一种适用于船舶轴舵系一体化安装的新型装备

陈 强， 顾 胜， 马 浩， 刘 鹏， 朱 苏， 巫江祥， 刘 营

(1.上海船舶工艺研究所，上海 200032；2.上海中船临港船舶装备有限公司，上海 201306)

0 引 言

在船舶建造过程中，螺旋桨和轴系的安装一直属于船厂的关键技术，其紧密依赖轴系的精确校中安装[1]，轴系安装精度对保障轴系、主机正常运转具有举足轻重的作用[2]。轴舵系包括船舶的轴系和舵叶。轴系是将主机发出的推进动力传递至船体的桥梁，而舵系则是船舶转向的关键系统，轴舵系是较为基本、稳定、可靠、经济、传统的船舶动力传动系统，大部分船舶均采用这种动力传动方式[3]。轴舵系安装精度直接影响船舶航行性能和使用寿命，安装效率直接影响船台下水周期。

船舶轴系安装工艺过程比较复杂，在实际安装过程中，整个轴系安装工艺流程主要依靠人工经验，预先在船体尾部钢板上烧焊若干数量的吊码用于悬挂手拉葫芦，在安装时利用起吊设备与模块车将轴系运送至船体尾部，利用吊码上的手拉葫芦对轴系进行固定，凭借人工经验调整手拉葫芦受力点位置完成轴系移动与安装。在船舶建造过程中，轴舵系安装方式比较传统，且工序繁杂、人工劳动强度大、生产安全性差、工作效率低，难以保证安装精度[4]，尤其是烧焊吊码会影响船体钢板质量，严重的话会导致钢板烧焊处力学性能发生改变。在船舶轴舵系发生故障需要更换时，维修非常不方便，且由于船舶尾部的空间比较狭小，各轴的尺寸与质量较大，安装过程缺少有效的安装工艺装置，目前船舶安装制造企业对提高船舶轴舵系的安装效率与精度、降低人工操作强度、消除安全隐患、提高整个安装过程的自动化需求较大，因此有必要采用新的安装工艺对船舶轴舵系零件进行定位与安装。

1 新型舵桨安装装备

1.1 第1级导轨装置

第1级导轨装置包括铺设在地面上的第1级导轨，架设在导轨上的舵桨安装动力装置、滚动运送顶升装置及两者之间的连接杆，如图1所示。

图1 第1级导轨装置

(1)舵桨安装动力装置

第1级导轨上的舵桨安装动力装置可对舵叶与桨叶进行定位与安装，同时作为轴系安装的动力装置。该装置包含主框架、舵叶支承机构、电控系统、行走机构、液压电机、液压站、同步升降油缸机构及角度调整机构等机械和电气结构。主框架底部设置4个相同的由液压电机驱动的行走机构，行走机构可驱动该装置沿导轨纵向方向往复移动。每个行走机构上面均设置同步升降油缸机构，油缸底部通过螺栓组连接在行走机构上，顶部与主框架连接。主框架内部侧面设置液压站，用于提供液压并控制液压执行元件。主框架中间顶部设置舵叶支承机构，用于支承舵叶与桨叶。主框架顶部设置4个角度调整机构，用于调整舵叶的位置且对舵叶进行夹紧。舵安装如图2所示。

图2 舵桨安装动力装置——舵安装

(2)滚动运送顶升装置

滚动运送顶升装置包含行走轮组、支架、顶升机构及横向调整机构等机械结构。该装置底部两侧设置对称行走轮组，用于支承该装置在导轨上进行往复移动。该装置设置顶升机构，可调整支架的高度位置。顶升机构包括2级液压缸、活塞杆、导向杆、导向孔，2级液压缸与导向杆固定在支架上，活塞杆端部与支架连接，导向孔固定在支架上，导向杆与导向孔为油缸活塞杆上下运动提供导向。在顶升机构同步工作时，活塞杆进行伸缩以调节支架的高度位置。在进行轴系安装时，由2套滚动运送顶升装置对安装的轴系进行支承与固定，通过调整前后滚动运送顶升装置在横向和垂向上对轴系姿态进行调整，由舵桨安装动力装置提供动力，沿导轨纵向方向移动，将轴系移动至目标位置。轴安装如图3所示。

图3 滚动运送顶升装置——轴安装

(3)第1级导轨

第1级导轨铺设在轴孔船体尾部侧的地面上，用于支承导轨上的舵桨安装动力装置和2套滚动运送顶升装置，以舵桨安装动力装置为动力源推动轴系缓慢穿入轴孔，并通过滚动运送顶升装置调整轴系姿态，直至轴系安装到位。

1.2 第2级导轨装置

第2级导轨装置包括安装在坞墩横梁上的若干个支承机构、安装在支承机构上的第2级导轨、架设在第2级导轨上的滚动运送顶升装置、卡槽机构等若干机械机构组成，如图4所示。在第2级导轨上的滚动运送顶升装置由液压缸提供动力，液压缸支座卡在对应的卡槽台阶面上，支座与卡槽台阶面接触处为受力部位。

图4 第2级导轨装置

(1)滚动运送顶升装置

与第1级导轨上的滚动运送顶升装置机械结构一致，只有支架高度设计不同。在轴系安装时，对安装的轴系进行支承与固定。

(2)支承机构

支承机构安装在坞墩横梁上，用于支承第2级导轨且对其位置进行调整。

(3)第2级导轨

在轴孔船体首部侧的地面上布置坞墩横梁，第2级导轨放置坞墩横梁上，中轴线与第1级导轨对齐，并通过支承机构调整第2级导轨的水平度。在轴系穿过轴孔进入轴孔船体首部侧时，将第2级导轨上的滚动运送顶升装置推至轴系下方，通过调整该装置的活塞杆高度，调整轴系姿态，并对轴系进行支承。以第1级导轨上的舵桨安装动力装置为动力源推送轴系，直至安装完成。

2 装备的现场安装与拆卸

新型舵桨安装装备现场安装便捷高效，拆卸简单。在安装时，先安装第1级导轨，再通过起吊设备将舵桨安装动力装置、滚动运送顶升装置吊装至第1级导轨上，使用叉车将滚动运送顶升装置安装至第2级导轨上。在拆卸时，先通过起吊设备将第1级导轨上的舵桨安装动力装置及滚动运送顶升装置吊离，再拆卸第1级导轨；先使用叉车或横移小车根据现场实况由侧面直接拆卸滚动运送顶升装置，再拆卸第2级导轨。

3 结 语

在船舶轴系和舵叶安装过程中，以原有设备和能力对轴系零件和舵叶的安装需要大量吊码，对船体存在安全隐患。新型舵桨安装装备结构设计合理，可对舵叶、桨叶与轴系进行安装，具有轴舵系安装的多功能性。通过滚动运送顶升装置作为轴系的支点对轴系进行支承与固定，可实现对不同舰船的长轴系进行安装，在船舶行业使用范围广泛。该装备现场安装与拆卸便捷，可为前期安装准备及拆卸工作节省大量时间，提高安装效率，缩短整个安装周期。