民用船舶舵系軸系修理工藝分析

劉京進

中船澄西船舶修造有限公司 江蘇江陰 214433

1 概述

船舶軸系、舵系兩實際中心線與設計中心線的相符性，雖然不會直接影響營運安全，但將直接影響船舶航行速度及耗油率，即營運成本，特別是在國際油價高漲的今天，從節能的角度講就顯得尤為重要。由于民營船廠與船東之間的船舶買賣合同一般對航速沒有很嚴格的約定（如獎罰條款），所以造船廠對船舶軸系、舵系中心線定位及軸、舵系安裝工作做得不細致。船廠技術人員應該重視這項工作，這對提高市場競爭力有好處，驗船師也應加以關注[1]。

在理論方面，如何確定船舶軸系、舵系中心線，已有很多專業書籍作了比較詳盡的論述，但是這些論述的前提要保證船臺沉陷、船體變形在允許范圍內。目前“ZC”的檢驗對象大部分為各方面正在逐步完善中的民營船廠，這些船廠在硬件設施及軟件配置等方面還存在某些缺陷是不爭的事實，船臺沉陷及船體變形、安裝過程誤差等造成軸、舵系實際中心線與其設計中心線存在較大偏差。

船舶軸系及舵系中心線定位的檢查、檢驗分兩步：一是根據設計要求確定其中心線；二是檢驗軸系、舵系安裝過程及安裝后的實際中心線與所確定的中心線之間的偏離情況。

2 民用船舶舵系軸系故障分析

2.1 舵系常見故障并分析其產生的原因

船舶的舵系在采用過程之中，會造成各種故障。例如轉舵阻力減小，轉舵時間縮短。舵系旋轉時振蕩激烈，或是船舶航行時舵系振蕩。舵系故障，難以采用等。

研究原因，船舶于穩定航行時，舵系于一刻不停的工作。如果船舶碰到風浪時，借以維持航向，舵葉會忍受源自各個方向的波浪的沖擊，沖擊力會隨著舵葉、舵桿傳送到舵系的各個部件，造成磨損。

假如舵系的軸承已破損，間隙少于極限值，反而得絕不到立即替換再次采用，會使破損激化，直到磨穿軸承，毀壞軸承孔本體[2]。

2.2 軸系常見故障并分析其產生的原因

船舶軸系在正常航行過程中，可能由于潤滑不良、微小異物入侵等原因，發生一系列的嚴重故障。這些故障大都發生在主機、尾軸、傳輸軸承等部位，如圖1所示。通常情況下，船舶軸系故障表現形式，可分為機電設備故障、磨損類故障、表面損傷類故障3種。其中，機電設備故障多由電氣設備的老化引起，可以通過傳感器的測量，或者辨認設備運轉聲音的方式獲得。磨損類故障是由于部分船舶軸系零件表面受損，使其振動波形、振幅發生改變，可通過測量設備能量的方式獲得。表面損傷類故障大都發生于軸系高速運行過程中，可根據周期性脈沖信號的產生頻率，判斷是否發生表面損傷類故障，見圖1。

3 民用船舶舵系軸系修理工藝分析

3.1 民用船舶舵系維修工藝

（1）切割處理法。即直接將舵系結構，從舵銷母版板處卸載下來，并松開舵銷螺母，運用千斤頂直接對舵銷進行擠壓，其操作順序，應按照從舵葉向著錐孔中心的平移的方法進行。這種外力擠壓法，可在一定程度上，解決舵系結構變形問題，是較可靠的舵系后期修理工藝。同時，舵系修理工藝實施時，也應考慮到超差軸承問題，此時為了確保舵系能夠取得良好的沖壓處理效果，可先檢查船舶舵系軸承孔、孔表面的磨損情況，并按照上、中、下三個位置，測量舵系的內徑數值，確保傳播舵系處理時，船舶結構的初步維修內徑數值合理調節[3]。

圖1 船舶軸系易發故障位置圖

（2）舵桿和舵銷護套維修工藝。常見的舵系主要采用低碳鍛鋼制造，而舵銷套材料則多是不銹鋼制造，實際應用期間，很容易出現護套與舵系磨損問題。若兩者磨損始終處于不均衡狀態，可通過直接更換護套的方法解決問題。但為了節約舵系維修材料，若傳播舵系護套的車薄是設計厚度的90%，可直接更換外部護套結構。若其厚度超出了90%，則應重新選擇舵系護套結構。

（3）嚴重性腐蝕處理工藝。舵系維修過程中，也存在舵系應用期間，固定螺栓松動，造成舵系受到海水侵蝕類問題。該種舵系損壞問題，就不能采取局部零件更換，或者局域性處理方法解決問題。

（4）正常使用舵系的檢查工藝：①待船舶進塢之后，測量舵系各軸承間隙，使用塞尺測量，測定時需把軸承兩邊兩側，前后左右四個位置的間隙均測定出，并且記錄下來。測定時假如軸承位置較低，測量者難以夠到時，通常實行搭臨時的腳手架，采用專用的修理平臺（船廠制作的專用工具）或是使用高架車展開。②測定舵系下沉量。舵葉下部專設立了之下沉量測量位置，測定之后和之上一次進塢測量數據展開比較，可推斷出之上舵承推力軸承的磨損情況[4]。③對于舵葉展開檢查。通常船舶的舵葉均是流線型箱體結構，使用鋼板焊創作，下方是空腔。于舵葉的上下各設立旋塞一個。于遠航時舵葉短時間浸于海水之中，海水會沿著舵葉鋼板的焊縫缺陷滲透舵葉之內，減少舵葉重量，并且導致外部腐蝕。所以需開啟上面的旋塞展開檢查，假如沒海水滲透，開啟時絕不會有海水流入。假如海水已滲透，開啟時便會有海水流入，便需對于舵葉的焊縫展開檢查。

3.2 民用船舶軸系修理工藝

（1）表層維修。船舶軸系表層維修能夠最直接的解決解決軸系做功緩慢問題。一般來說，若民用船舶軸系的整體做功情況較穩定，則進行表層維修時，主要采取船舶進塢且初步清潔軸系后，直接在軸系處增加潤滑油，并將其螺旋槳局部零件拆除，確保全面進行軸系螺旋槳潤滑，即可解決軸系應用靈活度不夠的問題。

（2）軸承修理工藝。民用船舶軸系損壞是較常見的問題，結合民用船舶軸系來看，重新澆筑類修理方法應用較廣。即修理人員在確定船舶軸系的基礎上，運用鏜床直接進行軸系加工，并在加工中心孔與外部圓心高度0.6倍的間隙內，重新進行軸系軸承結構調節。

（3）軸系負荷測試維修工藝。船舶維修期間，為了確保船舶維修，與船舶設計需求相互符合，也可采取軸系修理負荷測試法，對軸系的實際維修情況作出判斷。其計算公式為：K=k1（Po+P1）S/2000計算，其中“k1”表示頂舉系數，“Po”表示上升段壓力，“P1”表示下降段壓力，“S”表示油泵面積，表1為船舶軸系維修的計算參數表。

表1 船舶軸系維修的計算參數表

改裝船追加軸系的工藝屬軸系維修的第五類情況。修船企業承繼船舶改裝工程之中會碰到軸系改裝項目，如全新減少一套軸系等。追加軸系的安裝有所不同在全新船修建，由于全新船修建于船臺或是干船塢展開，船之中與船底基線清楚。因而修船于浮船塢展開，船舶歷經長年采用，極大造成了形變，確切形變多少，形變于壽命位置皆不可知，需再次找尋精確的基準展開定位加裝。具體工程時，應依據具體情況制訂工藝。這里總括講解某物探船全新增助推軸系安裝工藝[5]。

4 結語

總之，隨著柴油機成為船舶主要動力裝置后，這一現象大為改觀。因為柴油機實現了標準化和專業化，船廠在修理柴油機時，不需要自己制作汽缸套、活塞、活塞環等部件，由專業廠家提供標準備件，船廠只負責安裝，這樣船廠的輪機修理工作量大大減少。從上世紀年代起，一批世界一流設備制造商如西門子（船舶電氣）、（增壓器）、沙布羅（船舶制冷設備）等在國內成立專業技術維修服務站，對他們自己的產品進行專業維修，許多輪機工程項目不再需要船廠修理，不再需要進廠維修（可以采取航修的方式）。而新世紀以來，連主機修理都出現專業化維修（如瓦錫來）。只有舵、軸系工程，由于必須在船塢內進行，且需要大型起重設備，大型機加工設備配合，無法實現專業化維修，必須進船廠維修。因此舵、軸系修理成為船舶企業最主要的輪機修理工程。