一種適用于船舶軸舵系一體化安裝的新型裝備

陳 強， 顧 勝， 馬 浩， 劉 鵬， 朱 蘇， 巫江祥， 劉 營

(1.上海船舶工藝研究所，上海 200032；2.上海中船臨港船舶裝備有限公司，上海 201306)

0 引 言

在船舶建造過程中，螺旋槳和軸系的安裝一直屬于船廠的關鍵技術，其緊密依賴軸系的精確校中安裝[1]，軸系安裝精度對保障軸系、主機正常運轉具有舉足輕重的作用[2]。軸舵系包括船舶的軸系和舵葉。軸系是將主機發出的推進動力傳遞至船體的橋梁，而舵系則是船舶轉向的關鍵系統，軸舵系是較為基本、穩定、可靠、經濟、傳統的船舶動力傳動系統，大部分船舶均采用這種動力傳動方式[3]。軸舵系安裝精度直接影響船舶航行性能和使用壽命，安裝效率直接影響船臺下水周期。

船舶軸系安裝工藝過程比較復雜，在實際安裝過程中，整個軸系安裝工藝流程主要依靠人工經驗，預先在船體尾部鋼板上燒焊若干數量的吊碼用于懸掛手拉葫蘆，在安裝時利用起吊設備與模塊車將軸系運送至船體尾部，利用吊碼上的手拉葫蘆對軸系進行固定，憑借人工經驗調整手拉葫蘆受力點位置完成軸系移動與安裝。在船舶建造過程中，軸舵系安裝方式比較傳統，且工序繁雜、人工勞動強度大、生產安全性差、工作效率低，難以保證安裝精度[4]，尤其是燒焊吊碼會影響船體鋼板質量，嚴重的話會導致鋼板燒焊處力學性能發生改變。在船舶軸舵系發生故障需要更換時，維修非常不方便，且由于船舶尾部的空間比較狹小，各軸的尺寸與質量較大，安裝過程缺少有效的安裝工藝裝置，目前船舶安裝制造企業對提高船舶軸舵系的安裝效率與精度、降低人工操作強度、消除安全隱患、提高整個安裝過程的自動化需求較大，因此有必要采用新的安裝工藝對船舶軸舵系零件進行定位與安裝。

1 新型舵槳安裝裝備

1.1 第1級導軌裝置

第1級導軌裝置包括鋪設在地面上的第1級導軌，架設在導軌上的舵槳安裝動力裝置、滾動運送頂升裝置及兩者之間的連接桿，如圖1所示。

圖1 第1級導軌裝置

(1)舵槳安裝動力裝置

第1級導軌上的舵槳安裝動力裝置可對舵葉與槳葉進行定位與安裝，同時作為軸系安裝的動力裝置。該裝置包含主框架、舵葉支承機構、電控系統、行走機構、液壓電機、液壓站、同步升降油缸機構及角度調整機構等機械和電氣結構。主框架底部設置4個相同的由液壓電機驅動的行走機構，行走機構可驅動該裝置沿導軌縱向方向往復移動。每個行走機構上面均設置同步升降油缸機構，油缸底部通過螺栓組連接在行走機構上，頂部與主框架連接。主框架內部側面設置液壓站，用于提供液壓并控制液壓執行元件。主框架中間頂部設置舵葉支承機構，用于支承舵葉與槳葉。主框架頂部設置4個角度調整機構，用于調整舵葉的位置且對舵葉進行夾緊。舵安裝如圖2所示。

圖2 舵槳安裝動力裝置——舵安裝

(2)滾動運送頂升裝置

滾動運送頂升裝置包含行走輪組、支架、頂升機構及橫向調整機構等機械結構。該裝置底部兩側設置對稱行走輪組，用于支承該裝置在導軌上進行往復移動。該裝置設置頂升機構，可調整支架的高度位置。頂升機構包括2級液壓缸、活塞桿、導向桿、導向孔，2級液壓缸與導向桿固定在支架上，活塞桿端部與支架連接，導向孔固定在支架上，導向桿與導向孔為油缸活塞桿上下運動提供導向。在頂升機構同步工作時，活塞桿進行伸縮以調節支架的高度位置。在進行軸系安裝時，由2套滾動運送頂升裝置對安裝的軸系進行支承與固定，通過調整前后滾動運送頂升裝置在橫向和垂向上對軸系姿態進行調整，由舵槳安裝動力裝置提供動力，沿導軌縱向方向移動，將軸系移動至目標位置。軸安裝如圖3所示。

圖3 滾動運送頂升裝置——軸安裝

(3)第1級導軌

第1級導軌鋪設在軸孔船體尾部側的地面上，用于支承導軌上的舵槳安裝動力裝置和2套滾動運送頂升裝置，以舵槳安裝動力裝置為動力源推動軸系緩慢穿入軸孔，并通過滾動運送頂升裝置調整軸系姿態，直至軸系安裝到位。

1.2 第2級導軌裝置

第2級導軌裝置包括安裝在塢墩橫梁上的若干個支承機構、安裝在支承機構上的第2級導軌、架設在第2級導軌上的滾動運送頂升裝置、卡槽機構等若干機械機構組成，如圖4所示。在第2級導軌上的滾動運送頂升裝置由液壓缸提供動力，液壓缸支座卡在對應的卡槽臺階面上，支座與卡槽臺階面接觸處為受力部位。

圖4 第2級導軌裝置

(1)滾動運送頂升裝置

與第1級導軌上的滾動運送頂升裝置機械結構一致，只有支架高度設計不同。在軸系安裝時，對安裝的軸系進行支承與固定。

(2)支承機構

支承機構安裝在塢墩橫梁上，用于支承第2級導軌且對其位置進行調整。

(3)第2級導軌

在軸孔船體首部側的地面上布置塢墩橫梁，第2級導軌放置塢墩橫梁上，中軸線與第1級導軌對齊，并通過支承機構調整第2級導軌的水平度。在軸系穿過軸孔進入軸孔船體首部側時，將第2級導軌上的滾動運送頂升裝置推至軸系下方，通過調整該裝置的活塞桿高度，調整軸系姿態，并對軸系進行支承。以第1級導軌上的舵槳安裝動力裝置為動力源推送軸系，直至安裝完成。

2 裝備的現場安裝與拆卸

新型舵槳安裝裝備現場安裝便捷高效，拆卸簡單。在安裝時，先安裝第1級導軌，再通過起吊設備將舵槳安裝動力裝置、滾動運送頂升裝置吊裝至第1級導軌上，使用叉車將滾動運送頂升裝置安裝至第2級導軌上。在拆卸時，先通過起吊設備將第1級導軌上的舵槳安裝動力裝置及滾動運送頂升裝置吊離，再拆卸第1級導軌；先使用叉車或橫移小車根據現場實況由側面直接拆卸滾動運送頂升裝置，再拆卸第2級導軌。

3 結 語

在船舶軸系和舵葉安裝過程中，以原有設備和能力對軸系零件和舵葉的安裝需要大量吊碼，對船體存在安全隱患。新型舵槳安裝裝備結構設計合理，可對舵葉、槳葉與軸系進行安裝，具有軸舵系安裝的多功能性。通過滾動運送頂升裝置作為軸系的支點對軸系進行支承與固定，可實現對不同艦船的長軸系進行安裝，在船舶行業使用范圍廣泛。該裝備現場安裝與拆卸便捷，可為前期安裝準備及拆卸工作節省大量時間，提高安裝效率，縮短整個安裝周期。