某型舰尾轴托架工序提前技术分析

梁斌 何黄胜

（海军驻广州427厂军事代表室，广州510715；广州中船黄埔造船有限公司，广州510715）

摘要：本文主要针对某型舰船体结构特点及尾轴托架安装技术要求，对不同阶段安装工艺方法进行比较，并对工序前移后存在的技术风险进行综合分析。

关键词：某型舰；尾轴托架；工序提前；船台周期；技术风险

Technical Analysis of Moving Forward the Process of

Shaft Strut for a Certain Naval Vessel

LIANG Bin, HE Huangsheng

( The Military Commissary Department in No.427 Manufactory in Guangzhou, Guangzhou 510715,

CSSC Guangzhou Huangpu Shipbuilding Company Limited,Guangzhou 510715 )

Abstract: This paper mainly discusses the hull structure characters and the workmanship for the installation of shaft strut of a certain naval vessel, compares the methods at different stages of mounting process, and comprehensively analyzes the technical risk for moving forward the process of the shaft strut.

Key words: A certain naval vessel;Shaft strut;Moving forward the process;Slipway period;Technical risk.

1概述

某型舰为大型水面舰艇，动力系统为双机并车、双桨推进的全柴联合推进装置，轴系为长轴系型，与船舯线面对称布置，轴线与船体基线成一定夹角，轴系安装精度要求高。由于前、后尾轴托架分别布置在前、后两个分段，且后尾轴托架为双臂结构，安装定位难度大，在以往的舰船建造过程中，在主船体合拢成形轴系照光定位后再安装。

2尾轴托架和轴系安装布置

某型舰前、后尾轴托架及尾轴管分别位于三个不同的分段（为了方便说明，分别定义为A、B、C底部分段），详见图1。

3尾轴架安装技术要求

1）轴壳中心线与轴线左、右偏差±1 mm ；

2）轴壳中心线与轴线高度偏差 0 -3 mm ；

3）轴壳沿轴中心线前后位置偏差± 2mm 。

4安装工艺方法介绍

4.1 船台阶段安装

4.1.1安装条件

1）主船体及第一层上建大合拢装焊完及火工校正结束，第二层上建甲板室吊装定位完或加配载，机舱前壁向尾部位液舱密试工作结束；

2）船体中心线和基线确定，第一次轴系照光定位完成，尾轴托架前后端处拉线架光靶布置到位，光靶中心和轴线中心重合度满足精度要求；

3）大型机电设备进舱到位或配载。

4.1.2安装顺序

1）根据第一次轴系照光确定的a、b、c、d点（见图2）分别定位安装前、后尾轴托架；安装主机及齿轮箱基座焊接垫片；

2）根据第二次轴系照光确定的e、f点（见图2）定位尾轴管，并对轴系进行镗孔加工处理。

4.2分段阶段安装

4.2.1安装条件

1）由于前、后尾轴托架体积大（前托架外形尺寸1 800×2 400×800，后托架外形尺寸4200×3500×3200）、重量重（前托架单个重量约4.5 t，后托架单个重量约17.5 t），吊装托架需要的活动空间大， B分段、C分段（底部）无法采用正装工艺方法（该工艺方法有利于控制分段变形），需要将分段建造方法改为倒装，如图3、图4所示。

2）尾轴托架需要在分段脱胎前定位安装（分段水平状态破坏前）。

4.2.2分段搭载安装顺序

1）分段（包括尾轴托架装焊工作）制作完毕后，将分段调至水平状态，复核分段中心线与两轴之间的距离，必要时，为了保证轴线距离，可对分段中心线进行修正；复核托架前后端面轴中心点距分段基线的高度，必要时，为了保证轴线高度，可对分段定位基线进行适当调整；调整后的分段中心线及基线作为分段船台搭载合拢的定位参考线；

2）在相邻机舱分段船台搭载合拢完毕后，对船体基线进行修正，依据修正后的船体基线及船台中心线进行轴系第一次照光，确定轴系理论线；

3）依据轴系理论线，在尾轴托架前后端处设置拉线架光靶（光靶设置在船台地板上，与船台地板固定牢固）；

4）依据分段中心线及基线对B段底部进行船台搭载初定位，核对 左右尾轴托架与轴系理论线的吻合度，为了保证尾轴托架与轴系理论线的一致性，可利用船台液压小车及千斤顶对分段水平状态进行调整，确保尾轴托架安装精度满足轴系加工、安装要；

5）B段装焊、密试工作完毕后，应对前尾轴托架与轴系理论线的吻合情况进行复查，为了保证前尾轴托架满足镗孔加工要求，必要时（在满足精度要求范围内）可对轴系理论线进行微调，进行轴系第二次照光，重新确定新的轴系理论线；

6）依据分段中心线及基线对C段底部进行船台搭载初定位，核对左右尾轴托架与轴系理论线的吻合度，为了保证尾轴托架与轴系理论线的一致性，可利用船台液压小车及千斤顶对分段水平状态进行调整，确保尾轴托架安装精度满足轴系加工、安装要求。

5不同安装阶段的优缺点及对船台周期的影响

5.1尾轴托架在分段安装的优点

1）在吊装尾轴托架时，不需要在结构外板上设置吊码，可利用吊车设备，降低尾轴托架吊装难度；

2）装尾轴托架部位外板结构时，可利用吊车设备，降低结构装焊难度；

3）减少船台焊接及密试工作量，有利于缩短船台建造周期。

5.2尾轴托架在分段安装的缺点

1）由于B段、C段底部分段无法在胎架上正造，容易造成结构及外板变形，不利于分段制作质量及精度控制；

2）由于尾轴托架需要在分段脱胎前安装，脱胎后还需要进行部分 焊接作业，不利于尾轴托架安装精度的控制；

3）底部分段重量过大，不利于分段脱胎翻身及吊装；

4）增加分段船台搭载难度及搭载周期，为了迁就轴线安装精度，容易造成合拢口处纵、横结构及外板错位，结构开刀接顺处理工作量大，影响船体建造精度及质量；

5）不利于船台快速搭载工作的开展。为了保证轴线安装精度，需要在B段装焊工作结束才能开展C段底部分段的搭载工作，不利于塔式搭载建造方法（在B段底分段上船台装配定位焊后可同时开展C段底及B段上半立体分段的搭载工作）；

6）为了保证轴线安装精度，需要增加一次轴系照光工作。

5.3对船台建造周期的影响

5.3.1船台建造周期预估

1）在船台阶段安装尾轴托架（包括A、B、C总段的分段搭载）需要的作业周期如下：

① 根据塔式搭载方法，在定位分段装配定位焊完后（不需要等焊接工作结束）可以同时开展相连分段的搭载作业，如图5所示，也 即使在A段底部分段装配定位焊完后可同时开展A段上半立体分段及B段底部分段的搭载作业；船台搭载A、B、C总段需要的周期：

T1=A段底部（装配定位12天）+A段上半立体分段及B段底部（装配定位12天）+B段上半立体分段及C段底部（装配定位12天）+C段上半立体分段（装配定位12天+焊接8天）=56天。

（说明：在搭载后续分段时可同时开展前序分段焊接工作。）

② 前、后尾轴托架在船台阶段安装的周期约为T2=40天。

2）在分段阶段安装尾轴托架（包括A、B、C总段的分段搭载）需要的作业周期：

① 为了保证船台搭载轴系的精度，需要在A段底部分段装配焊接工作结束，轴系第一次照光定位完毕后，才能开展B段底部分段的搭载工作；在B段底部分段装配焊接工作结束轴系理论线复核修正结束后才能开展C段底部分段装配焊接，船台搭载A、B、C总段需要的周期：

t=A段底部（装配定位12天+焊接8天）+A段上半立体分段及B段底部（装配定位12天+焊接8天+调整7天）+B段上半立体分段及C段底部（装配定位12天+焊接8天+调整7天）+C段上半立体分段（装配定位12天+焊接8天）=94天。

说明：根据船台搭载作业区预估，考虑到为了保证尾轴托架与轴系理论线的一致性（左右对称及吻合度），在搭载B、C段底部分段时，需要对分段水平状态进行多次微调，并且根据调整情况需要对合拢口部位结构、外板进行开刀处理，每个分段需要在原基础上增加7天工作量。

② 前、后尾轴托架在分段安装的需要增加分段制作周期约为30天。

5.3.2对船台建造周期的影响

根据5.3.1数据分析，尾轴托架在船台阶段安装（包括A、B、C总段搭载工作）的船台周期为T=T1+T2=56+40=96天，工序提前（尾轴托架在分段阶段安装）后需要的船台周期为t=94天。

5.3.3对船台建造周期的影响

工序提前后可以缩短船台周期2天，增加分段制作周期30天；根据以上数据分析，从提高船台搭载效率，缩短船台建造周期角度考虑，意义不大。

6尾轴托架安装工序提前存在的技术风险

1）考虑到B段、C段底部分段制作方法改为倒装后，对肋板安装定位及外板焊接变形控制不利，容易造成分段建造精度超差。

2）在分段安装尾轴托架，定位基准在变化，尾轴托架精度难于保证。根据图6分析，在分段阶段定位安装尾轴托架，无论以分段胎架理论基准还是以分段结构龙骨首尾端点定位，都无法满足船台搭载精度要求，原因如下：

① 以分段胎架理论基准定位尾轴托架时，由于在分段制作过程中的定位偏差及焊接变形影响，造成分段结构龙骨挠度及甲板中心线发生变化，与胎架理论基准不一致，必然影响尾轴托架安装精度。

② 以分段结构龙骨首尾端点（A、B点）定位尾轴托架时，考虑到尾轴托架必须在尾轴托架（分段结构水平状态破坏）前进行安装定位，分段脱胎后还需要进行大面积的焊接、火工及密试工作，龙骨挠度及分段结构中心线还要继续发生变化，造成在分段船台搭载时为了将就尾轴托架轴线安装，造成合拢口处外板及结构错位，如图7所示。

3）由于前、后尾轴托架分别在不同的分段（B段、C段）制作，分段焊接工作量及定位基准不一致，无法保证前、后尾轴托架安装精度及结构焊接变形量的一致性。

4）船体中心线修正对尾轴托架安装精度的影响，根据该类舰船建造经验，完工后船体中心线修正量一般可控在±3 mm以内，船体中心线休整后将会造成左右轴线不对称，影响轴系安装精度，左右轴系不对称，容易造成舰船偏航（正舵角时）、轴系振动大及左右轴系受力不均衡等。

5）船体配载对尾轴托架安装精度的影响。常规建造工艺中 ，在尾轴托架定位安装（第一次轴系照光）前，一般需要在相应位置进行配载处理（模拟舵叶、舵杆、螺旋桨、推进器轴、尾轴重量），模拟实船重量分布载荷，在尾部龙骨挠度弹性变形稳定后，再进行第一次轴系照光工作。如果在分段阶段安装尾轴托架，在船台建造完工后因船体重量分布载荷变化造成轴系应力集中，影响轴系安装质量。

6）补救措施（技术风险防范措施）实施难度大。尾轴托架为铸钢件，在分段阶段安装尾轴托架时，必须将尾轴托架（上、下口与甲板及外板焊接部位）余量切割修正，一旦出现在船台合拢阶段因精度超差需要调整尾轴托架位置（上、下位置）时，尾轴托架已经没有调整余量，容易造成尾轴托架报废处理，必将严重影响船台建造周期。

7结论分析

根据以上情况分析，某型舰在分段阶段安装尾轴托架对缩短船台建造周期意义不大（工序提前后可以缩短船台周期2天，增加分段制作周期30天），且存在巨大的技术风险。考虑到尾轴托架及轴系安装工艺为重要件及关键工序，一旦精度控制不好，将会影响舰船总体性能，容易造成偏航（正舵角时）、轴系振动大、左右轴系受力不均衡及影响航速等，从保证产品建造质量、建造精品舰船的角度考虑，将尾轴托架及轴系安装工序提前目前的技术条件并不具备。