浅析某型船轴系合理校中工艺

常春苗　沈建刚

摘 要：随着经济的蓬勃发展，我国船舶建造行业更加繁荣。在船舶建造中有一个重要建造工序，那就是轴系的校中，校中时需要运用合理的计算分析方法，并且运用合适的校中工艺与方法，才能保证正确校中，保证船舶建造质量。本文从船轴系合理校中工艺的国内研究谈起，以某一船型为实例，提出了其的轴系校中工艺和方法，具体包括校中前期数据计算，得出校中曲线与偏差数据，然后计算出轴承的比压和反力，校中满足规范，实现了合理校中。

关键词：船轴；校中；轴承反应力；工艺

在船舶建造过程中，轴系校中是船舶动力设备安装过程中的重要组成部分，其作用十分关键。船舶轴系校中质量的精度对民用船舶来说，直接关系到船舶安全航行性能及船员、乘客的舒适性；对军用舰船来说，直接影响到其战斗性能及船舶的隐身性能。可见，船舶轴系校中质量有着至关重要的作用。

1、国内研究情况

近年来，随着建造大型船舶的出现，对船舶轴系校中的工艺也在飞速发展。目前常见的轴系校中工艺有直线校中法、三弯矩法、负荷校中法。针对不一样型号的船舶，长短不同的轴系，选择合理的轴系校中工艺，成为当前船舶建造过程中迫切需要解决的重要课题之一。目前在轴系校中工艺研究领域较多的为动态合理校中法。国内外许多学者进行了相应的研究，一些学者建立了大型船舶推进轴系校中多点非线性弹性支承计算模型，研究轴承处负荷分布情况；而另外一些学者对中间轴承对船舶轴系力学状态影响进行了数值模拟；还有一些学者对LNG船轴系校中的船体变形进行了计算分析；一些学者还思考了非线性支撑对油船的轴系对中的影响。

2、轴系布置及基本参数

2.1轴系布置

船舶轴系主要山螺旋桨、舰轴、舰轴承、中间轴、中间轴承及主机等组成。其轴系构成包括了柴油机、短轴、中间轴、舰轴、舰管装置、舰轴密封装置、螺旋桨等。

2.2轴系基本参数

LB8250ZIC-17是主机型号；1470kW主要功率；750rpm是主转速；GWC49.54是齿轮箱的型号，大齿轮前轴承也是滚动轴承，处轴径有260mm；大齿轮前轴承也是滚动轴承，长度是80mm；大齿轮后轴承也是滚动轴承，处轴径是240mm；大齿轮后轴承也是滚动轴承，其长度是72mm；尾管后轴承直径是255mm，其长度为560mm；尾管前轴承直径220mm，长度为280mm。

2.3轴系校中条件

船舶尾轴轴系校中区域分段建造合拢完成后，应该依据计算模拟的船舶下水具体状态有着怎样的受力和变形状态，并且考虑螺旋桨所受的重力以及浮力状态，确定轴系临时对中状态，轴系校中模型如图二所示，表1列出了轴承序号及对应的支撑位置，并标注了轴承长度。

3、轴系校中计算

轴系采用合理校中方法，一般对于短轴系的船舶，先进行直线对中计算，计算在该工况下轴系的弯矩与轴承负荷，然后根据计算结果及反力影响系数进行优化，最后得到能满足所有要求的优化结果训。考虑图一所示的校中分析模型，将其简化为超静定的简支梁系统。根据弯矩的叠加原理与力的独立作用原理，考虑轴系中的轴承数n；任意截而k，其弯矩可以表示为：

式中，MRi为第i个轴承反力对截而k的弯矩，n为反力的个数；MEj表示为第j个外力对截而k的弯矩，m为外力的个数。

本文采用中国船级社审图软件compass中船舶轴系校中模块进行计算，在计算中钢的密度取7800kg/m3；海水密度取1080kg/m3；滑油密度取950kg/m3；将螺旋桨作为集中载荷考虑，在校中时模拟螺旋桨在水下状态时，需考虑浮力对螺旋桨的影响，螺旋桨集中载荷设定为螺旋桨重量的90%。通过计算得到轴系总重量为33.82KN，轴承总反力为57.21k.N，得出轴承反力影响系数、轴承偏移曲折等数据，通过列表得出轴承比压、反力计算对比值。通过对轴系强度校核，得到轴系变形位置图。

4、轴系安装工艺流程

现在船舶建造方式为分段建造、分段介拢后模式，在船舶尾部分段建造过程中，利用激光对中仪将舰轴管对正，通过照光，确定轴系中心线和舰轴管加工量，然后通过计算确定主机位置。舰轴承压装后，安装舰轴及舰密封，压装螺旋桨，进行中间轴，主机安装。在计算船舶在下水后的的漂浮状态，确定船舶尾部及轴系变形，确定进行主机和轴系高度位置参数。保证轴系在船台安装期间实现轴系介理对中状态。之后将主机，轴承，中间轴，螺旋桨对中调试，完成轴系的联接安装工作，使中间轴承的负荷在要求允许的负荷范围内。此次研究中，通过对某型船轴系采用合理校中计算，提出针对该型船的轴系校中工艺和方法，利用compass软件进行理论计算，得到该船轴系合理校中的曲折、偏差数据，并对轴承比压、反力进行计算，满足规范要求。根据轴系介理校中的理论计算方法，按照轴系安装工艺指导书对轴系安装工艺进行研究，以期为工程技术人员提供出理论参考数据。

结束语：

我国各项事业都在迅速发展，其中的船舶建造行业有着突出的发展。建造了更多的船舶，但船舶建造并不是一件容易的事情，船舶建造中有一个重要建造过程，那就是轴系的校中，如果其计算或者其他方面存在不合理的地方，很容易造成船舶低质量的问题，因此，校中时必须运用合理的计算分析方法，并运用合适的校中工艺与方法，才能保证正确校中，保证船舶建造质量。

参考文献：

[1]陈东明，任晋宇.某型船轴系合理校中工艺探讨[J].武汉交通职业学院学报，2017（2）：81-84.

[2]周瑞.基于有限元的艦船推进轴系合理校中计算方法[J].中国舰船研究，2012（3）：74-78.

[3]张敏，张广辉，刘占生.大型船舶推进轴系校中多点非线性弹性支承模型研究[J].船舶力学，2016，20（z1）：176-183.

[4]胡贤民，刘群芳，温小飞，等.基于曲线拟合算法的船舶轴系校中校核技术[J].船海工程，2017，46（4）：137-139.