某型艦尾軸托架工序提前技術(shù)分析

梁斌 何黃勝

（海軍駐廣州427廠軍事代表室，廣州510715；廣州中船黃埔造船有限公司，廣州510715）

摘要：本文主要針對(duì)某型艦船體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及尾軸托架安裝技術(shù)要求，對(duì)不同階段安裝工藝方法進(jìn)行比較，并對(duì)工序前移后存在的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合分析。

關(guān)鍵詞：某型艦；尾軸托架；工序提前；船臺(tái)周期；技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

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

某型艦為大型水面艦艇，動(dòng)力系統(tǒng)為雙機(jī)并車、雙槳推進(jìn)的全柴聯(lián)合推進(jìn)裝置，軸系為長(zhǎng)軸系型，與船舯線面對(duì)稱布置，軸線與船體基線成一定夾角，軸系安裝精度要求高。由于前、后尾軸托架分別布置在前、后兩個(gè)分段，且后尾軸托架為雙臂結(jié)構(gòu)，安裝定位難度大，在以往的艦船建造過程中，在主船體合攏成形軸系照光定位后再安裝。

2尾軸托架和軸系安裝布置

某型艦前、后尾軸托架及尾軸管分別位于三個(gè)不同的分段（為了方便說明，分別定義為A、B、C底部分段），詳見圖1。

3尾軸架安裝技術(shù)要求

1）軸殼中心線與軸線左、右偏差±1 mm ；

2）軸殼中心線與軸線高度偏差 0 -3 mm ；

3）軸殼沿軸中心線前后位置偏差± 2mm 。

4安裝工藝方法介紹

4.1 船臺(tái)階段安裝

4.1.1安裝條件

1）主船體及第一層上建大合攏裝焊完及火工校正結(jié)束，第二層上建甲板室吊裝定位完或加配載，機(jī)艙前壁向尾部位液艙密試工作結(jié)束；

2）船體中心線和基線確定，第一次軸系照光定位完成，尾軸托架前后端處拉線架光靶布置到位，光靶中心和軸線中心重合度滿足精度要求；

3）大型機(jī)電設(shè)備進(jìn)艙到位或配載。

4.1.2安裝順序

1）根據(jù)第一次軸系照光確定的a、b、c、d點(diǎn)（見圖2）分別定位安裝前、后尾軸托架；安裝主機(jī)及齒輪箱基座焊接墊片；

2）根據(jù)第二次軸系照光確定的e、f點(diǎn)（見圖2）定位尾軸管，并對(duì)軸系進(jìn)行鏜孔加工處理。

4.2分段階段安裝

4.2.1安裝條件

1）由于前、后尾軸托架體積大（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（前托架單個(gè)重量約4.5 t，后托架單個(gè)重量約17.5 t），吊裝托架需要的活動(dòng)空間大， B分段、C分段（底部）無法采用正裝工藝方法（該工藝方法有利于控制分段變形），需要將分段建造方法改為倒裝，如圖3、圖4所示。

2）尾軸托架需要在分段脫胎前定位安裝（分段水平狀態(tài)破壞前）。

4.2.2分段搭載安裝順序

1）分段（包括尾軸托架裝焊工作）制作完畢后，將分段調(diào)至水平狀態(tài)，復(fù)核分段中心線與兩軸之間的距離，必要時(shí)，為了保證軸線距離，可對(duì)分段中心線進(jìn)行修正；復(fù)核托架前后端面軸中心點(diǎn)距分段基線的高度，必要時(shí)，為了保證軸線高度，可對(duì)分段定位基線進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；調(diào)整后的分段中心線及基線作為分段船臺(tái)搭載合攏的定位參考線；

2）在相鄰機(jī)艙分段船臺(tái)搭載合攏完畢后，對(duì)船體基線進(jìn)行修正，依據(jù)修正后的船體基線及船臺(tái)中心線進(jìn)行軸系第一次照光，確定軸系理論線；

3）依據(jù)軸系理論線，在尾軸托架前后端處設(shè)置拉線架光靶（光靶設(shè)置在船臺(tái)地板上，與船臺(tái)地板固定牢固）；

4）依據(jù)分段中心線及基線對(duì)B段底部進(jìn)行船臺(tái)搭載初定位，核對(duì) 左右尾軸托架與軸系理論線的吻合度，為了保證尾軸托架與軸系理論線的一致性，可利用船臺(tái)液壓小車及千斤頂對(duì)分段水平狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，確保尾軸托架安裝精度滿足軸系加工、安裝要；

5）B段裝焊、密試工作完畢后，應(yīng)對(duì)前尾軸托架與軸系理論線的吻合情況進(jìn)行復(fù)查，為了保證前尾軸托架滿足鏜孔加工要求，必要時(shí)（在滿足精度要求范圍內(nèi)）可對(duì)軸系理論線進(jìn)行微調(diào)，進(jìn)行軸系第二次照光，重新確定新的軸系理論線；

6）依據(jù)分段中心線及基線對(duì)C段底部進(jìn)行船臺(tái)搭載初定位，核對(duì)左右尾軸托架與軸系理論線的吻合度，為了保證尾軸托架與軸系理論線的一致性，可利用船臺(tái)液壓小車及千斤頂對(duì)分段水平狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，確保尾軸托架安裝精度滿足軸系加工、安裝要求。

5不同安裝階段的優(yōu)缺點(diǎn)及對(duì)船臺(tái)周期的影響

5.1尾軸托架在分段安裝的優(yōu)點(diǎn)

1）在吊裝尾軸托架時(shí)，不需要在結(jié)構(gòu)外板上設(shè)置吊碼，可利用吊車設(shè)備，降低尾軸托架吊裝難度；

2）裝尾軸托架部位外板結(jié)構(gòu)時(shí)，可利用吊車設(shè)備，降低結(jié)構(gòu)裝焊難度；

3）減少船臺(tái)焊接及密試工作量，有利于縮短船臺(tái)建造周期。

5.2尾軸托架在分段安裝的缺點(diǎn)

1）由于B段、C段底部分段無法在胎架上正造，容易造成結(jié)構(gòu)及外板變形，不利于分段制作質(zhì)量及精度控制；

2）由于尾軸托架需要在分段脫胎前安裝，脫胎后還需要進(jìn)行部分 焊接作業(yè)，不利于尾軸托架安裝精度的控制；

3）底部分段重量過大，不利于分段脫胎翻身及吊裝；

4）增加分段船臺(tái)搭載難度及搭載周期，為了遷就軸線安裝精度，容易造成合攏口處縱、橫結(jié)構(gòu)及外板錯(cuò)位，結(jié)構(gòu)開刀接順處理工作量大，影響船體建造精度及質(zhì)量；

5）不利于船臺(tái)快速搭載工作的開展。為了保證軸線安裝精度，需要在B段裝焊工作結(jié)束才能開展C段底部分段的搭載工作，不利于塔式搭載建造方法（在B段底分段上船臺(tái)裝配定位焊后可同時(shí)開展C段底及B段上半立體分段的搭載工作）；

6）為了保證軸線安裝精度，需要增加一次軸系照光工作。

5.3對(duì)船臺(tái)建造周期的影響

5.3.1船臺(tái)建造周期預(yù)估

1）在船臺(tái)階段安裝尾軸托架（包括A、B、C總段的分段搭載）需要的作業(yè)周期如下：

① 根據(jù)塔式搭載方法，在定位分段裝配定位焊完后（不需要等焊接工作結(jié)束）可以同時(shí)開展相連分段的搭載作業(yè)，如圖5所示，也 即使在A段底部分段裝配定位焊完后可同時(shí)開展A段上半立體分段及B段底部分段的搭載作業(yè)；船臺(tái)搭載A、B、C總段需要的周期：

T1=A段底部（裝配定位12天）+A段上半立體分段及B段底部（裝配定位12天）+B段上半立體分段及C段底部（裝配定位12天）+C段上半立體分段（裝配定位12天+焊接8天）=56天。

（說明：在搭載后續(xù)分段時(shí)可同時(shí)開展前序分段焊接工作。）

② 前、后尾軸托架在船臺(tái)階段安裝的周期約為T2=40天。

2）在分段階段安裝尾軸托架（包括A、B、C總段的分段搭載）需要的作業(yè)周期：

① 為了保證船臺(tái)搭載軸系的精度，需要在A段底部分段裝配焊接工作結(jié)束，軸系第一次照光定位完畢后，才能開展B段底部分段的搭載工作；在B段底部分段裝配焊接工作結(jié)束軸系理論線復(fù)核修正結(jié)束后才能開展C段底部分段裝配焊接，船臺(tái)搭載A、B、C總段需要的周期：

t=A段底部（裝配定位12天+焊接8天）+A段上半立體分段及B段底部（裝配定位12天+焊接8天+調(diào)整7天）+B段上半立體分段及C段底部（裝配定位12天+焊接8天+調(diào)整7天）+C段上半立體分段（裝配定位12天+焊接8天）=94天。

說明：根據(jù)船臺(tái)搭載作業(yè)區(qū)預(yù)估，考慮到為了保證尾軸托架與軸系理論線的一致性（左右對(duì)稱及吻合度），在搭載B、C段底部分段時(shí)，需要對(duì)分段水平狀態(tài)進(jìn)行多次微調(diào)，并且根據(jù)調(diào)整情況需要對(duì)合攏口部位結(jié)構(gòu)、外板進(jìn)行開刀處理，每個(gè)分段需要在原基礎(chǔ)上增加7天工作量。

② 前、后尾軸托架在分段安裝的需要增加分段制作周期約為30天。

5.3.2對(duì)船臺(tái)建造周期的影響

根據(jù)5.3.1數(shù)據(jù)分析，尾軸托架在船臺(tái)階段安裝（包括A、B、C總段搭載工作）的船臺(tái)周期為T=T1+T2=56+40=96天，工序提前（尾軸托架在分段階段安裝）后需要的船臺(tái)周期為t=94天。

5.3.3對(duì)船臺(tái)建造周期的影響

工序提前后可以縮短船臺(tái)周期2天，增加分段制作周期30天；根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，從提高船臺(tái)搭載效率，縮短船臺(tái)建造周期角度考慮，意義不大。

6尾軸托架安裝工序提前存在的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

1）考慮到B段、C段底部分段制作方法改為倒裝后，對(duì)肋板安裝定位及外板焊接變形控制不利，容易造成分段建造精度超差。

2）在分段安裝尾軸托架，定位基準(zhǔn)在變化，尾軸托架精度難于保證。根據(jù)圖6分析，在分段階段定位安裝尾軸托架，無論以分段胎架理論基準(zhǔn)還是以分段結(jié)構(gòu)龍骨首尾端點(diǎn)定位，都無法滿足船臺(tái)搭載精度要求，原因如下：

① 以分段胎架理論基準(zhǔn)定位尾軸托架時(shí)，由于在分段制作過程中的定位偏差及焊接變形影響，造成分段結(jié)構(gòu)龍骨撓度及甲板中心線發(fā)生變化，與胎架理論基準(zhǔn)不一致，必然影響尾軸托架安裝精度。

② 以分段結(jié)構(gòu)龍骨首尾端點(diǎn)（A、B點(diǎn)）定位尾軸托架時(shí)，考慮到尾軸托架必須在尾軸托架（分段結(jié)構(gòu)水平狀態(tài)破壞）前進(jìn)行安裝定位，分段脫胎后還需要進(jìn)行大面積的焊接、火工及密試工作，龍骨撓度及分段結(jié)構(gòu)中心線還要繼續(xù)發(fā)生變化，造成在分段船臺(tái)搭載時(shí)為了將就尾軸托架軸線安裝，造成合攏口處外板及結(jié)構(gòu)錯(cuò)位，如圖7所示。

3）由于前、后尾軸托架分別在不同的分段（B段、C段）制作，分段焊接工作量及定位基準(zhǔn)不一致，無法保證前、后尾軸托架安裝精度及結(jié)構(gòu)焊接變形量的一致性。

4）船體中心線修正對(duì)尾軸托架安裝精度的影響，根據(jù)該類艦船建造經(jīng)驗(yàn)，完工后船體中心線修正量一般可控在±3 mm以內(nèi)，船體中心線休整后將會(huì)造成左右軸線不對(duì)稱，影響軸系安裝精度，左右軸系不對(duì)稱，容易造成艦船偏航（正舵角時(shí)）、軸系振動(dòng)大及左右軸系受力不均衡等。

5）船體配載對(duì)尾軸托架安裝精度的影響。常規(guī)建造工藝中 ，在尾軸托架定位安裝（第一次軸系照光）前，一般需要在相應(yīng)位置進(jìn)行配載處理（模擬舵葉、舵桿、螺旋槳、推進(jìn)器軸、尾軸重量），模擬實(shí)船重量分布載荷，在尾部龍骨撓度彈性變形穩(wěn)定后，再進(jìn)行第一次軸系照光工作。如果在分段階段安裝尾軸托架，在船臺(tái)建造完工后因船體重量分布載荷變化造成軸系應(yīng)力集中，影響軸系安裝質(zhì)量。

6）補(bǔ)救措施（技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)防范措施）實(shí)施難度大。尾軸托架為鑄鋼件，在分段階段安裝尾軸托架時(shí)，必須將尾軸托架（上、下口與甲板及外板焊接部位）余量切割修正，一旦出現(xiàn)在船臺(tái)合攏階段因精度超差需要調(diào)整尾軸托架位置（上、下位置）時(shí)，尾軸托架已經(jīng)沒有調(diào)整余量，容易造成尾軸托架報(bào)廢處理，必將嚴(yán)重影響船臺(tái)建造周期。

7結(jié)論分析

根據(jù)以上情況分析，某型艦在分段階段安裝尾軸托架對(duì)縮短船臺(tái)建造周期意義不大（工序提前后可以縮短船臺(tái)周期2天，增加分段制作周期30天），且存在巨大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)?？紤]到尾軸托架及軸系安裝工藝為重要件及關(guān)鍵工序，一旦精度控制不好，將會(huì)影響艦船總體性能，容易造成偏航（正舵角時(shí)）、軸系振動(dòng)大、左右軸系受力不均衡及影響航速等，從保證產(chǎn)品建造質(zhì)量、建造精品艦船的角度考慮，將尾軸托架及軸系安裝工序提前目前的技術(shù)條件并不具備。