“品都斯”輪舵系修理工藝研究

趙 華 鋒

（上海船廠船舶有限公司，上海 202164）

0 前 言

船舶舵、軸系的修理，一直作為船舶塢修的重點項目。由于設計原因、材料缺陷和使用中的海損等造成的舵系問題相對較多，修理的工程內容也多。上海船廠修船事業部近年來承接修理了多艘船舶的舵系工程，積累了一些新的經驗。

1 “品都斯”輪舵系修理工程

2008年11月20日，上海船廠船舶有限公司修船事業部承接了英國的“品都斯”輪舵系修理工程。

“品都斯”輪舵葉上部的導流體底板疲勞產生裂縫，需要更換舵葉上部的導流體70mm厚的底板，并對舵管檢查修理。該修理工程既要保證高強度厚板的焊接質量，防止產生裂縫等；又要控制修理過程中的變形，防止對舵系中心產生影響；還要考慮修船的船塢周期等因素，同時還必須滿足LR船檢的規范。通過對尾部結構、舵系圖紙等的分析，并結合以往舵系修理積累的經驗，“品都斯”輪舵系修理工程主要有以下3個主要項目：

1)該船的舵型比較特殊，按常規方法在船塢內拆卸舵葉高度不夠，無法施工。

2)在浮船塢內對舵系的重要部件焊接修理，如何控制變形，如何精確定位測量有不小的難度。

3)船東要求大過盈量安裝舵軸承，必須采用液

氮冷凍安裝，對此安裝工藝方法有待研究。

1.1 塢內拆裝舵葉

該船采用舵管式吊舵結構，舵桿、舵管直接插入舵葉內（見圖 1）。舵葉高 7.5m，舵桿下端距基線5.02m，舵管下端距基線6.05m；舵機間舵桿上端距艙室頂板為1.35m，采用吊耳和手拉葫蘆吊起高度不夠，而上一層正對舵機的是一道縱艙壁，不能開工藝孔，舵桿無法從上面拔出；拆卸舵葉必須先把舵葉放下，從舵桿下端出頭后再移出。但船塢塢墩高為1.5m。經計算，舵桿頭部距塢底為6.52m，就是將舵葉放至塢底，還差1m左右，仍然無法移出（見圖2）。

圖1 尾部舵系布置圖

該輪的姊妹船在國外修理時，采用塢外拆卸的方法，就是船在碼頭上拆舵葉，有足夠的水深把舵葉沉到水底再吊出來。而上海船廠的修船碼頭位于長江邊，一天內潮水變化大、水流湍急，在這里拆卸十分危險，無法滿足安全要求。經過研究，提出了3個新的修理方案：

1)船進塢后，在塢底開工藝孔，來滿足下舵葉。這方案也是有過先例的，但這樣做會破壞公司的重大設備，且浮船塢在水上，割開工藝孔后無法修復。

2)船進塢時不全部進入塢內，讓尾部露在水面上，進行拆舵葉。但經調查發現船塢尾部區域是工作平臺，無法安放塢墩來承受船尾部的重量。

3)船進塢后先將舵葉放至塢底，然后再進行1次沉塢作業，使舵葉與船塢一起下沉，等舵葉從舵桿下端出頭后，再將船整體前移，將舵葉吊出。此方案有可行性，但拆裝舵葉需要增加2次沉塢作業，還必須在塢底制作舵葉的臨時固定工裝等，成本高，操作難度較大。

上述3個方案都不盡人意。技術人員進一步研究后又提出，先把舵桿上提縮入舵管內，舵管下端距基線6.05m，按1.5m的塢墩高度計算，有7.55m高，比舵葉高出50mm，使舵葉從舵管下端移出成為可能。

經對塢墩的實際測量，首部高度為1.63m左右，尾部為1.41m左右。尾部高度不夠，無法吊出舵葉，如果采用墊高塢墩的方法，需要將船塢后半部的所有塢墩均勻墊高，工作量很大。

最后采用倒進塢的方法，按船塢首部塢墩高1.60m計算，還有約150mm間隙，可以拆卸舵葉（見圖3）。同時設計出了舵桿吊裝工具套在舵桿頂部，用舵桿螺母固定，把吊點降到下面，使舵桿提高1m左右，縮入舵管內，確保此方案可以實施。

2008年12月1日，“品都斯”輪按此法倒進塢后，舵葉卸放至塢底、舵桿縮入舵管后，實際測量有間隙120mm左右，終于將舵葉和舵桿等順利拆下，為該船的下一步修理工程做好了準備。

圖3 實際拆卸示意圖

1.2 焊接修理過程中的定位測量

在舵系修理中，更換70mm厚導流體底板，并直接與舵管相連，焊接時勢必會產生變形，造成舵系中心的變化，從而影響舵效。因此在施工時首先要解決測量的問題。根據《中國造船質量標準》（CB/T4000-2005）規定，對于新造的普通單軸系船只，舵、軸系中心偏差標準為4mm以內，極限為8mm。對于該輪來說，由于此次軸系沒有列入修理工程，也就沒有必要去拔軸來檢測這個偏差了。船方也認為，在航行過程中，舵系并沒有什么不良癥狀，因此，可以認為修理前的舵系中心是準確的，只要控制修理前、后的舵系中心變化在允許的范圍內，就是合格的。

舵系常規的測量采用拉線法（見圖4），拉線法簡單直觀，在拆卸舵系部件后，在舵系上下各設置拉線支架，在中間放鋼絲，然后根據原來舵機中心、舵管軸承中心以及舵系密封中心把鋼絲調整好，作為舵系中心基準。在施工過程中，定時派人利用基準鋼絲對舵管的變形情況進行測量，配合對焊接工藝的調整來確保對變形量的控制。

拉線法的缺點有：第 1，鋼絲固定在支架上，施工需要割板、吊運等，很容易碰到支架，一旦支架發生變形，原來找準的中心基準也就丟失了；第2，用鋼絲測量，需要測量人員到舵機間和舵管下進行，測量地點分散，勞動強度高；第 3，測量鋼絲一般采用卡鉗測量，其測量精度與操作人員的技能水平高低有直接關系，且卡鉗測量方法不夠直觀，船方不太認可。

采用望光法也可以進行定位測量，但需要采用專用的精度較高的望光儀，經研究后認為，相對軸系而言，舵系的精度要求低一些，使用激光經緯儀，其測量精度應該可以滿足舵系測量的要求，只是經緯儀平時都是安裝在三腳架上在水平狀態下使用。而舵系測量需要在垂直狀態下進行，技術人員設計了1個經緯儀專用支架（見圖5），該支架與經緯儀連接，并能夠進行中心粗調；粗調后，再利用經緯儀自帶的調節機構進行精調，使經緯儀達到精確定位的目的。技術人員在舵機中心、舵管軸承中心以及舵系密封中心分別安裝望光十字中心靶，然后調整經緯儀，使得各中心點與經緯儀光軸中心處于同一直線上，然后鎖定經緯儀的位置，此時經緯儀的光軸中心即可作為舵系基準中心。在施工過程中定時派人檢測舵管軸承中心的偏差，為焊接施工提供依據，從而確保了施工質量。

圖4 舵系拉線定位測量圖

圖5 舵系望光定位測量圖

采用望光法很好地克服了拉線法存在的缺點，牢牢控制整個施工過程中的變形情況，使船方和船檢都樂意接受。

1.3 超低溫介質冷凍安裝軸承

舵管軸承已經磨損，需要換新。舵管軸承材料為錫青銅，尺寸Φ635mm×520mm，安裝過盈量為0.6mm。常規安裝舵系銅軸承的過盈量為0.2mm左右，可以采用干冰冷凍安裝；對于大過盈，必須采用溫度更低的液氮來冷凍。

由于液氮為-190℃多的超低溫物質，低溫會使金屬脆裂。在軸承安裝過程中，如果容器碎裂或者吊裝工具斷裂、銅軸承摔碎，會造成安全事故。

經過研究，技術人員采用了可用于液化天然氣（-162℃）和液氮（-196℃）設備的含鎳量達到9%的不銹鋼——0Cr18Ni9Ti（304），制作專用安裝工具（見圖6）。容器采用雙層結構，既能提高保溫性；又提高安全性。吊架上配支撐木板，既能防止吊裝過程中軸承搖晃，又不會損傷軸承內孔。可拆式吊耳是為了套裝支撐木板而設計的，因為吊耳是軸承冷凍后，吊裝時才使用的，因此只需用普通材料制作。采用此工具順利地完成了舵管軸承的冷凍安裝。

圖6 舵管軸承冷凍安裝工具

“品都斯”輪舵管修理焊接結束，經過定位后舵系測量，舵管中心向前偏 0.70mm，向右偏0.20mm。這是相當完美的結果。船東認為無需鏜孔可以直接安裝。出塢后，操舵校試合格，船東對質量非常滿意，于2009年3月12日順利出廠。

2 結 語

在“品都斯”輪舵系修理中，公司首次采用望光專用支架，用普通的激光經緯儀進行了舵系的垂直望光，可以應用于今后的一些垂直望光定位工作中。采用罐裝液氮冷凍安裝軸承冷凍速度快，效率高；而且罐裝液氮可以常備、隨用隨取，用完了更換鋼罐，使用方便。

[1]CB/T 4000-2005，中國造船質量標準[S].

[2]CB/T 3424～3429-92，船舶舵系修理技術標準[S].

[3]《機械設計手冊》聯合編寫組. 機械設計手冊[M]. 北京：化學工業出版社，1982.