船舶舵系换新修理方案

李国旗,惠 飞,张 力,刘洪令,曲爱民,王禹皓

(大连船舶重工集团长兴岛船舶工程有限公司,辽宁 大连 116318 )

某船舵叶在营运过程中丢失，船东虽已按照舵叶、舵杆的原始图纸制作了新的舵叶及舵杆并研配交验完成，但船舶进坞后，校核舵系各部分现有尺寸，实测挂舵臂处的轴承位置到上舵承位置的尺寸要小于舵杆、舵叶安装后的实际尺寸，为了能及时有效地将新舵叶、舵杆安装到位并能正常工作，根据新舵叶、舵杆组装后的实际尺寸，制定舵系修理方案。

1 勘验及修理方案的制定

1)校核船东提供的舵杆、舵叶的各部分数据与原始图纸设计的尺寸基本一致。

2)船体上挂舵臂的图纸设计尺寸为2 040 mm，实际建造后实测尺寸为2 400 mm,实测尺寸比图纸设计尺寸长了约360 mm。

3)挂舵臂上的舵销轴承脱落丢失，本体孔磨损严重，测量本体孔内径为343.2 mm和345.7 mm，同时出现偏磨以及锥孔状，若就现有状态制作安装轴承，无法保证舵系各轴承孔的同轴度及轴承与本体的有效配合度，因此需对轴承本体进行机械加工并更换新的轴承。

4)根据以上测量的各部分尺寸，无法满足将现有的舵杆、舵叶正确安装到船体上，船东提出修改舵叶尺寸以满足安装要求，但根据原始设计图纸的尺寸，若采取加长舵杆的办法，安装后会出现舵叶的下底板超出船体外底板的现象，不符合规范要求，同时还会影响舵的实际使用效果，后经与船东、船检商议，根据现有的舵杆、舵叶的实际尺寸，采用修改挂舵臂尺寸的方法来满足安装要求。

2 修理方案的实施

1)在挂舵臂底部铸钢件处两面对称焊接吊耳,用于吊运割除的部分挂舵臂。在挂舵臂右舷外板处开设工艺孔，根据舵杆、舵叶车间预装后实测的尺寸，挂舵臂需缩短400 mm，将挂舵臂外板及内部构件整体切割400 mm，A处内隔板割除，切割后将所有切口处打磨光滑,挂舵臂切割示意图如图1所示。

图1 挂舵臂切割示意图

2)将切割后的挂舵臂运至车间，加工舵销轴承本体孔，新制舵销轴承,舵销本体孔及轴承加工如图2所示，轴承材质为非金属，轴承与轴承本体过盈1.1～1.2 mm，舵系上舵承为调心滚子轴承，下舵承间隙2.0 mm，舵销安装后运转间隙约为2.5 mm，舵销轴承采用干冰包裹的方法冷冻安装，包裹时间不少于25 min，测量冷冻后的轴承外径应小于本体孔1 mm后，迅速安装到本体孔内，并压实舵销轴承，待轴承恢复至环境温度后，方可进行下一步的施工。

图2 舵销本体孔及轴承加工

3)船体上挂舵臂按给定的尺寸割去后，安装舵销到舵叶，舵杆到船体上，安装舵杆与舵叶时，需在舵杆锥体处均匀涂抹环氧树脂，舵叶与舵杆为对称双键的锥体配合，根据CB/T3427-2013《船舶舵系零部件修理和安装技术要求》(以下简称《要求》)中的5.1.4舵杆、舵叶锥体连接装配的轴向位移公式：

(1)

式中，S1为舵杆、舵叶锥体连接装配的轴向位移，mm；d1为舵杆锥体大端轴颈直径(不计护套壁厚)， mm；k1为配合的锥度。

以舵杆锥体与舵叶锥孔紧密贴合作为S1的起始点。计算舵杆、舵叶安装时最小位移S1:

根据《要求》中6.1舵销锥体连接装配轴向位移公式：

(2)

式中，S2为舵销锥体连接装配的轴向位移，mm；d2为舵销锥体大端直径(不计护套壁厚)，mm；k2为舵销锥度。

以舵销与舵销锥孔紧密贴合作为轴向位移S2的起始点。舵销安装时，计算最小位移S2：

4)舵叶舵杆及舵叶舵销的安装位移量满足给定的数值后，旋紧舵杆、舵销螺母。在螺母与舵叶的支撑平面间，应满足0.05 mm的塞尺局部插入深度不大于10 mm，插入段周长不得超过螺母周长的10%。满足要求后，安装螺母止动垫片。

5)调整舵叶，满足舵杆下舵承与舵杆在前、后、左、右4个方向的间隙差值不大于0.10 mm，选用合适的垫块将舵杆4个方向对称塞住；将修理组装后的挂臂舵安装到舵叶上，调整挂舵臂下平面到舵叶的距离为30 mm后，用3块调整垫块(30×100×300)垫平;调整舵销与舵销轴承的装配间隙，满足前、后、左、右4个方向的间隙差值不大于0.10 mm后，选用合适的垫块将舵销前、后、左、右对称塞住，舵系安装定位示意图如图3所示。

图3 舵系安装定位示意图

6)舵杆舵销安装后，固定挂舵臂下端，用背梁将其固定在挂舵臂上部外板处。

7)装配固定后，先焊接内部构件，内部构件开双面坡口，双面焊接,内部构件焊接完成后封焊挂舵臂外板。具体要求如下：①切割及焊接所涉及的板材厚度为30 mm，材质CCSD；②板材焊接时，按照相关的焊接工艺进行焊接施工；③焊接施工时风速大于2 m/s时，需采取防风措施；④环境温度低于0 ℃时，预热温度至少达到50 ℃,所有焊接区域均应保持干燥。

8)封焊工艺孔，由于背面空间封闭无法施焊，仅将焊接面开单面坡口，贴铁衬垫后再进行焊接，坡口角度及焊接衬垫装配示意图如图4所示。

9)挂舵臂外板的塞焊孔若有开裂的位置，将原焊肉刨掉后重新焊接。

图4 坡口角度及焊接衬垫装配示意图

10)焊接完成后挂舵臂焊接处光顺处理，磁粉探伤无裂纹等缺陷存在。

11)拆去所有舵系安装的辅助固定板，安装舵柄、舵机，复测舵承各部位间隙，交船检及船东检查合格后，进行舵系效用试验，满足舵机从一舷35°转至另一舷30°所需时间不大于28 s，连续实验测量不少于4次，转动时平稳无卡阻等现象。

方案经过船检、船东的认可，使得此次换新修理有了明确的作业流程和要求，在各施工人员的共同努力及船东的、船检的配合下，及时有效地完成了此次的舵系换新工程，也为今后的舵系修理提供了新的思路和方法。