“品都斯”轮舵系修理工艺研究

赵 华 锋

（上海船厂船舶有限公司，上海 202164）

0 前 言

船舶舵、轴系的修理，一直作为船舶坞修的重点项目。由于设计原因、材料缺陷和使用中的海损等造成的舵系问题相对较多，修理的工程内容也多。上海船厂修船事业部近年来承接修理了多艘船舶的舵系工程，积累了一些新的经验。

1 “品都斯”轮舵系修理工程

2008年11月20日，上海船厂船舶有限公司修船事业部承接了英国的“品都斯”轮舵系修理工程。

“品都斯”轮舵叶上部的导流体底板疲劳产生裂缝，需要更换舵叶上部的导流体70mm厚的底板，并对舵管检查修理。该修理工程既要保证高强度厚板的焊接质量，防止产生裂缝等；又要控制修理过程中的变形，防止对舵系中心产生影响；还要考虑修船的船坞周期等因素，同时还必须满足LR船检的规范。通过对尾部结构、舵系图纸等的分析，并结合以往舵系修理积累的经验，“品都斯”轮舵系修理工程主要有以下3个主要项目：

1)该船的舵型比较特殊，按常规方法在船坞内拆卸舵叶高度不够，无法施工。

2)在浮船坞内对舵系的重要部件焊接修理，如何控制变形，如何精确定位测量有不小的难度。

3)船东要求大过盈量安装舵轴承，必须采用液

氮冷冻安装，对此安装工艺方法有待研究。

1.1 坞内拆装舵叶

该船采用舵管式吊舵结构，舵杆、舵管直接插入舵叶内（见图 1）。舵叶高 7.5m，舵杆下端距基线5.02m，舵管下端距基线6.05m；舵机间舵杆上端距舱室顶板为1.35m，采用吊耳和手拉葫芦吊起高度不够，而上一层正对舵机的是一道纵舱壁，不能开工艺孔，舵杆无法从上面拔出；拆卸舵叶必须先把舵叶放下，从舵杆下端出头后再移出。但船坞坞墩高为1.5m。经计算，舵杆头部距坞底为6.52m，就是将舵叶放至坞底，还差1m左右，仍然无法移出（见图2）。

图1 尾部舵系布置图

该轮的姊妹船在国外修理时，采用坞外拆卸的方法，就是船在码头上拆舵叶，有足够的水深把舵叶沉到水底再吊出来。而上海船厂的修船码头位于长江边，一天内潮水变化大、水流湍急，在这里拆卸十分危险，无法满足安全要求。经过研究，提出了3个新的修理方案：

1)船进坞后，在坞底开工艺孔，来满足下舵叶。这方案也是有过先例的，但这样做会破坏公司的重大设备，且浮船坞在水上，割开工艺孔后无法修复。

2)船进坞时不全部进入坞内，让尾部露在水面上，进行拆舵叶。但经调查发现船坞尾部区域是工作平台，无法安放坞墩来承受船尾部的重量。

3)船进坞后先将舵叶放至坞底，然后再进行1次沉坞作业，使舵叶与船坞一起下沉，等舵叶从舵杆下端出头后，再将船整体前移，将舵叶吊出。此方案有可行性，但拆装舵叶需要增加2次沉坞作业，还必须在坞底制作舵叶的临时固定工装等，成本高，操作难度较大。

上述3个方案都不尽人意。技术人员进一步研究后又提出，先把舵杆上提缩入舵管内，舵管下端距基线6.05m，按1.5m的坞墩高度计算，有7.55m高，比舵叶高出50mm，使舵叶从舵管下端移出成为可能。

经对坞墩的实际测量，首部高度为1.63m左右，尾部为1.41m左右。尾部高度不够，无法吊出舵叶，如果采用垫高坞墩的方法，需要将船坞后半部的所有坞墩均匀垫高，工作量很大。

最后采用倒进坞的方法，按船坞首部坞墩高1.60m计算，还有约150mm间隙，可以拆卸舵叶（见图3）。同时设计出了舵杆吊装工具套在舵杆顶部，用舵杆螺母固定，把吊点降到下面，使舵杆提高1m左右，缩入舵管内，确保此方案可以实施。

2008年12月1日，“品都斯”轮按此法倒进坞后，舵叶卸放至坞底、舵杆缩入舵管后，实际测量有间隙120mm左右，终于将舵叶和舵杆等顺利拆下，为该船的下一步修理工程做好了准备。

图3 实际拆卸示意图

1.2 焊接修理过程中的定位测量

在舵系修理中，更换70mm厚导流体底板，并直接与舵管相连，焊接时势必会产生变形，造成舵系中心的变化，从而影响舵效。因此在施工时首先要解决测量的问题。根据《中国造船质量标准》（CB/T4000-2005）规定，对于新造的普通单轴系船只，舵、轴系中心偏差标准为4mm以内，极限为8mm。对于该轮来说，由于此次轴系没有列入修理工程，也就没有必要去拔轴来检测这个偏差了。船方也认为，在航行过程中，舵系并没有什么不良症状，因此，可以认为修理前的舵系中心是准确的，只要控制修理前、后的舵系中心变化在允许的范围内，就是合格的。

舵系常规的测量采用拉线法（见图4），拉线法简单直观，在拆卸舵系部件后，在舵系上下各设置拉线支架，在中间放钢丝，然后根据原来舵机中心、舵管轴承中心以及舵系密封中心把钢丝调整好，作为舵系中心基准。在施工过程中，定时派人利用基准钢丝对舵管的变形情况进行测量，配合对焊接工艺的调整来确保对变形量的控制。

拉线法的缺点有：第 1，钢丝固定在支架上，施工需要割板、吊运等，很容易碰到支架，一旦支架发生变形，原来找准的中心基准也就丢失了；第2，用钢丝测量，需要测量人员到舵机间和舵管下进行，测量地点分散，劳动强度高；第 3，测量钢丝一般采用卡钳测量，其测量精度与操作人员的技能水平高低有直接关系，且卡钳测量方法不够直观，船方不太认可。

采用望光法也可以进行定位测量，但需要采用专用的精度较高的望光仪，经研究后认为，相对轴系而言，舵系的精度要求低一些，使用激光经纬仪，其测量精度应该可以满足舵系测量的要求，只是经纬仪平时都是安装在三脚架上在水平状态下使用。而舵系测量需要在垂直状态下进行，技术人员设计了1个经纬仪专用支架（见图5），该支架与经纬仪连接，并能够进行中心粗调；粗调后，再利用经纬仪自带的调节机构进行精调，使经纬仪达到精确定位的目的。技术人员在舵机中心、舵管轴承中心以及舵系密封中心分别安装望光十字中心靶，然后调整经纬仪，使得各中心点与经纬仪光轴中心处于同一直线上，然后锁定经纬仪的位置，此时经纬仪的光轴中心即可作为舵系基准中心。在施工过程中定时派人检测舵管轴承中心的偏差，为焊接施工提供依据，从而确保了施工质量。

图4 舵系拉线定位测量图

图5 舵系望光定位测量图

采用望光法很好地克服了拉线法存在的缺点，牢牢控制整个施工过程中的变形情况，使船方和船检都乐意接受。

1.3 超低温介质冷冻安装轴承

舵管轴承已经磨损，需要换新。舵管轴承材料为锡青铜，尺寸Φ635mm×520mm，安装过盈量为0.6mm。常规安装舵系铜轴承的过盈量为0.2mm左右，可以采用干冰冷冻安装；对于大过盈，必须采用温度更低的液氮来冷冻。

由于液氮为-190℃多的超低温物质，低温会使金属脆裂。在轴承安装过程中，如果容器碎裂或者吊装工具断裂、铜轴承摔碎，会造成安全事故。

经过研究，技术人员采用了可用于液化天然气（-162℃）和液氮（-196℃）设备的含镍量达到9%的不锈钢——0Cr18Ni9Ti（304），制作专用安装工具（见图6）。容器采用双层结构，既能提高保温性；又提高安全性。吊架上配支撑木板，既能防止吊装过程中轴承摇晃，又不会损伤轴承内孔。可拆式吊耳是为了套装支撑木板而设计的，因为吊耳是轴承冷冻后，吊装时才使用的，因此只需用普通材料制作。采用此工具顺利地完成了舵管轴承的冷冻安装。

图6 舵管轴承冷冻安装工具

“品都斯”轮舵管修理焊接结束，经过定位后舵系测量，舵管中心向前偏 0.70mm，向右偏0.20mm。这是相当完美的结果。船东认为无需镗孔可以直接安装。出坞后，操舵校试合格，船东对质量非常满意，于2009年3月12日顺利出厂。

2 结 语

在“品都斯”轮舵系修理中，公司首次采用望光专用支架，用普通的激光经纬仪进行了舵系的垂直望光，可以应用于今后的一些垂直望光定位工作中。采用罐装液氮冷冻安装轴承冷冻速度快，效率高；而且罐装液氮可以常备、随用随取，用完了更换钢罐，使用方便。

[1]CB/T 4000-2005，中国造船质量标准[S].

[2]CB/T 3424～3429-92，船舶舵系修理技术标准[S].

[3]《机械设计手册》联合编写组. 机械设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，1982.