試驗等的影響。因此，機艙前壁往后至艉部主甲板以下的全部船體結構焊接及火工矯正和上述區域的雙層底密性試驗，包括尾軸管冷卻水艙及雙層底艙的密性試驗必須結束。

(2) 楞木布置符合工藝圖紙要求，機艙前壁至艉部主甲板區域所有的臨時支撐與拉撐全部拆除結束，船體變形趨于穩定，船體呈現自由穩定狀態。

(3) 軸舵系照光找中工作一般在晚間或陰雨天船體不受陽光曝曬及溫度無急劇變化情況下進行，以避免船體變形影響軸舵系中心線的正確性。

(4) 在軸舵系照光找中的過程中，振動作業與有嚴重噪聲干擾的作業應停止。較大的噪聲會影響施工人員在施工過程中正常的信息傳遞和相互交流，劇烈的振動會引起船體抖動影響測量數據的準確性。

2 軸舵系照光前準備工作

在艉部區域的臨時支撐拆除后，搭設軸舵系照光找中和后續軸舵系鏜孔施工用的操作平臺。為便于施工的順利進行和確保施工人員的人身安全，在機艙底層、尾軸管前后端、舵機房及操作平臺上放置照明設施。

如圖1所示，在掛舵臂后端和主機凹坑前端設置軸系中心線艉部基準A和艏部基準G，在尾軸管內部安裝照光靶B和C，在掛舵臂和舵承基座內部安裝照光靶a、b、c、d、e。在艉部基準A后面設置準直望遠鏡架設平臺和照光人員操作平臺。艉部基準A和上述2個平臺必須相對獨立，與周圍平臺不連接在一起，避免人員走動引起準直望遠鏡平臺和艉部基準A抖動，影響照光數據的準確性。

圖1 照光基準和照光靶布置

如圖2所示，在尾軸管前端面、舵銷下端面、舵鈕上端面及舵承基座上端面定位燒焊校鏜排用的工藝調整螺釘。

在工裝準備方面，優化后的軸舵系照光施工時需要準備全站儀2套、激光經緯儀1套、準直望遠鏡 1套及常用卷尺、內徑千分尺等工具，比傳統的軸舵系照光多出1套全站儀和1套激光經緯儀，省略線錘、19 #琴鋼絲、等腰三角板、拉力計等工具和易耗品。

圖2 工藝調整螺釘定位示例

3 軸舵系理論中心線勘測

用全站儀測量出船體基線，并根據工藝圖紙中船體基線至軸系中心線的理論高度，將船體基線駁至艉部基準A的靶心[1]。圖3為軸舵系理論中心線勘測示例。

圖3 軸舵系理論中心線勘測示例

在機艙內主機凹坑中心線上架設1套全站儀，操作全站儀使其發出的激光束水平通過艉部基準A的靶心，然后將全站儀翻轉180°，使其發出的激光束通過艏部基準G的靶心，此時兩者的靶心所連接成的直線即為軸系理論中心線。當軸系理論中心線確定后，在測量尾軸管內壁鏜削裕量時，若發現一側鏜削裕量較少或者沒有，須整體調整艉部基準A和艏部基準G，左右允許調整范圍在7 mm以內，上下允許調整范圍在10 mm以內[2]。

用全站儀在船體基線上找到0 #肋位處的位置，并用激光反射貼片標記該點，該點即為舵系基點。在準直望遠鏡平臺上架設望遠鏡，以艉部基準A和艏部基準G的靶心為基準，校對準直望遠鏡，使其十字中心與兩者的靶心重合，即3點都在軸系理論中心線上。將激光經緯儀架設在0 #肋位處，與船體基線垂直，使其發出的激光束照射到激光反射貼片的十字中心上，然后將激光經緯儀翻轉180°，此時激光經緯儀發出的激光束即為舵系理論中心線。

4 數據測量

4.1 軸舵系相交度測量

如圖4所示，用激光經緯儀發出的激光束校調安裝在掛舵臂和舵承基座中的照光靶，使激光束穿過所有照光靶的靶心。將貼有激光反射貼片的鋼直尺微微傾斜一定角度，放置在激光經緯儀的正上方，使其發出的激光束照射在鋼直尺上。手電筒照亮鋼直尺上的激光反射貼片，移動鋼直尺使激光反射貼片的十字中心與準直望遠鏡的十字中心在一條直線上，讀取鋼直尺上的距離數值，該數值即為軸舵系的相交度數值。若該數值大于6 mm，則根據軸舵系鏜削裕量情況適當調整，以滿足工藝規范要求。

4.2 軸系鏜削裕量測量

操縱放置在機艙主機凹坑處的全站儀(見圖3)，使其水平激光束照射在艏部基準G的靶心，然后將全站儀翻轉180°，使其激光束先后照射在放置于尾軸管前后端的鋼直尺上，測量并記錄尾軸管內孔壁至鋼直尺上激光點的距離，并計算尾軸管前后端內孔的鏜孔裕量。根據工藝圖紙中主機飛輪端顯示的位置，再次操作全站儀，以主機飛輪端為坐標點，將激光束分別照射到放置于尾軸管前后端的鋼直尺上，測量出尾軸管前后端至主機飛輪端的實際距離，并與工藝圖紙理論數據相比較，得出尾軸管前后端的實際鏜削裕量。

4.3 舵系鏜削裕量測量

將架設在0 #號肋位上的激光經緯儀翻轉180°(見圖3)，激光束垂直向上照射，分別測量舵鈕、舵銷上下端面內壁至鋼直尺上激光點的距離，并計算舵鈕、舵銷上下端面的鏜削裕量。測量結束后，用計量過的30 m卷尺分別測量舵承基座至舵鈕、舵銷上下端面的距離，根據測量數據確定舵鈕、舵銷上下端面和舵承基座上端面的鏜削裕量。

圖4 軸舵系相交度測量示例

4.4 中間軸承基座位置和高度測量

架設在機艙內主機凹坑處的全站儀水平發出激光束(見圖3)，通過艏部基準G的靶心，然后將全站儀翻轉180°，使其發出的激光束通過艉部基準A的靶心。先測量中間軸承上端面至水平向艉部發射激光束的距離，再測量主機飛輪端至中間軸承基座的前后距離，最后測量中間軸承基座前后中線與激光束所代表的軸系中心線的左右偏差。上述數據測量結束就可確定中間軸承基座的位置和焊接墊片的厚度。

4.5 主機環氧厚度測量

以艏部基準G的靶心為基準，分別測量主機凹坑左右兩側與艏部、舯部、艉部等3處的實際距離，并將實測距離與理論距離相比較，得出主機環氧厚度。

5 軸舵系望光

5.1 軸系望光

用調整后與軸系中心線在一條直線上的準直望遠鏡，分別校調安裝于尾軸管內孔前后端的照光靶B、C，通過望遠鏡望光，最終實現望遠鏡的十字中心與照光靶B、C的靶心都在一條直線上[3]。

5.2 舵系望光

將準直望遠鏡放置在照光靶e內，以0 #號肋位處激光反射貼片的十字中心為基準，分別精確校調照光靶a、b、c、d的靶心，使其靶心都在一條直線上[3]。

5.3 劃刻軸舵系鏜削基準

軸舵系望光結束后，撤除照光靶，用帶劃針的圓規在尾軸管前端面、舵銷下端面、舵鈕上端面及舵承基座上端面分別劃刻鏜削校調圓和檢查圓，用內徑千分尺測量芯棒至工藝調整螺釘的距離。

6 結 語

軸系是船舶動力源的重要組成部分，舵系是操縱船舶改變航向的系統，其性能直接關系到船舶在海上能否正常航行。隨著船舶生產技術的不斷升級和船舶載重噸位的不斷增大，以超長軸舵系為代表的超大型集裝箱船、超大型礦砂船、大型客滾船和超大型液化氣船在軸舵系照光找中時，傳統拉線法已無法滿足當前船舶建造精度的需求。在不改變原來工藝基礎的前提條件下，對軸舵系照光找中工藝流程進行優化，使用先進的激光設備取代傳統的拉線工具，利用先進的數字造船技術提高軸舵系安裝質量和安裝效率，為軸舵系照光找中提供一種新的工藝方法。