造船工藝規(guī)則-舵系

張晰見

0 引言

造船舵系是一個綜合工程，按舵系布置圖屬件范圍，主要包括:船體施工的舵葉、掛舵臂、舵上承基座、推舵機(jī)基座；涉及外加工制作的舵柄、舵桿、舵銷組件及上下鑄鋼承座、舵下承非金屬襯套；外協(xié)輪機(jī)施工方的鏜孔、鉆孔、拂配、系統(tǒng)安裝等。由于該系統(tǒng)零件圖紙大都由船體設(shè)計組設(shè)計，因此在系統(tǒng)功能設(shè)置、機(jī)械零件圖深度以及技術(shù)要求方面與輪機(jī)專業(yè)相比略顯不足，諸多“尺寸鏈”中“封閉環(huán)”參數(shù)概念未在圖紙及技術(shù)要求中反映出來，施工中一旦疏忽就存在無法挽回的損失。此外，舵系涉及CCS驗(yàn)船師受檢項(xiàng)目并不多，該工程指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)文件也僅有兩個，且大都以解釋或界定具體“硬”節(jié)點(diǎn)的機(jī)械連接參數(shù)為主線條，對系統(tǒng)功能包括維護(hù)節(jié)點(diǎn)在內(nèi)及各“軟”工況均沒有表述，而這一點(diǎn)對船東來講恰恰是至關(guān)重要的，因此諸多節(jié)點(diǎn)要素均要靠船東代表把控。筆者根據(jù)監(jiān)造經(jīng)驗(yàn)，將掛舵臂式舵系設(shè)計上易出的錯誤、誤區(qū)和施工環(huán)節(jié)中易疏漏并需受檢的項(xiàng)目匯成如下監(jiān)造補(bǔ)充要則，供船東或同行們借鑒，常規(guī)已知或有些 CCS受檢項(xiàng)目等在此不贅述。

1 詳細(xì)設(shè)計圖紙

舵系詳細(xì)設(shè)計的機(jī)械零部件圖紙繪制要規(guī)范、達(dá)標(biāo)和優(yōu)化，同時要考慮拆裝工藝以及系統(tǒng)維護(hù)工況，舵柄零件圖紙應(yīng)由設(shè)計部門繪制并列入送審圖紙范圍。有獨(dú)立設(shè)計能力的生產(chǎn)廠家的舵柄圖紙必須提交設(shè)計部門確認(rèn)，該鑄鋼件的訂貨、加工、檢驗(yàn)要求應(yīng)等同于其他鑄鋼件。舵系液壓螺母拆裝工藝應(yīng)囊括在同船推進(jìn)器拆裝說明書中，并且對不同的錐面斜度、長度，所實(shí)施徑向、軸向壓力值以及壓入量應(yīng)不同。

1）舵系鑄鍛件訂貨技術(shù)條件

目前較多船舶只編制《軸系鑄鍛件訂貨技術(shù)條件》文件，無艉柱-舵系鑄鍛件訂貨技術(shù)條件，這在設(shè)計上是缺項(xiàng)的，導(dǎo)致艉柱的前后軸轂及舵系鑄鍛件都要用施工圖紙訂貨，因此也給訂貨雙方帶來不便。這是不滿足船舶設(shè)計整體規(guī)范性原則的，也是極不嚴(yán)肅的行為。

掛舵臂上下舵鈕、舵葉上下承座、舵柄鑄鋼體內(nèi)孔應(yīng)按粗加工狀態(tài)交貨，粗加工表面應(yīng)進(jìn)行磁粉探傷檢驗(yàn)。

2）舵上承設(shè)計為平面摩擦水密上舵承 CB/T 3282-2001[1]標(biāo)準(zhǔn)的，在訂貨明細(xì)表和舵系布置圖中應(yīng)對其標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)行確認(rèn):（1）下承體開口為左右方向，舵角指示盤設(shè)在后中，舵桿下沉量指示盤設(shè)在前中；（2）上承架開口呈前后方向，與舵桿凹頸處平鍵連接的鍵槽設(shè)在左側(cè)。

3）舵葉、掛舵臂

設(shè)置為懸掛式舵葉的，舵葉在舵銷拆裝工位處（右側(cè)）非水密封板內(nèi)的水平支撐隔板設(shè)置高度應(yīng)與掛舵臂下承安裝空間相吻合，不能與舵葉后部水平隔板呈同一平面，下部兩道隔板在右側(cè) 90°方向應(yīng)設(shè)為開口狀，以滿足舵銷的拆裝工藝空間。

舵葉、掛舵臂圖紙技術(shù)要求中，應(yīng)提出對鏜孔后的鑄鋼體內(nèi)孔進(jìn)行不低于磁粉探傷檢驗(yàn)的要求，并對缺陷部分提出修改意見。

4）推舵機(jī)基座

設(shè)置為雙缸往復(fù)式推舵機(jī)的，推舵機(jī)基座應(yīng)在前后中間面板200mm以下處斷開不小于800mm寬的工作通道，以滿足日常巡視、舵上承填料函維護(hù)、以及應(yīng)急操舵工況（直接觀察舵上承舵角指示盤而不必躍上推舵機(jī)平臺）。

5）止跳塊

在舵葉與掛舵臂間隙處左右設(shè)置圓鋼（φ90×50-2）作為止跳墊塊功能是極不規(guī)范的，如果只是輔助式功能（保險裝置）還尚可，但作為平面摩擦水密式上舵承專用止跳配置就顯得不專業(yè)，也給日后維護(hù)工作帶來麻煩。因此需按照文章第 5部分要求改制。

舵上承設(shè)計按第1部分第2點(diǎn)中的標(biāo)準(zhǔn)型號，舵葉與掛舵臂下平面設(shè)置的圓鋼止跳塊應(yīng)改為在舵葉中平面上焊裝可拆型墊板（燕尾槽式錐形插板）結(jié)構(gòu)，增大接觸面積，以避免圓鋼對掛舵臂下平面在長時間磕碰及腐蝕磨損下形成凹坑而不易修復(fù)。

6）舵桿、舵銷、舵柄、舵桿承座、舵銷承座、液壓螺母

該機(jī)械零部件繪圖的深度及標(biāo)注符號諸多不達(dá)標(biāo)，應(yīng)統(tǒng)一口徑，并與艉軸系標(biāo)注一致。舵柄除外徑表面保持為毛坯表面外，其它部分包括撥叉外形均需進(jìn)行機(jī)械加工，內(nèi)孔精加工后要進(jìn)行磁粉探傷檢驗(yàn)，撥叉根部應(yīng)力處要進(jìn)行超聲波探傷檢驗(yàn)。

舵桿與上下承座為無鍵液壓螺母連接的，舵桿上下錐面小端、舵銷錐面小端；舵柄及上下承座錐孔大端均要設(shè)置O型圈槽，防止液壓拆裝過程中從兩端滲油。

各錐孔內(nèi)液壓油道布置徑向至外端間距應(yīng)不小于100mm；兩油道間距應(yīng)不大于130mm；軸向4條油道應(yīng)呈十字線分布；油道形狀R5、寬度5mm、深度1.5mm（軸向深度/寬度略大于徑向）；注入接頭平肩凹孔φ25×15；絲孔G3/8″，兩注入螺孔應(yīng)左右對稱分布；封閉螺塞形狀要采用放泄旋塞 CB/T 23-99（或內(nèi)六角）標(biāo)準(zhǔn)、材質(zhì)為不銹鋼；液壓螺母活塞零件的拆裝工藝螺孔應(yīng)不小于M12。

舵桿上下承處、舵銷上端要包覆襯套的要按《舵系安裝與效用試驗(yàn)要求》CB/T 3623-94[2]要求審核圖紙不銹鋼襯套過盈量；中間包覆玻璃的要按規(guī)范第三篇 11.2.4.4及參照《艉軸包覆玻璃鋼》CB*/Z 107-1981[3]要求審核襯套圖紙中包覆玻璃鋼壓邊用的凹陷斜邊是否滿足要求；舵桿與上下承間隙、舵銷與銷承間隙應(yīng)參照《船舶舵系舵承修理安裝技術(shù)要求》CB/T 3424-92[4]審核圖紙數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。

在舵桿上端軸頭平面（穿過軸頸）及錐面小端端部平面（按環(huán)形平肩寬度）與下部凹頸處鍵槽呈90°方向上下各加工一條永久性標(biāo)志線（寬 2mm、深2mm），此線作為安裝舵柄校正前后位置標(biāo)志線。

舵柄在錐孔上端面距孔邊30mm內(nèi)前后位置制作同樣兩段舵柄中心標(biāo)志線，此線在安裝時應(yīng)與舵桿錐體小端平肩處的標(biāo)志線重合；舵柄撥叉外、內(nèi)上下平面都要進(jìn)行機(jī)械加工，粗糙度同上下端面；上下?lián)懿媾c推舵缸直徑總間隙不應(yīng)小于22mm。

以上要求應(yīng)在圖紙中繪制和標(biāo)注，不便標(biāo)注的應(yīng)在圖紙技術(shù)要求中進(jìn)行表述。

2 施工制作

建造方現(xiàn)場制作需要船東方驗(yàn)證的為掛舵臂上下鑄鋼承套定位焊裝、舵葉上下鑄鋼承座定位焊裝工序；外加工制作需要船東方現(xiàn)場驗(yàn)證的為舵桿上下不銹鋼覆套、舵銷不銹鋼覆套安裝前及包覆玻璃鋼工序。

掛舵臂、舵葉鑄鋼件在施工前要驗(yàn)證材質(zhì)單及CCS鋼印標(biāo)志；掛舵臂上下鑄鋼承套定位焊裝、舵葉上下鑄鋼承座定位焊裝均要在施工方定位后現(xiàn)場測量并記錄承套或承座單件上下十字位置中心偏移值，一般總偏差控制在5mm以內(nèi)。焊裝定型前要施焊一次測量一次，用定時、定量、對稱均勻焊接和反變形施焊工藝控制偏移值在允許范圍以內(nèi)。

舵桿、舵銷在裝復(fù)不銹鋼覆套前要現(xiàn)場驗(yàn)證各部件材質(zhì)報告單、覆套（粗加工）水密試壓報告單，并根據(jù)1中6）點(diǎn)要求現(xiàn)場目測工件內(nèi)外表面粗糙度測量過盈值并監(jiān)控覆套安裝工藝過程，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)文件現(xiàn)場監(jiān)控舵桿包覆玻璃鋼工藝全過程。

3 船上預(yù)裝

預(yù)裝指舵上承基座在鏜孔前的定位與焊裝，是將保證舵桿系統(tǒng)距基線高度、舵上承安裝方向和基座水平密性三項(xiàng)功能集于一體的關(guān)鍵工序。

舵線定位后，舵上承基座就可依舵線安放就位。對于平面摩擦水密上舵承（該組件具有方向性）的基座，因該基座上平面及面板內(nèi)孔都要鏜削加工，因此該基座中心偏差值和平面水平偏差值（外徑測量）都控制在5mm以內(nèi)?；ㄎ灰蛩匕ㄈ?xiàng):1）與基線高度；2）前后方向；3）水平精確度。

基座至甲板研裝高度值因受艉部合攏變形影響，該數(shù)值只是理論數(shù)據(jù)故不能以此為依據(jù)。要以實(shí)際至基線（多數(shù)情況下測量至軸線距離）的距離為依據(jù)，修正其艉甲板高度變形誤差，保證舵葉底部至基線距離不變。這一節(jié)點(diǎn)對舵葉下有舵托結(jié)構(gòu)的舵系尤為關(guān)鍵。

因舵上承安裝具有方向性，基座的前后位置也就決定了上舵承的前后位置，因此要驗(yàn)證舵機(jī)艙內(nèi)的船舯線及肋位平行線，并應(yīng)留有永久性標(biāo)志。

舵上承基座面板厚度一般都在40mm左右，為保證面板具有足夠的強(qiáng)度尺寸，該平面水平誤差越小越好，以保證鏜削后獲得較厚的面板尺寸。

4 鏜孔程序

鏜孔工程要先取得施工單位的施工工藝大綱或工藝工序操作程序報告，對文件不滿足或有缺陷的要提出修正。基座面板內(nèi)徑（與舵上承下體凸臺外徑相配合）間隙值須嚴(yán)格控制。

鏜具安裝后動刀前，應(yīng)對中心線進(jìn)行檢驗(yàn)確認(rèn)，鏜削加工量至 80%時要對中心線進(jìn)行二次再確認(rèn)（消除鏜具支架因焊裝應(yīng)力不均導(dǎo)致的“跑偏”工況），有誤差的要進(jìn)行二次校正。

除了已知或既定的鏜削范圍外，還要對舵葉中部的上平面、掛舵臂下平面（鑄鋼粗加工或毛坯面）下端進(jìn)行鏜削。下平面前部是止跳板工作面，若不鏜削將使止跳板變成高點(diǎn)接觸以及存在間隙不均等，不滿足上述CB/T 3623-94標(biāo)準(zhǔn)3.19條對止跳塊安裝要求及本文第五部分對推舵機(jī)安裝的要求。

基座面板內(nèi)經(jīng)與下承體凸臺配合間隙不得大于0.3mm，舵桿徑向剪切推力主要傳遞在此臺階上，底座鉸制螺栓孔（約9只）只承擔(dān)旋轉(zhuǎn)剪切扭力。

在對舵葉上下承座、掛舵臂上下舵鈕鑄鋼體鏜削完工后或在鏜具拆除前，要對其內(nèi)孔進(jìn)行磁粉探傷檢驗(yàn)，有問題的可加大鏜削孔徑或進(jìn)行局部焊補(bǔ)。

5 系統(tǒng)安裝

因?yàn)樯隙娉?、舵桿均具有方向性，因此應(yīng)在舵上承定位后才能依據(jù)艉部中心標(biāo)志安裝舵葉，若本末倒置，將無法準(zhǔn)確的校正舵柄前后位置，進(jìn)而導(dǎo)致推舵機(jī)基座安裝方位不準(zhǔn)確。上舵承安裝前要確認(rèn)基座面板內(nèi)徑與下承體凸臺外徑的間隙值、防銹蝕功能以及基座面板的密封材料性能。

在舵桿以及舵柄安裝到位后才能確定推舵缸、推舵機(jī)基座定位高度，舵柄撥叉上下與推舵缸總間隙一般應(yīng)小于20mm，因此基座高度的確定應(yīng)以上部間隙大于下部間隙（舵柄多次拆裝后塑性變形導(dǎo)致的下沉量可按上12mm、下8mm分配）、下部間隙大于舵葉止跳板間隙的原則，并按此高度研割推舵機(jī)基座，焊裝后高度誤差超出既定范圍的，要通過調(diào)整預(yù)留斜墊塊厚度滿足要求。雙柱塞往復(fù)式推舵機(jī)柱塞至舵桿前后中心距的誤差不能大于1mm，否則會導(dǎo)致工作缸對稱力矩不平衡。

止跳板結(jié)構(gòu)與預(yù)裝:1）止跳板寬100mm、長650mm、厚 40mm，錐形可拆底板+長條面板（600mm×90mm×10mm）制作，大端直線寬160mm（錐度10:1），兩側(cè)加工成60°斜角，前后橫斷面呈外圓弧狀，側(cè)邊垂直長600mm，銳角部分倒角R10；2）兩側(cè)配置 600mm×60mm×40mm 固定鋼板各一塊，各自在一側(cè)加工與上述可拆板相同的60°斜角；3）兩側(cè)固定板將斜角反方向與可拆板并攏（可拆板高出固定板約10mm，側(cè)邊略齊平大端突出30圓弧高度以上），在舵葉中平面舵桿前部橫向擺放，呈燕尾槽形狀；4）止跳塊組件左右中心正對船舯線，與舵桿一側(cè)留出80mm間距，前后兩側(cè)固定板外沿四面施焊達(dá)到相應(yīng)的焊角（內(nèi)槽焊角角要小于R10）。上述止跳板可隨舵葉制作時制裝，600mm×90mm面板厚度則需根據(jù)安裝間隙最后配置。

止跳板安裝:舵葉安裝后就可測量至掛舵臂底部的止跳塊間隙，并制作調(diào)整面板，面板制妥后與底板焊為一體。安裝前，對兩側(cè)及底接觸面除銹清污，配以密封膠或白鉛油，可拆板楔緊后在大端面外部裝焊止退塊。經(jīng)上述改進(jìn)后，止跳板的按裝過程變得輕松自如，拆卸維護(hù)也很簡單，只需將大端點(diǎn)焊部分焊角割除然后從小端敲擊就可將可拆板順利推出，可隨意改變面板厚度尺寸再進(jìn)行復(fù)焊安裝。

6 標(biāo)準(zhǔn)解誤

《舵系安裝與效用試驗(yàn)要求》CB/T 3623-94標(biāo)準(zhǔn)有幾處表述錯誤或不確切處，在此提出糾正建議:

1）標(biāo)準(zhǔn)3.5、3.13、3.15條對過盈量極限值表述為“0或大于0”均為錯誤，過盈配合的前提條件是大于 0，是負(fù)間隙值，因此過盈極限值應(yīng)表述為“過盈間隙上限值以上的負(fù)間隙值”。按同條要求過盈量為 0.005mm～0.015mm、第 3.7條過盈量為0～0.02mm要求，因此該過盈量極限值應(yīng)確定為0.02mm。又根據(jù)《軸系法蘭連接螺栓鉸孔及裝配質(zhì)量要求》CB/T 3611-94第4.1條直徑小于30mm的常溫壓入裝配式螺栓最小至最大過盈量僅為0～0.005mm要求，因此上述過盈量還應(yīng)標(biāo)注為冷縮裝配條件。

2）標(biāo)準(zhǔn)3.15條對錐孔舵柄液壓式安裝壓入量提出0.5mm～1mm無指導(dǎo)意義，實(shí)際壓入量要大于該值。

3）標(biāo)準(zhǔn)3.16條摩擦片接觸面積若指平面摩擦水密上舵承 CB/T 3282-2001的摩擦片應(yīng)表述標(biāo)準(zhǔn)名稱，該條及3.20條凡表述60%接觸面積的均應(yīng)該為75%（規(guī)范對拂配接觸面大都以75%為基準(zhǔn)點(diǎn)）。

4）標(biāo)準(zhǔn)3.21條關(guān)于推舵機(jī)柱塞與舵柄的平行度要求用水平公差小于0.05mm、極限不大于0.1mm表述，理論上成立但實(shí)際上無操作性，因?yàn)闊o論是將水平儀放在柱塞上還是用專用直尺放在舵柄上，加工面檢測至推舵機(jī)外端 0.1mm誤差實(shí)在是無法確認(rèn)。應(yīng)該改為調(diào)整并測量舵柄撥叉與柱塞銷滾輪上下兩端側(cè)面間隙方法，一般上下側(cè)面間隙誤差小于0.02mm即可滿足使用工況。

5）標(biāo)準(zhǔn)4.6.3、5.2.3轉(zhuǎn)舵時間應(yīng)取消貨船雙泵工作時間不大于28s規(guī)定，統(tǒng)一改為4.6.2；5.2.2按客船單泵統(tǒng)一時間標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范[5]第三篇13章13.1.5.6（2）項(xiàng)要求為沿襲了老規(guī)范版本將客/貨船分列的雙重規(guī)定至今沒做修改（（指09版本，此與標(biāo)準(zhǔn)制定在前有關(guān)），關(guān)于規(guī)范亟待修改的問題很多，這也是規(guī)范修改通報年年都在發(fā)布、版本過幾年一集中修改的實(shí)情。規(guī)范中的諸多不合時宜的條款均由驗(yàn)船師在實(shí)際檢驗(yàn)中進(jìn)行調(diào)整如上述規(guī)定驗(yàn)船師早已在貨船檢驗(yàn)時采用。關(guān)于船舶標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中諸多亟待修改（規(guī)范中諸多陳舊條款都與沿襲原標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容有關(guān)）問題，待見它文專述。

[1]CSSC. CB-1148, 船舶標(biāo)準(zhǔn)全文系統(tǒng)[S]. 2004.

[2]CSSC. CB-1492, 船舶標(biāo)準(zhǔn)全文系統(tǒng)[S]. 2004.

[3]CSSC. CB*/Z-19, 船舶標(biāo)準(zhǔn)全文系統(tǒng)[S]. 2004.

[4]CSSC. CB/T-1275, 船舶標(biāo)準(zhǔn)全文系統(tǒng)[S]. 2004.

[5]CCS. 鋼質(zhì)海船入級規(guī)范[S]. 2009.