双桨双舵船舶建造技术研究

陆国强 贺迎宾 曲道龙

摘要：随着运输船舶日趋大型化、高速化，大型双桨双舵船舶的应用越来越广泛。本文分析了双桨双舵船舶的特点，提出了适合国内建造大型双桨双舵船舶的大型总段划分法及相关建造方案，对双桨双舵船舶尾形设计、艉轴管安装精度控制、双面肋板拉入法和壳舾涂一体化等多个方面进行了研究，从而为我国大型双桨双舵船舶的建造提供一些可行性思路。

关键词：双桨双舵;建造技术;大型总段造船法

前言

随着航运业的发展，过去主要用于军用舰船的双桨双舵船舶得到越来越广泛的应用，特别是在超大型集装箱船中开始大量使用。超大型船舶配备双桨双舵，可以使其具有更加灵活自主的操纵性能，并可实现安全、高效和节能等目标。在对船舶经济性和安全性要求不断提高的现代社会，双桨双舵船舶的应用领域将会不断扩大。因此，对双桨双舵船舶建造技术的研究，将具有重要的理论和工程意义。

1.双桨双舵船舶特点

双桨双舵船舶一般采用双轴系，对称布置在船体中纵剖面的两侧，相对船体基线略有倾斜，从而保证螺旋桨能够充分没入水中。双轴可以使用两套相互独立的推进系统，分别拥有供油单元及冷却系统等，正常工作时两套推进系统一起工作，两边的舵为联动工作。鉴于船体结构的限制，螺旋桨到尾轴管的距离一般较远，即尾轴较长，因此在建造的时候，需要在船体的外部安装人字架来支撑悬伸在船外的尾轴;另外，为了拆装方便还需将尾轴分成两段来制造，中间使用联轴器进行连接。

双桨双舵使得船舶具有高速、机动性好和可靠性高的特点。其在一套推进系统无法正常工作的情况下，仍然可以只用一侧的螺旋桨驱动船舶前进，然后使用舵角进行航向的修正;也可通过PTI模式来保证在单主机工作情况下的双桨推进，即正常运转的一侧轴带动发电机为另一侧轴发供电。另外，根据船舶航行状况的不同，可以在高速域使用双桨同速推进，双舵联动控制;而在低速域则使用双桨错车及双舵单独控制的方法操纵船舶。

2.总段划分及建造方案

2.1大型总段划分

由于采用常规大分段建造法时，一艘大型船舶的分段数量往往超过100个，为了减少总段数目，现在国外船厂已经采用巨型总段造船法。例如一艘阿芙拉型油船使用巨型总段造船法，可以使分段数量减少为11个，但吊进船坞大合拢的分段重量将加大2000～3000吨，这就需要起吊能力3000吨以上的浮吊来完成。但国内的大型浮吊数量稀少，所以适合采用总段重量在2000吨以下的大型总段技术，即船体分段制造完成后先合并为小总段，再合并为大总段并进行分段预舾装，最后在船坞进行大总段合拢[1]。

2.2大型总段平移方案

限于浮吊的吊臂长度，搭载完成后的大型总段必须平移一段距离才能满足浮吊的吊运需要，因此需要一套安全、简便和资金投入少的平移方案。而平移方案的关键在于承载介质和驱动工具的选择。由于使用钢珠作为介质时，其质量问题可能导致钢珠碎裂的现象，而碎裂的钢珠会产生不小的麻烦，因此采用高分子尼龙滑块作为承载介质，其平移属于滑动摩擦，实际摩擦系数为0.0516左右，与钢珠摩擦系数相近。但使用尼龙滑块的轨道表面需要铺设一层不锈钢玻璃镜面，并且需要在不锈钢表面涂抹润滑剂。由于油泵操作控制简单且运行稳定，因此选用油泵作为驱动工具，方向控制通过导轨来实现。

2.3吊装方案

浮吊可以选用2500吨级浮吊，把浮吊的把杆幅度设在60°。吊索采用钢丝绳，左右两侧各八根缆索，前后各两根缆索进行固定，全部按10吨拉力配置。总段底座撑柱采用木楔打紧。

2.4合拢方案

在大型总段合拢前，使用全站仪勘划出大合拢三向基准线，并设置总段合拢墩木、支架以及顶升移动装置等。使用2500吨浮吊采用尾吊方式将大型总段吊进坞内，并且基本放置到位;然后利用顶升移动装置进行总段的顶升和移动的微调操作，使之符合公差要求;最后装焊好定位马板及定位焊后，松卸浮吊吊钩，开始按照焊接工艺要求进行焊接。

3. 船舶建造技术

3.1尾形设计

双桨双舵船舶如果使用普通尾部形状，由于螺旋桨是布置在船舯的左右两侧，桨盘处的伴流分数较低，造成船身推进效率较低，因此船尾设计应改为类似于两个单桨船尾的双尾鳍形状，就可以显著的减少阻力[2]。由于尾部伴流在多数情况下为内旋，所以再配合螺旋桨外旋，就可进一步提高推进效率。

3.2艉轴管安装精度控制

双桨双舵船舶艉轴管是由前后轴壳以及中间接管三部分构成，需要先将前轴壳和中间接管在平台上进行水平对接，将其装焊完成后再与后轴壳在平台上进行垂直对接，最后将艉轴管吊上分段组装。为了确保其安装精度，关键是在组装全过程中，实时用激光经纬仪进行跟踪检测进行定位，随时纠正可能出现的精度偏差，从而确保艉轴管的安装精度。

3.3双面肋板拉入法

目前船舶制造常用的肋板安装方法主要是肋板插入法和单面肋板拉入法，这两种方法的缺点是需要大量的补板，造成大量钢材的浪费。因此采用双面肋板拉入法，既可以节约大量钢材和焊材，又可以缩短分段建造周期，其工艺流程是，先在内壳板上装焊纵骨，自纵骨的端头拉入第一面肋板并焊接组成内壳部件，然后在胎架上固定外板部件，翻转内壳部件，对齐肋板上贯通孔与外板部件的纵端头，拉入第二面肋板，最后焊接内壳部件和外板部件成为完整船体分段[3]。

3.4壳舾涂一体化

根据船舶的结构与布置特点，把整个船体划分为几大区域，并尽可能实现零件模块化，将其分包给专业化生产工厂制造，再从提高设计质量和先行舾涂装完成量着手，来大幅减少坞内或码头舾涂装所占时间，从而缩短船舶的整个建造周期。总体来说，壳舾涂一体化是以“船体为基础、舾装为中心、涂装为重点”的一种管理思想，即将壳、舾、涂三大作业实现空间分道、时间有序的一种生产状态。

4.结束语

通过应用以上建造技术，将大大缩短大型双桨双舵船舶的建造周期，但大型双桨双舵船舶的建造对于我国船舶制造企业来说，仍然有许多建造技术问题有待解决和提高，本文只是从几个技术点去研究其建造技术，希望能起到抛砖引玉的作用，为我国大型双桨双舵船舶建造技术的发展贡献一份力量。

参考文献：

[1]胡小林. 大型总段建造技术研究（硕士学位论文）. 哈尔滨：哈尔滨工程大学，2012.

[2]初冠南，孙清洁. 现代船舶建造技术. 北京：北京大学出版社，2014.

[3]刘恩旭. 现代造船模式下大型船舶建造工法研究（硕士学位论文）. 哈尔滨：哈尔滨工程大学，2011.