一艘舵系受損船修理技術的研究

2018-08-03 06:20:18劉二成張軍鎖

中國修船 2018年4期

邱濤，陳曦，劉二成，張軍鎖

(山海關船舶重工有限責任公司，河北秦皇島 066206)

舵系是影響船舶的操作性能和正常航行最主要的設備之一。[1]如果營運船舶的舵系出現了各種各樣的問題，其后果將會是災難性的。某遠洋船在航行中舵葉發生碰撞，舵桿肉眼可見已經嚴重扭曲變形，只能靠港修理。本文以該船舵系修理為實例，對該船舵系的修理工藝和方案的制定進行研究，對原有的工藝進行適當改進，成功的滿足了修理船期和修理質量的雙重需要，也為以后的船舶舵系修理提供參考。

1 修理方案的選擇和施工流程

該船舵機由Kawasaki公司于2015年生產，半懸掛舵，舵桿和舵葉的連接方式為鍵連接和液壓連接混合形式，上舵承為平面止推滑動軸承，舵桿套和舵銷套均為高分子材料。舵桿質量9 t，舵葉質量35 t。由于操作失誤導致舵系發生故障，通過轉舵試驗發現舵柄0°，舵葉實際已達右舵18.5°；且轉舵時舵機出現極大的噪聲和振動。通過分析與研究決定采取下列措施給予修理。

1.1 水下檢驗

經過水下檢驗確認舵葉本體沒有裂縫和明顯變形，排出舵葉的結構修理工程。

1.2 漂浮狀態下舵機及舵桿拆卸

1.2.1 舵機拆卸，損傷程度檢查

1)先將舵機底座螺栓做好記號，將螺栓全部拆除。

2)利用倒鏈將舵機移位，放在預制好的托架上。

3)現場將舵機解體，抽出柱塞，經檢查柱塞表面、油封和缸套內沒有明顯損傷。

4)將柱塞吊運回車間，在車床上架好、調平，用千分表測量其彎曲度。發現最大彎曲為6.7 mm，該柱塞桿需要翻新修理。

1.2.2 舵桿拆卸，損傷程度檢查

1)水上保舵。搭設倒掛腳手架，將舵葉與船體結構焊接成一體，保證在舵柄和舵桿抽出后舵葉固定在原位。

2)拆卸舵柄。根據說明書數據，舵柄的正常拆卸質量應為138.1 t，實際施工中，利用預制好的專用工裝，電動液壓泵和3個100 t液壓油頂，配合加熱1 h后，舵柄成功拆卸，檢查后發現鍵及鍵槽位置有明顯拉痕，并且舵桿上端已經發生彎曲。如圖1所示。

圖1 舵桿上端彎曲現狀圖

1.2.3 拆卸舵桿

根據說明書數據，舵桿的正常拆卸壓力應為3 800.146 kN，實際施工中，我們利用電動液壓泵和4個100 t液壓油頂，配合加熱1 h后，舵桿拆卸成功。

1.3 舵機的修理

舵機柱塞桿最大彎曲為6.7 mm，故采用冷彎、噴涂、光車的流程進行翻新修復，由于柱塞桿的尺寸小，較易修復。

1.4 舵桿的檢查及修復

1)測量。舵桿總質量7 t、長7 m，利用10 m車床將舵桿兩端固定，用千分表分別將兩端調整對零。然后在舵桿上每隔0.6 m選取1個點，共13個點測量彎曲度。如圖2所示。

圖2 彎曲狀態圖

2)校直。根據彎曲狀態圖找出校直支點和壓力點后，利用水壓機壓力施壓2次，舵桿基本校直。

3)退火。通過冷壓的舵桿具有很大的內應力，為避免在使用中發生反彈，必須用退火的方式去除應力。采用600 ℃的退火溫度，以75 ℃/h均勻升溫，當溫度達到600 ℃時保溫2 h，保溫結束隨爐冷卻。當工件恢復到常溫后再次測量，未發現明顯變形。

4)補焊光車。將舵桿在車床上再次檢查變形量，在舵桿的配合位進行適當的補焊，之后等待舵承孔和舵葉修復完工后，按照舵承孔和舵葉上錐孔的尺寸進行光車。

1.5 進塢后拆除舵葉

1.5.1 工具準備

該舵葉質量35 t，高10 m。使用工具：卷揚機2臺，大型滑輪組2組，手拉式倒鏈2個。在船體和舵葉本體上，將吊裝時專用的吊耳焊接好，之后對其進行探傷試驗。

1.5.2 拆除

首先將兩個大型滑輪組固定在舵葉左右位置，將舵葉與卷揚機利用事先焊接好的吊耳相連接。然后將兩個手拉式倒鏈固定在舵葉前后位置，與舵葉上的吊耳連接。接下來將之前用來封舵的工具割除，之后同時控制兩側卷揚機慢慢將舵葉落下，并通過前后兩端的手拉式倒鏈隨時調整舵葉的角度，待下舵銷完全脫離之后，利用50 t門機將舵葉吊移上岸。見圖3。

圖3 舵葉拆卸圖

1.6 上舵承和舵臂的找正及鏜孔

1.6.1 鏜孔基準的確定

根據新造船的基準點確認原則，應該以艉軸孔的中心線為基準用全站儀來確認舵承孔的位置，但該船尾軸沒有工程不抽軸，不能夠確認艉軸的中心線，故應按照實際情況采取其他的方法來確認拉線的基準點。如圖4所示，上舵承、舵桿承、舵銷承3個位置需要在一條直線上。其中上舵承和舵桿承的底部結構和旁撐結構較強，且該船是舵葉發生碰撞，碰撞位置在舵銷承附近，所以認為舵銷承發生變形。因此依據上舵承、舵桿承為基準進行拉線，結果如表1所示，用鉛垂以上舵承上平面為中心點進行驗證，結果如表1所示(P為左舷；S為右舷；F為船頭；A為船尾)。故決定以上舵承和舵桿承為基準對舵銷承孔進行鏜孔。

圖4 舵孔基準圖

表1 以上舵承孔和舵桿承孔為基準拉線結果mm

1.6.2 安裝工具

鏜桿安裝后應按下舵銷孔上下端面的工藝基準螺釘為校中依據，用內徑千分尺調整鏜桿與工藝基準螺釘之間的距離，使鏜桿與舵系中心重合，誤差不大于0.03 mm。

1.6.3 鏜孔

鏜孔分為粗鏜、半精鏜和精鏜3個步驟。各檔孔徑每一次鏜出，中途不允許停止鏜削。工作中在孔徑表面噴注混合冷卻油。內孔鏜削合格后才允許切削端部平面，其外形按施工圖紙，所鏜平面必須垂直于中心線，垂直度公差應不大于0.2 mm/m。測量各擋孔徑尺寸并作記錄。測量記錄如表2。

表2 舵銷承孔鏜孔結果 mm

1.7 舵葉兩錐孔的找正及鏜孔

首先要對舵葉兩錐孔進行找正拉線以決定鏜孔的位置和尺寸：新造船的做法是舵葉找完平行之后用一個舵桿同時鏜2個舵孔，以保證雙錐孔同心，但實際情況為雙錐孔是不同的錐度，且沒有合適的工具進行雙錐孔同時鏜孔；常規修理的做法是以一個舵孔為基準去鏜另外一個舵孔，以保證雙錐孔同心[2]，但拉線后發現另外一個舵孔偏心50 mm，如果去鏜孔的話很有可能對舵葉本體強度有損傷，風險很大。故最終決定采用“鏜兩刀”的辦法，即以上舵孔上平面和下舵孔下平面為基準拉完線后先鏜上舵孔，鏜完后二次拉線驗證，通過后再鏜下舵孔，這樣解決了所有矛盾。重復1.6.2和1.6.3的過程，鏜孔完畢。如圖5所示，拉線后的數據為表3，鏜孔后的數據為表4。