PSV艏侧推安装工艺研究与应用

陆　军

(上海外高桥造船海洋工程设计有限公司， 上海 200137)



PSV艏侧推安装工艺研究与应用

陆军

(上海外高桥造船海洋工程设计有限公司， 上海 200137)

以某公司首制4 000 DWT平台供应船(Platform Supply Vessel，下文简称PSV)上艏侧推为对象，简要介绍了PSV艏侧推的设计选型，并研究了其安装工艺及应用难点，为日后其他类似的设计和安装提供了借鉴和帮助。

PSV艏侧推驱动方式对接

0　前言

平台供应船(PSV)是专为石油平台供给设计的，其最主要的功能是运输人员物资到海上石油平台上。某公司建造的PX-121H系列船的首制船是上海开埠以来建造的首艘PSV船。

艏侧推装置一般指装在艏部水线以下横向导管中的一种特殊的推进装置，其推力的方向和大小都可改变。当船舶通过运河、水闸、狭窄航道以及进出拥挤的港口时，皆需低速航行，致使舵效降低，从而为船舶驾驶带来了困难，而艏侧推装置的优越性正好能解决上述问题。特别是海上平台供应船要求能在风浪中低速安全地接近目标，船舶使用艏侧推装置的目的就是为了提高操作性，满足低速航行和靠离码头。对我公司而言，PSV上艏侧推的应用无疑是一个全新的课题，更为麻烦的是PSV的艏侧推筒体和螺旋桨是分开的，这样给安装增加了难度。

1　设计选型

装有侧推器的船舶在靠离码头时，有时甚至不用拖船，这不仅可以节省时间，而且能减少费用。侧推器在工作时能随指令迅速控制推力大小和方向，而且效率良好，该装置不仅在运行中的效率较高，对船体所造成的附加阻力也小。

侧推装置应有足够的浸没深度，一般情况下螺旋桨轴线与水线的距离约为1.5倍桨叶直径，最小不得小于桨叶直径。过分靠近水线将使空气进入桨内，造成效率下降。设于船艏的艏侧推能够获得较大的转船力矩。但太靠近船艏会在船艏附近产生环流效应，反而降低侧推效果[1]。

1.1侧推力计算

设计选型首先要计算所需的侧推力，而侧推力的大小与船型、船舶主尺度和所需承受的最大风速及海况等因素有关。

一般的方法是根据船的水线以上及以下的侧面积(投影面积)来计算所需的推力。

式中：FT为所需侧推力，kN； AU为船舶水线以上的侧面积，m2；α为船舶水线以上的面积推力比，kN/m2； AD为船舶水线以下的侧面积，m2；β为船舶水线以下的面积推力比，kN/m2。

表1为面积推力比经验值。

表1　面积推力比经验值[1]

本船船舶水线以上侧面积为724 m2，本船船舶水线以下侧面积为454 m2，如图1所示。

图1　船舶侧面水线上下面积

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

1.2艏侧推总功率

侧推装置的总功率可按下式估算：

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

本船所选艏侧推桨直径：2 000 mm；输出功率：880 kW。

图2、图3为本船艏侧推外形图和筒体内部结构图。

图2　艏侧推外形

图3　艏侧推筒体内部结构

1.3驱动方式

目前艏侧推装置的驱动方式主要有液压驱动、电动机驱动两种方式。

(1) 液压驱动。

以液压马达作为驱动原动机，可驱动调距桨，但因液压马达可调速和反向，因此以驱动定距桨为宜。与电动机相比结构比较复杂，维修工作量大，故实船使用数量相对较少。

(2) 电动机驱动。

① 电动机驱动的定距桨侧推装置。

这种型式的机械部分结构虽较为简单，但控制部分较为复杂。当需改变推力或方向时，需较复杂的电动机控制系统。

② 电动机驱动的调距桨侧推装置。

主要优点是使用方便、操作简单。启动时螺旋桨在零螺距位置。当需改变推力大小及方向时只需操纵桨叶角度。结构虽较复杂，但现在已相当成熟，使用极为广泛。

本船所选艏侧推采用电机启动的可调螺距型式，即CPP(Controllable Pitch Propeller)。

2　安装方案

由于设备厂家疏忽，PSV艏侧推的螺旋桨不能按计划到厂，艏侧推筒体和螺旋桨即是分开的，这就给安装造成了难度。为了不影响造船周期，不得不把筒体先和分段焊好，螺旋桨来货晚，只能后面装上去。那么本船艏侧推主要安装流程如图4所示。

图4　安装流程图

2.1艏侧推外来件与筒体对接

首先在外来件筒体上画好十字中心线，然后在左右舷筒体4个弯板上划出中心线，使二者所画线吻合。

外来件筒体加强筋与结构相对应的加强筋贴合达标，外来件筒体上端面法兰要求水平。

艏侧推外来件的筒体共设置了3个加强板，需与船体结构设置的加强板进行一一对应，船体加强板的安装顺序及焊接顺序必须按要求操作。

外来件与筒体焊接时需采用多道多层施焊方法，根据焊接顺序进行焊接，最大限度地减少焊接变形。艏侧推外来件筒体与结构对接焊接顺序如图5所示。

图5　艏侧推外来件筒体与结构对接焊接顺序

2.2艏侧推组合件与分段合拢

511分段可拆构件511-DK2A-D141在组合件安装后安装，511分段装配顺序如图6所示。

图6　511分段装配顺序

511-DK2A组立结束后安装艏侧推管隧，然后散贴外板，翻身。511-DK1A组立完成后翻身反扣到511-DK2A上。

2.3安装连接板

连接板以筒体中心十字线的交点(2 000水线和FR 96肋位线)为基点旋转45°划分为左右舷各4块，加工前外侧边缘留有50 mm 余量，其余边各留30 mm 余量，通过套料切割。图7、图8为连接板形状及实船安装图。

图7　连接板形状

图8　连接板实船安装完工

2.4艏侧推桨安装

由于PSV艏侧推的到货时间晚，为了保证PSV的整体建造进度，艏侧推筒体先和分段焊好，等螺旋桨到货后再安装上去。

安装所需工具：

(1) 吊耳数个，焊接在筒体内法兰两侧和筒体法兰中心的上部结构上；

(2) 4 t手拉葫芦4 件；

(3) 软吊带3 件；

(4) 螺栓吊耳(螺纹规格M30)。

安装时，先在桨毂和螺旋桨单元法兰下面系上起吊带并用吊或起吊工具将桨吊至隧道前。系起吊带的时候，注意不要碰坏防绳罩和反馈轴，具体情况如图9所示。

图9　拉入隧道前就位

然后操作手拉葫芦，把螺旋桨水平拉进管隧，在拉入过程中注意要确保桨叶完整无缺，如图10所示。

图10　水平拉入

另外也可以通过安装滚轮架将桨叶拉入管隧，如图11所示。

图11　安装滚轮导架拉入方式

在螺旋桨水平拉入管隧后，在螺栓吊耳上系一个起吊扣，然后向上拉，直至螺旋桨单元成水平方向。在螺旋桨调整到合适位置以后，插入连接螺栓，通过测量桨梢和隧壁之间的间隙确定螺旋桨是否在中心位置。

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3　结语

现代化总装造船厂之所以能够快速生产很大程度上依靠前期的准备工作，包括图纸的准确性和工艺的完善度，以及生产现场累积的经验。对艏侧推安装工艺的充分研究并形成交底文件下发给生产部门，使得生产部门能少走弯路。保证了建造周期的顺利。

在整个实船应用过程中不乏问题产生，比如烧焊空间位置非常狭小，安装烧焊难度较大，对施工人员身材有要求；筒体烧焊过程修改了控制表格，烧焊时经过多次测量防止变形。在后续生产时建议：

(1) 连接板与筒体安装的角度需严格控制，以免成型不美观。

(2) 桨叶末梢与筒体之间增加保护措施，避免发生拉电弧现象。

(3) 施工人员严格培训，防止发生筒体烧焊时的永久变形而影响安装。

此项研究可作为实船上安装的指导性文件，亦可对后续新船有个借鉴作用，同时也可使相关设备厂能够更好地服务于船厂，船厂和配套厂共同进步，促进我们船舶配套业的发展壮大，提高我国船舶行业的整体水平。

[1]中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册——轮机分册[M].北京：国防工业出版社,2002.

[2]冯小东.船用侧推器设计中的几个问题[J].广东造船,2002(4)：13-15.

[3]陈绍纲，朱国伟，李渤仲，等.轮机工程手册[M].北京：人民交通出版社，1992.

[4]郑伟康.从一起故障看船舶艏侧推器的安全使用与管理[J].航海技术,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

陆军 (1983-)，女，工程师，从事船舶舾装设计方面的工作。

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