25.8 m全回转拖轮舵桨机安装工艺研究

黄昌妙　孙德一

摘 要：25.8 m拖轮首尾各安装一台全回转舵桨机，较传统的仅尾部安装舵桨机拖轮具有回转半径小、推力大等优势。受船舶线型、安装要求、浮船坞能力等条件约束，舵桨机的安装成为建造中的一个难点。本文详细介绍了该类型拖轮舵桨机安装工艺方案，以供同行们参考借鉴。

关键词：拖轮；全回转舵桨机；安装工艺

中图分类号：U664.36 文献标识码：A

The Research and Application of Installation Technology of 25.8 m C.P. Propeller Tug

HUANG Changmiao， SUN Deyi

（ Guangdong Bonny Fair Heavy Industry Ltd. Guangzhou 511258 ）

Abstract： 25.8 m tug， which rudder propellers are positioned at bow and stern of the hull each， presents the advantage of small radius of gyration and large thrust when compared with traditional tug， which rudder propeller is installed only at aft. The installation of the rudder propeller has become a complex and difficult “problem” because of the ship line， installation requirement， and the ability of floating dock etc. This paper introduces rudder propeller installation process for this kind of tug in detail， in order to provide reference for the construction of the similar tug.

Key words： Tug； Rudder propeller； Installation process

1 引言

25.8 m全回轉拖轮是由意大利知名船舶设计公司SPEC设计，由我司进行建造。该拖轮颠覆了将两个舵桨机都安装在船尾的传统，是全球首艘采用新设计理念建造的首尾各带一台全回转舵桨机的拖轮。

该轮总长25.75 m、型宽13 m、型深5.1m、设计吃水3.2 m、设计拖力55 t，具有回转半径小、侧推力大等特点，对操作空间受限制的港口和航道，能发挥其独有的优势。

2 安装难点

（1）重量大、高度高

该船采用一体式舵桨机，长3.25 m、宽3.07 m、高5.275 m、重量25 t。安装时必须由下而上安装，且要有足够高的空间操作，即从船舶底部舵桨围井孔向上拉进机舱安装，对起重设备、吊装方案等要求较高，安装较为困难。

（2）施工空间受限

因该船底部线型复杂，左、中、右各有一块呆木突出外底板，船舶布墩高度较高，且受厂区浮船坞下潜深度（下潜深度极限12.1 m）影响，船舶布墩高度不得超过3.16 m。经计算，当布墩高度为3.16 m时，首尾船底板距地面高度约为4.217 m<舵桨机高度5.275 m，故舵桨机无法直接移至舵桨围井下方，须将舵桨机倾斜拉进舱内，然后再调整安装角度，操作难度较大。

（3）安装角度要求高

该船主机轴线与船体中心线成45°夹角，舵桨机进舱后万向轴须对准主机轴线中心，故舵桨机进舱后仍需旋转45°。受空间和设备重量的影响，该工作仅能靠人力拉葫芦来完成，移动较为困难。

（4）焊接量大，变形大

因舵桨机面板与舵桨围井座面板连接采用焊接方式，而非螺栓连接，存在板厚、坡口大、施工空间小等客观实际，焊接量大，焊缝变形、焊接质量较难控制。

（5）辅助吊码多，施工量大

舵桨机在进舱和安装定位时，因无法采用吊机，只能依靠吊码、手拉葫芦人工拉移、调节，因此需要安装大量的辅助吊码配合进舱安装，存在大量的焊接、切割拆除、打磨补涂等工作，施工成本较高。

3 安装工艺研究

3.1吊装状态模拟分析

根据确定的船舶布置高度（外底板距地面3.16 m），采用计算机模型进行吊装模拟（见图1）。针对吊装过程中所需使用的吊码等工装材料进行梳理，并对工装进行优化研究，同时向现场起重操作人员进行工艺技术交底，明确吊装过程及注意事项。

3.2吊装辅助工装设计

在进行吊装状态模拟分析过程中发现，为保障作业安全、高效，舵桨机吊装时需采用以下工装进行配合吊装：

（1）移动托架工装

由于该船首尾各一台全回转舵桨机，单机重约25 t，高约5.275 m，船舶基线距船底高度设置为3.10 m，舵桨机从船底向上吊装进舱。为配合舵桨机吊装，需设计舵桨机吊装工装（该工装可重复使用），具体见图2。

（2）无码吊装夹具工装

在舵桨机吊装过程中，受吊装高度等因素影响，需借助葫芦反复旋转舵桨机，移动舵桨机进机舱。在吊装过程中需不断更换葫芦挂设吊点，故舱内需安装较多吊码，且吊码安装位置需根据吊装实际情况确定，在吊装过程中将极大影响吊装效率。吊装完成后，吊码的拆除切割、打磨工作量极大，结合船体结构形式研究设计夹具式吊装工装配合现场吊装，避免后续吊码拆除的切割、打磨作业，降低生产成本，具体见图3。

4 安装过程

4.1 安装前准备工作

（1）按照舵桨机座安装定位工艺要求，安装定位好舵桨机座，并完成焊接作业；

（2）完成轴舵系拉线报验工作，并将测量数据做好记录；

（3）在舵机舱首、尾部船体外板上分别安装4个临时吊码（外板无法安装夹具工装），配合舵桨机斜拉进舱；

（4）按设备编码，将首、尾舵桨机区分清楚，并做好首、尾标记，避免首、尾安装错误；

（5）在船台上划出船体中心线、轴系中心线，并在舵桨机与中间轴联节处做好标记，避免舵桨机安装方向错误。

4.2 安装工艺过程

先将舵桨机翻身放置于移动托架工装上（注意将舵桨机倾斜至55°），并安装固定葫芦，将工装移至舵桨围井下方，采用舱内已挂设好的葫芦及夹具工装将舵桨机斜拉进舱，具体吊装流程如下：

（1）将全回转舵桨机放置于移动工装上，受船体线型影响，吊机无法直接将工装移至船底下，采用“坦克”小车将负载舵桨机的工装托架移至船舶舵桨围井下方（见图4）；

（2）舵桨机移动到舵桨围井座下方后，采用船体外板上、机舱内挂设好的葫芦将舵桨机缓慢抬升，脱离移动工装。

继续抬升舵桨机，当舱内吊点完全受力后，松掉外板吊点处葫芦。此过程需注意缓慢提升舵桨机，避免舵桨机下端与地面碰撞，如此反复操作，直至将舵桨机完全提升成垂直状态，并拉设进机舱内（见图5）；

（3）采用舱内葫芦继续拉升舵桨机，同时根据舵桨安装角度（与船台中心线呈45°），采用挂设好的葫芦将舵桨机调整至安装位置（见图6），并做好固定措施。

5 安装精度要求

（1）轴系中心线与理论轴系中心线偏差：左右±3 mm、上下±5 mm；

（2）舵桨中心线与船体中心线的相对偏离值≤3 mm。

6 安装焊前精定位

（1）复查舱内拉线标杆位置及标杆高度等数据，重新拉设钢丝、安装校中指示器工装；

（2）调整舵桨机中间法兰盘与轴线一致，并在舵桨围井面板、主船体结构上做好洋冲标记；

（3）复测轴舵系数据，并做好记录；

（4）将自测数据重新报验船东、船检，并对装配焊前坡口等打磨情况进行报验。

7 焊接工艺要求

（1）舵桨机上端法兰面板开半U型40 mm的坡口，面板厚度为50 mm，围井基座内径为φ2 406 mm，围井筒体壁厚25 mm，舵桨机法兰面板与围井筒体焊接间隙为3 mm（见图7）；

（2）焊接前，坡口内应进行打磨除锈、除油；

（3）舵桨机与筒体连接采用双面角焊，焊角高度为14 mm，加强板需与围井座加强板对正；

（4）舵桨机下端底板与船舶外板采用对接焊，舵桨机下端封板采用M12×30不锈钢螺栓连接；

（5）舵桨机焊接变形控制措施：先焊对接缝，再焊角焊缝。应采用多层多道焊，每一层焊接完毕后，再进行下一层焊接，每层焊缝的厚度应≤5 mm，层间温度应≤150 ℃，应有双数焊工对称施焊；

（6）焊接数据监控测量，具体见表1。

安装焊接完毕后，应进行自互检，并对缺陷位置进行返修；返修完毕后应进行UT检查。

8 安装效果分析

从现场舵桨机吊装情况来看，第一台舵桨机吊装用时约6 h，第二台仅4 h就完成吊装到位。在舵桨机焊接过程中，现场采用双数焊工（2人），严格按焊接工艺及焊接顺序进行施焊，焊接主管进行焊接监控，钳工对相关数据进行测量，精度数据满足舵桨机安装精度要求，前后精度数据对比見表1。

9 结束语

本文主要论述了全球首艘采用首、尾布置全回转舵桨机的拖轮的舵桨机吊装及焊接工艺。作为我司小虎岛基地的首制拖轮，也是第一次尝试该种形式的安装工艺。从施工过程及效果来看，安装精度和焊接过程都较为顺利，船东和船检也给予了高度的评价。

通过设计无码吊装工装和托架移位工装，大大缩短了舵桨机吊装作业时间，提高吊装效率，减少吊码安装、动能等费用，为后续船的建造奠定了良好的基础。文章大部分内容是现场施工过程中总结出来的经验，工装工具也经过实践，可供同类工程参考。

参考文献

[1]黄浩. 船体工艺手册[M]. 国防工业出版社，2013.

[2]陈祝年. 焊接工程师手册[M]. 机械工业出版社，2009.

[3]陆俊岫. 船舶建造质量检验[M]. 哈尔滨工程大学出版社，1996.