新型船舶轴系安装设备开发

孙世芳

(浙江国际海运职业技术学院， 浙江 舟山 316021)

新型船舶轴系安装设备开发

孙世芳

(浙江国际海运职业技术学院， 浙江 舟山 316021)

针对目前造船企业在船舶轴系安装过程中耗时耗工的问题，开发出一套船舶轴系安装专用设备。通过实船轴系安装试验表明，利用该套安装设备及采用与之相应的安装工艺可有效地缩短轴系安装周期，降低劳动强度，从而提高船企的经济效率。

船舶轴系 安装设备 安装工艺

1 项目背景

船舶轴系的安装在船舶建造过程中占有重要地位[1]，而其安装离不开特定的安装设备。现阶段我国船舶企业对船舶动力装置设备的安装根据安装设备的不同采用不同的安装方法[2,3]：主机安装采用龙门吊车直接吊装到船舶机舱，然后在船体形变稳定后再做细微调整；其余设备的安装则由龙门吊车吊装到机舱后再利用起吊葫芦安装到位。轴系的整个安装过程可以分为两个阶段：粗安装和精确定位(如图1所示)。粗安装过程主要是将轴系安装到相应位置，然后再借用起吊葫芦和液压装置的帮助人工精确定位。经过对国内多家船舶企业的调研和国外相关资料的整理发现，现阶段大部分船舶企业将两个过程合二为一，即在粗安装过程就采用人工吊装定位，造成了整个安装移位速度慢，耗时耗力，不利于船舶建造周期的缩短。

图1 轴系吊装

国内船舶企业对轴系的安装工艺较为传统[4]，烟台来福士、江苏熔盛、舟山扬帆集团等船舶企业主要利用船坞起重设备加手拉葫芦用人工方法将这些设备移动到位，然后人工精确定位，该方法工作效率低，且由于需要人工辅助，在安装过程中易出事故。这种安装工艺涉及到的安装设备较少，技术含量低，所需人工劳动强度大。国外包括日本、韩国在内的船企主要采用船坞起重设备配上卷扬机通过人工移动到位的安装方法，这样的安装工艺工作效率低，对安装人员技术水平要求极高，所涉及到的安装设备技术含量也较低。

船舶轴系安装设备及安装工艺发展滞后，造成我国造船企业船舶建造周期较长，在国际竞争中缺乏优势。为提高造船技术含量，缩短船舶建造周期，从而提高劳动效率和企业的经济效率，开发新型的安装设备及适应新设备的安装工艺便具有现实意义。图1为轴系吊装。

2 轴系安装新工艺

针对轴系的安装现状，拟采用框架式的安装方式，即设计出轴系安装车，包括移动装置(含夹持装置)，结构框架，导轨，支撑装置。当动力轴由龙门吊车吊至机舱后直接放置到安装车上，然后龙门吊车就可以省去，有安装车直接将轴系输送到位。以尾轴为例(尾轴有部分轴伸出船体外，相对中间轴安装更加复杂)进行说明，当尾轴(尾轴在安装前会安装一滑移导轨，目的是利于尾轴伸出机舱外，由滑移导轨起到支撑力的作用，卸去前滑移装置，使尾轴继续移动)由龙门吊车放置在安装平台上(见图2)，安装平台上的夹持装置固定尾轴(分前后两部分)后沿导轨移动(见图3)，当尾轴一部分伸出机舱外，前置安装平台装置移去后由支撑滑块支撑尾轴一端重力(见图4)，此时尾轴的支撑点就成为后移动装置和机舱外的支撑滑块，然后尾轴继续在安装车移动装置的驱动下继续移位，直接安装到位(见图5)。最后再用两个起吊葫芦分别吊挂尾轴的两端，这样安装车就可以移去，尾轴简单定位如图6所示，尾轴的精确定位再由人工慢慢调整。

对于从船艉安装的轴系，可将该装置翻转，框架放于船体外，支撑装置放于船体机舱，让轴系从船艉放入框架，然后轴系一端移动到机舱内后放置到支撑移动装置，继续进行轴系安装。整个轴系安装装置的安装过程如图2～图6所示。

图2 龙门吊车将尾轴吊装到轴系安装设备示意图

图3 轴系安装设备将尾轴滑动到尾轴管口

图4 尾轴帽处由支撑滑块起到支撑滑动的作用

这样的安装方式，整个过程耗时少，降低了工人的劳动强度，同时也减少了劳动人员的数量，达到省时省力、缩短安装工作周期的效果。

图5 尾轴在两端支撑点的作用下完成到位安装

图6 将尾轴两端的支撑点拆去后精细调整定位安装

3 新型安装设备介绍

图7 船舶轴系安装设备结构图

在船舶机舱中安装拆分式的轴系安装框架(根据船舶的实际情况确定该框架的高度)，用于承载移动平台、夹持装置及所安装轴系。其上安放移动平台，驱动电机控制该平台的移动与停止，实现远程控制。移动平台上安放夹持装置，用于轴系的支撑与夹持，通过夹持装置可实现轴系的位置微调(如图7所示)。用龙门吊车将轴系直接吊装在该平台的夹持装置上，通过夹持装置的微调，调整轴系的垂直高度，在移动平台驱动电机的驱动下将轴系安放在相应的位置，将该套设备拆除，即完成了轴系的安装。图7为船舶轴系安装设备结构图。

3.1 夹持装置

此装置安装在轴系安装设备的工作平台上，用于支撑、夹持轴系，为轴系的移动提供平台。装置包括：旋转手柄、拉移丝杠、支撑圆柱、支撑架、保护装置、基座、丝杠固定块、丝杠拉移块、支撑垫块、心轴、移动槽。拉移丝杠的特点在于以丝杠中心，两侧螺纹方向相反并在此处断开，当丝杠左右旋转时，与丝杠连接的拉移块同向或反向移动；丝杠固定块的特点在于只固定拉移丝杠的轴向位置而不阻碍其转动；支撑垫块的特点在于拉移丝杠穿过支撑垫块与其不接触；移动槽的特点在于使丝杠拉移块与支撑垫块在槽内运动，限制其移动方向。表1为夹持装置的部件及作用。图8为夹持装置结构图。

表1 夹持装置的部件及作用

图8 夹持装置结构图

3.2 工作平台

本装置安装在轴系安装装置的结构框架上，可以在其上移动，轴系的夹持装置安装在该平台上。该装置用于运送所安装的轴系。工作平台包括：安装平台、滚轮、支撑架、心轴、驱动装置及其控制系统。心轴的特点在于与滚轮、驱动装置连接，即支撑滚轮，又将动力电机的能量传递给滚轮，使滚轮运动。控制系统的特点在于同时控制两部驱动装置，使其同步运行，并且实现远距离控制。表2为工作平台的组件名称及作用。图9为工作平台结构图。

表2 工作平台的组件名称及作用

图9 工作平台结构图

3.3 结构框架

轴系安装设备的结构框架设计为阶梯状(通常情况下机舱的底舱有一个深凹型平台和尾舱平台)，包括：体结构框架(框架上平面安装有车用导轨，两段)、支撑地脚、限位器。

其功能是：(1) 移动小车的安装平台，移动小车在该平台上前后移动；(2) 支撑整套设备，承受轴系的重量；(3) 可调整轴系的安装高低位置，为轴系的准确移动定位提供调整作用；(4) 轴系安装设备的固定装置固定该设备时稳定，拆除该设备时对主机平台无损伤。表3为结构框架组件名称及作用。图10为结构框架结构图。

表3 结构框架组件名称及作用

图10 结构框架结构图

4 基于安装设备的轴系安装过程及运行特点

当尾轴起吊到位后，需要夹持装置进行工作。通过转动摇臂 ，使丝杠拉杆转动，拉移丝杠在转动过程中拉动丝杠拉移块同向或反向运动，由于丝杠拉移块与其上的支撑架为一体，因此可改变支撑圆柱的中心距，进而可以准确调整支撑位置的高低，为其提供升降性。为防止当调整两支撑圆柱中心距时出现中心距较近，导致轴系发生侧移滚动，保护装置起到保护作用，其下有支撑垫块，将支撑架受力传递给移动平台，防止支撑架受力过大而产生折断的现象。

当夹持装置将尾轴固定后，操作人员远距离操作工作平台的驱动电机，移动工作平台的位置，将轴系向尾轴管处推进，技术人员在附近可以观察轴系的移动情况，防止出现轴系滚动侧滑事故的发生。在安装过程中，轴系的位置可通过夹持装置微调。误差过大时，可对结构框架支脚的不同高度进行调整。

通过在船舶企业的试验检测，该套设备具有以下运行特点：

(1) 该套设备与国内现有安装设备相比较，具有结构简单，操作方便，可快速将设备安装到位。

(2) 据项目负责人在船舶企业实际考察，船舶轴系(中间轴、尾轴各一根)安装到位需要两个工时；采用该套设备，利用与之相应的安装工艺后，整套轴系的安装工时将为一个工时，安装周期缩短一半，进而缩短了整个造船周期。产生了巨额的经济效益。

(3) 在传统安装方法中，整个轴系安装过程所需要的人员包括技术人员、安检人员、操作工共计20人。采用该方法后，整个安装过程只需要6人(技术人员2名，安检人员2名、操作工2名)。以一个船坞一年建造6条船舶计算，仅仅在人工上，可为企业节省10 000元/年。

5 结论

本文通过自主创新的方式，研发船舶轴系所需要的安装设备，从而开发相应的安装工艺，制定相应的工艺标准，使船舶轴系的安装过程达到提高技术含量、缩短安装周期、降低劳动强度和劳动力的目的。

由于该套设备设计时考虑到经济成本的关系，设计过程中只是采用了机械传动和操作，故科技含量有待提高，可在以后的设计过程中采用较为成熟的液压技术。液压技术将能显著提高设备的操作性和技术含量，显著降低操作过程中的劳动强度，使操作人员能把精力专注于安装过程而非操作过程，更可提高安装效率和降低安装过程中的危险性。

作者认为轴系的安装过程分为粗定位和精安装，本文主要是介绍提高粗定位过程的劳动效率方法，今后可以将精定位作为一个研究方向。现阶段国内及国外的船舶行业在精定位过程中主要采用人工定位，技术含量有待提高[5,6]，可采用液压技术和精确控制技术，提高安装精度和生产效率。

[1] 胡忠平. 某舰超长轴系安装工艺研究和应用[J]. 造船技术, 2008, 3： 26-27.

[2] 许宝森. 船舶动力装置及安装工艺[M]. 北京：人民交通出版社, 2006.

[3] 周伟. 尾机型船舶推进轴系安装工艺[J]. 船海工程, 2004, 6：15-17.

[4] 刘兴永. 53500吨散货船轴系安装及校中[J]. 造船技术, 2010,3：15-18.

[5] 张金香. 船舶轴系安装及校中[J]. 机电技术, 2005, 2：104-108.

[6] 王水,杨盛浩. 3 676 kW三用拖轮轴线校准与轴系安装工艺[J]. 机电设备, 2010, 3：7-9.

The Equipment Development of Shaft Installation in New Ship

SUN Shi-fang

(Zhejiang International Maritime College, Zhoushan Zhejiang 316021, China)

In view of the time-consuming problem of a ship shafting installation process ship-building enterprises, a set of special equipment for ship shafting installation was developed. Indicated by a real ship shafting installation testing: using the installed equipment and corre-sponding installation technique, it can effectively short the installation period, reduce the labor intensity, improve ship enterprise's economic efficiency.

Ship shaft Installation of equipment Installation process

浙江省教育厅科研项目：船舶轴系安装工艺研究(编号：Y201226159)。

孙世芳(1980-)，男，硕士。

U664

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