“北航18”轮舵系舵杆整形修理工艺

陈金琨

(交通部烟台打捞局船舶修造中心，山东 烟台 264000))

“北航18”轮在锚地避风过程中，由于走锚造成搁浅，经救援后发现舵叶丢失。接到船东通知后，我中心马上组织人员出海勘察，并根据现场情况制定舵叶修理方案，由我中心前期根据图纸制作并加工舵叶，船舶上坞后安装修复。在船舶上坞后，经现场实地对舵系检查发现，舵杆变形严重，无法使用，必须更换舵杆。但舵杆加工费时费工，很难满足船期要求，针对该情况，我中心大胆提出舵杆整形工艺，为船东节约时间及成本。舵叶丢失情况如图1所示。

图1 舵叶丢失现场情况

1 上坞后舵系测量

由于该轮舵叶海损丢失，海上勘验无法全面得到具体损坏信息。所以为了保证新加工舵叶能一次顺利安装到舵杆上，上坞后决定对整个船舶舵系进行检查测量。

首先对舵杆进行测量，将舵杆拆卸下来，进行舵杆轴线测量，在车间内利用大型数控龙门铣床对舵杆进行精确测量，借助龙门铣床找出中心线，测量各个位置的数据并与图纸尺寸对比，舵杆形式如图2所示。经过测量得到舵杆的变形量为：舵杆法兰向后偏移106.2 mm，向左偏移36 mm；舵杆法兰后上翘24.2 mm，左上翘6.5 mm。确定该轮海损事故过程中，舵杆发生变形损坏。以目前舵杆情况，新加工舵叶无法安装到位。

图2 舵杆形式

其次对船体是否变形进行验证，将舵杆及舵销拆下，将舵承座及舵承安装到位，采用拉线的方式，检验舵承及上下舵销座的同轴度。对舵承及上下舵销孔拉线校中，以舵承上端面中心点A和上舵销中部中心点B为基准拉线，测量下舵销上端面C、下舵销下端面D、E两处钢丝与舵销孔内壁的距离，测量点数如图3所示。

图3 舵系拉线示意图

根据表1舵系测量数据可以发现舵系各点同轴度偏差较小，船体无较大变形，排除了船体变形的可能性。

表1 修理前舵承内部与舵系中心线距离 mm

2 舵杆整形修理工艺

根据测量结果得出的舵杆变形情况，需制定合理整形方案。该舵杆直径为350 mm，并且变形量较大，如果使用常规水火整形需多次进行，且难度较大，同时水火反复整形下，有可能造成舵杆材料性能的变化。所以决定采用大型液压机对弯曲处进行压力整形，舵杆修理工艺如下。

1)对舵杆初步进行粗整形，通过在舵杆上划出实际轴线与理论轴线，采用目视测量，当理论线和实际轴线在折弯处(交汇点)接近顺直的时候，可以认为粗整形已完成，此时停止压制，如图4所示。

图4 舵杆划线部位

2)利用相似三角形原理对舵杆进行精整形，将粗整形后的舵杆放置于平台上，对粗整形后的舵杆进行找正，如图5所示。

图5 舵杆上平台测量

3)选取高度合适的支撑物2个，上部铺设10 mm左右的铜板，将找正后的舵杆放置在支撑物上部，凸出变形最大点作为压制点，选取离压制点300 mm左右位置作为百分表测量点。

4)操作液压机使液压活塞缓慢下落，当液压活塞触及舵杆，使舵杆轻微受力后，调整百分表度数归零。

5)液压活塞继续下落，首次可让下落距离达到百分表度数极限刻度停止(10 mm)，用2把铁锤锤击压制点正背部位置200次左右，达到消除内应力效果。现场压制如图6所示。

图6 舵杆现场液压

6)等待5 min左右，缓慢升起液压活塞，记录百分表变化值a。

7)利用相似三角形原理计算压制点及轴头变化值b、c，计算公式见式(1)，原理如图7所示。

图7 舵杆整形相似三角形原理

a/h1=b/h2=c/h3

(1)

式中，h1表示舵杆上打标点到支撑点2的长度，h2、h3以此类推。

由式(1)计算轴头变化值c；同理可获得法兰端面变化值d；舵杆变形量即为c和d之和。

8)测量出准确整形变量，与压制变形量进行比较、分析，排除外部因素(支撑点、舵杆摆放位置等)干扰，得出液压机整形规律。

9)重复上述步骤，不断调整压制量，直到接近理论值，整形完成后，对压制点进行探伤，以确定整形对舵杆未造成损伤。

10)舵杆修复后，在胎架上与舵叶连接，舵杆与舵叶整体拉出中心线。经过现场数据测量，舵杆与上、下舵销孔中心线同轴度小于1 mm，满足安装要求，如图8所示。

图8 舵杆上胎架拉线

3 舵系安装

首先安装舵杆，连接舵柄，舵承座闭合后复位，螺栓紧固。连接舵杆与舵叶，铰制螺栓安装紧固，检查连接情况，连接面无缝隙，0.03 mm塞尺塞不进。由于该轮船体下舵销座内铜套为偏心套且与销座为过盈配合，原铜套磨损严重需更换，舵系中心线重新校中，加工偏心套与销座过盈配合安装难度较大，故采用加工中心套后环氧树脂浇筑的方式，上舵销安装后测量下舵销与舵销孔内壁间隙，加工下舵销铜套，铜套外表面与舵销孔内壁留有足够的浇筑量，浇筑量不足的位置采用气刨加大间隙，顶丝固定铜套，试验转舵性能良好，左右满舵无阻塞现象，对铜套与舵销孔间隙进行环氧树脂浇筑，24 h紧固后再次试验转舵性能良好。测量舵承及上下舵销间隙如表2所示。

表2 修复后舵承及上下舵销间隙 mm

4 结束语

大型舵杆的整形十分困难，本文巧妙的利用了简单的几何原理解决了舵杆整形的困难问题。为我中心以后的修理工作总结了经验，同时为船方节约了船期和修理成本，为后续船舶修理提供了宝贵的经验。