造船工艺规则-舵系

张晰见

0 引言

造船舵系是一个综合工程，按舵系布置图属件范围，主要包括:船体施工的舵叶、挂舵臂、舵上承基座、推舵机基座；涉及外加工制作的舵柄、舵杆、舵销组件及上下铸钢承座、舵下承非金属衬套；外协轮机施工方的镗孔、钻孔、拂配、系统安装等。由于该系统零件图纸大都由船体设计组设计，因此在系统功能设置、机械零件图深度以及技术要求方面与轮机专业相比略显不足，诸多“尺寸链”中“封闭环”参数概念未在图纸及技术要求中反映出来，施工中一旦疏忽就存在无法挽回的损失。此外，舵系涉及CCS验船师受检项目并不多，该工程指导性标准文件也仅有两个，且大都以解释或界定具体“硬”节点的机械连接参数为主线条，对系统功能包括维护节点在内及各“软”工况均没有表述，而这一点对船东来讲恰恰是至关重要的，因此诸多节点要素均要靠船东代表把控。笔者根据监造经验，将挂舵臂式舵系设计上易出的错误、误区和施工环节中易疏漏并需受检的项目汇成如下监造补充要则，供船东或同行们借鉴，常规已知或有些 CCS受检项目等在此不赘述。

1 详细设计图纸

舵系详细设计的机械零部件图纸绘制要规范、达标和优化，同时要考虑拆装工艺以及系统维护工况，舵柄零件图纸应由设计部门绘制并列入送审图纸范围。有独立设计能力的生产厂家的舵柄图纸必须提交设计部门确认，该铸钢件的订货、加工、检验要求应等同于其他铸钢件。舵系液压螺母拆装工艺应囊括在同船推进器拆装说明书中，并且对不同的锥面斜度、长度，所实施径向、轴向压力值以及压入量应不同。

1）舵系铸锻件订货技术条件

目前较多船舶只编制《轴系铸锻件订货技术条件》文件，无艉柱-舵系铸锻件订货技术条件，这在设计上是缺项的，导致艉柱的前后轴毂及舵系铸锻件都要用施工图纸订货，因此也给订货双方带来不便。这是不满足船舶设计整体规范性原则的，也是极不严肃的行为。

挂舵臂上下舵钮、舵叶上下承座、舵柄铸钢体内孔应按粗加工状态交货，粗加工表面应进行磁粉探伤检验。

2）舵上承设计为平面摩擦水密上舵承 CB/T 3282-2001[1]标准的，在订货明细表和舵系布置图中应对其标准件结构形态进行确认:（1）下承体开口为左右方向，舵角指示盘设在后中，舵杆下沉量指示盘设在前中；（2）上承架开口呈前后方向，与舵杆凹颈处平键连接的键槽设在左侧。

3）舵叶、挂舵臂

设置为悬挂式舵叶的，舵叶在舵销拆装工位处（右侧）非水密封板内的水平支撑隔板设置高度应与挂舵臂下承安装空间相吻合，不能与舵叶后部水平隔板呈同一平面，下部两道隔板在右侧 90°方向应设为开口状，以满足舵销的拆装工艺空间。

舵叶、挂舵臂图纸技术要求中，应提出对镗孔后的铸钢体内孔进行不低于磁粉探伤检验的要求，并对缺陷部分提出修改意见。

4）推舵机基座

设置为双缸往复式推舵机的，推舵机基座应在前后中间面板200mm以下处断开不小于800mm宽的工作通道，以满足日常巡视、舵上承填料函维护、以及应急操舵工况（直接观察舵上承舵角指示盘而不必跃上推舵机平台）。

5）止跳块

在舵叶与挂舵臂间隙处左右设置圆钢（φ90×50-2）作为止跳垫块功能是极不规范的，如果只是辅助式功能（保险装置）还尚可，但作为平面摩擦水密式上舵承专用止跳配置就显得不专业，也给日后维护工作带来麻烦。因此需按照文章第 5部分要求改制。

舵上承设计按第1部分第2点中的标准型号，舵叶与挂舵臂下平面设置的圆钢止跳块应改为在舵叶中平面上焊装可拆型垫板（燕尾槽式锥形插板）结构，增大接触面积，以避免圆钢对挂舵臂下平面在长时间磕碰及腐蚀磨损下形成凹坑而不易修复。

6）舵杆、舵销、舵柄、舵杆承座、舵销承座、液压螺母

该机械零部件绘图的深度及标注符号诸多不达标，应统一口径，并与艉轴系标注一致。舵柄除外径表面保持为毛坯表面外，其它部分包括拨叉外形均需进行机械加工，内孔精加工后要进行磁粉探伤检验，拨叉根部应力处要进行超声波探伤检验。

舵杆与上下承座为无键液压螺母连接的，舵杆上下锥面小端、舵销锥面小端；舵柄及上下承座锥孔大端均要设置O型圈槽，防止液压拆装过程中从两端渗油。

各锥孔内液压油道布置径向至外端间距应不小于100mm；两油道间距应不大于130mm；轴向4条油道应呈十字线分布；油道形状R5、宽度5mm、深度1.5mm（轴向深度/宽度略大于径向）；注入接头平肩凹孔φ25×15；丝孔G3/8″，两注入螺孔应左右对称分布；封闭螺塞形状要采用放泄旋塞 CB/T 23-99（或内六角）标准、材质为不锈钢；液压螺母活塞零件的拆装工艺螺孔应不小于M12。

舵杆上下承处、舵销上端要包覆衬套的要按《舵系安装与效用试验要求》CB/T 3623-94[2]要求审核图纸不锈钢衬套过盈量；中间包覆玻璃的要按规范第三篇 11.2.4.4及参照《艉轴包覆玻璃钢》CB*/Z 107-1981[3]要求审核衬套图纸中包覆玻璃钢压边用的凹陷斜边是否满足要求；舵杆与上下承间隙、舵销与销承间隙应参照《船舶舵系舵承修理安装技术要求》CB/T 3424-92[4]审核图纸数据是否准确。

在舵杆上端轴头平面（穿过轴颈）及锥面小端端部平面（按环形平肩宽度）与下部凹颈处键槽呈90°方向上下各加工一条永久性标志线（宽 2mm、深2mm），此线作为安装舵柄校正前后位置标志线。

舵柄在锥孔上端面距孔边30mm内前后位置制作同样两段舵柄中心标志线，此线在安装时应与舵杆锥体小端平肩处的标志线重合；舵柄拨叉外、内上下平面都要进行机械加工，粗糙度同上下端面；上下拨叉与推舵缸直径总间隙不应小于22mm。

以上要求应在图纸中绘制和标注，不便标注的应在图纸技术要求中进行表述。

2 施工制作

建造方现场制作需要船东方验证的为挂舵臂上下铸钢承套定位焊装、舵叶上下铸钢承座定位焊装工序；外加工制作需要船东方现场验证的为舵杆上下不锈钢覆套、舵销不锈钢覆套安装前及包覆玻璃钢工序。

挂舵臂、舵叶铸钢件在施工前要验证材质单及CCS钢印标志；挂舵臂上下铸钢承套定位焊装、舵叶上下铸钢承座定位焊装均要在施工方定位后现场测量并记录承套或承座单件上下十字位置中心偏移值，一般总偏差控制在5mm以内。焊装定型前要施焊一次测量一次，用定时、定量、对称均匀焊接和反变形施焊工艺控制偏移值在允许范围以内。

舵杆、舵销在装复不锈钢覆套前要现场验证各部件材质报告单、覆套（粗加工）水密试压报告单，并根据1中6）点要求现场目测工件内外表面粗糙度测量过盈值并监控覆套安装工艺过程，并根据标准文件现场监控舵杆包覆玻璃钢工艺全过程。

3 船上预装

预装指舵上承基座在镗孔前的定位与焊装，是将保证舵杆系统距基线高度、舵上承安装方向和基座水平密性三项功能集于一体的关键工序。

舵线定位后，舵上承基座就可依舵线安放就位。对于平面摩擦水密上舵承（该组件具有方向性）的基座，因该基座上平面及面板内孔都要镗削加工，因此该基座中心偏差值和平面水平偏差值（外径测量）都控制在5mm以内。基座定位因素包括三项:1）与基线高度；2）前后方向；3）水平精确度。

基座至甲板研装高度值因受艉部合拢变形影响，该数值只是理论数据故不能以此为依据。要以实际至基线（多数情况下测量至轴线距离）的距离为依据，修正其艉甲板高度变形误差，保证舵叶底部至基线距离不变。这一节点对舵叶下有舵托结构的舵系尤为关键。

因舵上承安装具有方向性，基座的前后位置也就决定了上舵承的前后位置，因此要验证舵机舱内的船舯线及肋位平行线，并应留有永久性标志。

舵上承基座面板厚度一般都在40mm左右，为保证面板具有足够的强度尺寸，该平面水平误差越小越好，以保证镗削后获得较厚的面板尺寸。

4 镗孔程序

镗孔工程要先取得施工单位的施工工艺大纲或工艺工序操作程序报告，对文件不满足或有缺陷的要提出修正。基座面板内径（与舵上承下体凸台外径相配合）间隙值须严格控制。

镗具安装后动刀前，应对中心线进行检验确认，镗削加工量至 80%时要对中心线进行二次再确认（消除镗具支架因焊装应力不均导致的“跑偏”工况），有误差的要进行二次校正。

除了已知或既定的镗削范围外，还要对舵叶中部的上平面、挂舵臂下平面（铸钢粗加工或毛坯面）下端进行镗削。下平面前部是止跳板工作面，若不镗削将使止跳板变成高点接触以及存在间隙不均等，不满足上述CB/T 3623-94标准3.19条对止跳块安装要求及本文第五部分对推舵机安装的要求。

基座面板内经与下承体凸台配合间隙不得大于0.3mm，舵杆径向剪切推力主要传递在此台阶上，底座铰制螺栓孔（约9只）只承担旋转剪切扭力。

在对舵叶上下承座、挂舵臂上下舵钮铸钢体镗削完工后或在镗具拆除前，要对其内孔进行磁粉探伤检验，有问题的可加大镗削孔径或进行局部焊补。

5 系统安装

因为上舵承、舵杆均具有方向性，因此应在舵上承定位后才能依据艉部中心标志安装舵叶，若本末倒置，将无法准确的校正舵柄前后位置，进而导致推舵机基座安装方位不准确。上舵承安装前要确认基座面板内径与下承体凸台外径的间隙值、防锈蚀功能以及基座面板的密封材料性能。

在舵杆以及舵柄安装到位后才能确定推舵缸、推舵机基座定位高度，舵柄拨叉上下与推舵缸总间隙一般应小于20mm，因此基座高度的确定应以上部间隙大于下部间隙（舵柄多次拆装后塑性变形导致的下沉量可按上12mm、下8mm分配）、下部间隙大于舵叶止跳板间隙的原则，并按此高度研割推舵机基座，焊装后高度误差超出既定范围的，要通过调整预留斜垫块厚度满足要求。双柱塞往复式推舵机柱塞至舵杆前后中心距的误差不能大于1mm，否则会导致工作缸对称力矩不平衡。

止跳板结构与预装:1）止跳板宽100mm、长650mm、厚 40mm，锥形可拆底板+长条面板（600mm×90mm×10mm）制作，大端直线宽160mm（锥度10:1），两侧加工成60°斜角，前后横断面呈外圆弧状，侧边垂直长600mm，锐角部分倒角R10；2）两侧配置 600mm×60mm×40mm 固定钢板各一块，各自在一侧加工与上述可拆板相同的60°斜角；3）两侧固定板将斜角反方向与可拆板并拢（可拆板高出固定板约10mm，侧边略齐平大端突出30圆弧高度以上），在舵叶中平面舵杆前部横向摆放，呈燕尾槽形状；4）止跳块组件左右中心正对船舯线，与舵杆一侧留出80mm间距，前后两侧固定板外沿四面施焊达到相应的焊角（内槽焊角角要小于R10）。上述止跳板可随舵叶制作时制装，600mm×90mm面板厚度则需根据安装间隙最后配置。

止跳板安装:舵叶安装后就可测量至挂舵臂底部的止跳块间隙，并制作调整面板，面板制妥后与底板焊为一体。安装前，对两侧及底接触面除锈清污，配以密封胶或白铅油，可拆板楔紧后在大端面外部装焊止退块。经上述改进后，止跳板的按装过程变得轻松自如，拆卸维护也很简单，只需将大端点焊部分焊角割除然后从小端敲击就可将可拆板顺利推出，可随意改变面板厚度尺寸再进行复焊安装。

6 标准解误

《舵系安装与效用试验要求》CB/T 3623-94标准有几处表述错误或不确切处，在此提出纠正建议:

1）标准3.5、3.13、3.15条对过盈量极限值表述为“0或大于0”均为错误，过盈配合的前提条件是大于 0，是负间隙值，因此过盈极限值应表述为“过盈间隙上限值以上的负间隙值”。按同条要求过盈量为 0.005mm～0.015mm、第 3.7条过盈量为0～0.02mm要求，因此该过盈量极限值应确定为0.02mm。又根据《轴系法兰连接螺栓铰孔及装配质量要求》CB/T 3611-94第4.1条直径小于30mm的常温压入装配式螺栓最小至最大过盈量仅为0～0.005mm要求，因此上述过盈量还应标注为冷缩装配条件。

2）标准3.15条对锥孔舵柄液压式安装压入量提出0.5mm～1mm无指导意义，实际压入量要大于该值。

3）标准3.16条摩擦片接触面积若指平面摩擦水密上舵承 CB/T 3282-2001的摩擦片应表述标准名称，该条及3.20条凡表述60%接触面积的均应该为75%（规范对拂配接触面大都以75%为基准点）。

4）标准3.21条关于推舵机柱塞与舵柄的平行度要求用水平公差小于0.05mm、极限不大于0.1mm表述，理论上成立但实际上无操作性，因为无论是将水平仪放在柱塞上还是用专用直尺放在舵柄上，加工面检测至推舵机外端 0.1mm误差实在是无法确认。应该改为调整并测量舵柄拨叉与柱塞销滚轮上下两端侧面间隙方法，一般上下侧面间隙误差小于0.02mm即可满足使用工况。

5）标准4.6.3、5.2.3转舵时间应取消货船双泵工作时间不大于28s规定，统一改为4.6.2；5.2.2按客船单泵统一时间标准。规范[5]第三篇13章13.1.5.6（2）项要求为沿袭了老规范版本将客/货船分列的双重规定至今没做修改（（指09版本，此与标准制定在前有关），关于规范亟待修改的问题很多，这也是规范修改通报年年都在发布、版本过几年一集中修改的实情。规范中的诸多不合时宜的条款均由验船师在实际检验中进行调整如上述规定验船师早已在货船检验时采用。关于船舶标准、规范中诸多亟待修改（规范中诸多陈旧条款都与沿袭原标准内容有关）问题，待见它文专述。

[1]CSSC. CB-1148, 船舶标准全文系统[S]. 2004.

[2]CSSC. CB-1492, 船舶标准全文系统[S]. 2004.

[3]CSSC. CB*/Z-19, 船舶标准全文系统[S]. 2004.

[4]CSSC. CB/T-1275, 船舶标准全文系统[S]. 2004.

[5]CCS. 钢质海船入级规范[S]. 2009.