雙槳雙舵船舶建造技術(shù)研究

陸國(guó)強(qiáng) 賀迎賓 曲道龍

摘要：隨著運(yùn)輸船舶日趨大型化、高速化，大型雙槳雙舵船舶的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文分析了雙槳雙舵船舶的特點(diǎn)，提出了適合國(guó)內(nèi)建造大型雙槳雙舵船舶的大型總段劃分法及相關(guān)建造方案，對(duì)雙槳雙舵船舶尾形設(shè)計(jì)、艉軸管安裝精度控制、雙面肋板拉入法和殼舾涂一體化等多個(gè)方面進(jìn)行了研究，從而為我國(guó)大型雙槳雙舵船舶的建造提供一些可行性思路。

關(guān)鍵詞：雙槳雙舵;建造技術(shù);大型總段造船法

前言

隨著航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，過(guò)去主要用于軍用艦船的雙槳雙舵船舶得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特別是在超大型集裝箱船中開(kāi)始大量使用。超大型船舶配備雙槳雙舵，可以使其具有更加靈活自主的操縱性能，并可實(shí)現(xiàn)安全、高效和節(jié)能等目標(biāo)。在對(duì)船舶經(jīng)濟(jì)性和安全性要求不斷提高的現(xiàn)代社會(huì)，雙槳雙舵船舶的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)不斷擴(kuò)大。因此，對(duì)雙槳雙舵船舶建造技術(shù)的研究，將具有重要的理論和工程意義。

1.雙槳雙舵船舶特點(diǎn)

雙槳雙舵船舶一般采用雙軸系，對(duì)稱布置在船體中縱剖面的兩側(cè)，相對(duì)船體基線略有傾斜，從而保證螺旋槳能夠充分沒(méi)入水中。雙軸可以使用兩套相互獨(dú)立的推進(jìn)系統(tǒng)，分別擁有供油單元及冷卻系統(tǒng)等，正常工作時(shí)兩套推進(jìn)系統(tǒng)一起工作，兩邊的舵為聯(lián)動(dòng)工作。鑒于船體結(jié)構(gòu)的限制，螺旋槳到尾軸管的距離一般較遠(yuǎn)，即尾軸較長(zhǎng)，因此在建造的時(shí)候，需要在船體的外部安裝人字架來(lái)支撐懸伸在船外的尾軸;另外，為了拆裝方便還需將尾軸分成兩段來(lái)制造，中間使用聯(lián)軸器進(jìn)行連接。

雙槳雙舵使得船舶具有高速、機(jī)動(dòng)性好和可靠性高的特點(diǎn)。其在一套推進(jìn)系統(tǒng)無(wú)法正常工作的情況下，仍然可以只用一側(cè)的螺旋槳驅(qū)動(dòng)船舶前進(jìn)，然后使用舵角進(jìn)行航向的修正;也可通過(guò)PTI模式來(lái)保證在單主機(jī)工作情況下的雙槳推進(jìn)，即正常運(yùn)轉(zhuǎn)的一側(cè)軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)為另一側(cè)軸發(fā)供電。另外，根據(jù)船舶航行狀況的不同，可以在高速域使用雙槳同速推進(jìn)，雙舵聯(lián)動(dòng)控制;而在低速域則使用雙槳錯(cuò)車(chē)及雙舵單獨(dú)控制的方法操縱船舶。

2.總段劃分及建造方案

2.1大型總段劃分

由于采用常規(guī)大分段建造法時(shí)，一艘大型船舶的分段數(shù)量往往超過(guò)100個(gè)，為了減少總段數(shù)目，現(xiàn)在國(guó)外船廠已經(jīng)采用巨型總段造船法。例如一艘阿芙拉型油船使用巨型總段造船法，可以使分段數(shù)量減少為11個(gè)，但吊進(jìn)船塢大合攏的分段重量將加大2000～3000噸，這就需要起吊能力3000噸以上的浮吊來(lái)完成。但國(guó)內(nèi)的大型浮吊數(shù)量稀少，所以適合采用總段重量在2000噸以下的大型總段技術(shù)，即船體分段制造完成后先合并為小總段，再合并為大總段并進(jìn)行分段預(yù)舾裝，最后在船塢進(jìn)行大總段合攏[1]。

2.2大型總段平移方案

限于浮吊的吊臂長(zhǎng)度，搭載完成后的大型總段必須平移一段距離才能滿足浮吊的吊運(yùn)需要，因此需要一套安全、簡(jiǎn)便和資金投入少的平移方案。而平移方案的關(guān)鍵在于承載介質(zhì)和驅(qū)動(dòng)工具的選擇。由于使用鋼珠作為介質(zhì)時(shí)，其質(zhì)量問(wèn)題可能導(dǎo)致鋼珠碎裂的現(xiàn)象，而碎裂的鋼珠會(huì)產(chǎn)生不小的麻煩，因此采用高分子尼龍滑塊作為承載介質(zhì)，其平移屬于滑動(dòng)摩擦，實(shí)際摩擦系數(shù)為0.0516左右，與鋼珠摩擦系數(shù)相近。但使用尼龍滑塊的軌道表面需要鋪設(shè)一層不銹鋼玻璃鏡面，并且需要在不銹鋼表面涂抹潤(rùn)滑劑。由于油泵操作控制簡(jiǎn)單且運(yùn)行穩(wěn)定，因此選用油泵作為驅(qū)動(dòng)工具，方向控制通過(guò)導(dǎo)軌來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.3吊裝方案

浮吊可以選用2500噸級(jí)浮吊，把浮吊的把桿幅度設(shè)在60°。吊索采用鋼絲繩，左右兩側(cè)各八根纜索，前后各兩根纜索進(jìn)行固定，全部按10噸拉力配置?？偠蔚鬃鶕沃捎媚拘ù蚓o。

2.4合攏方案

在大型總段合攏前，使用全站儀勘劃出大合攏三向基準(zhǔn)線，并設(shè)置總段合攏墩木、支架以及頂升移動(dòng)裝置等。使用2500噸浮吊采用尾吊方式將大型總段吊進(jìn)塢內(nèi)，并且基本放置到位;然后利用頂升移動(dòng)裝置進(jìn)行總段的頂升和移動(dòng)的微調(diào)操作，使之符合公差要求;最后裝焊好定位馬板及定位焊后，松卸浮吊吊鉤，開(kāi)始按照焊接工藝要求進(jìn)行焊接。

3.?船舶建造技術(shù)

3.1尾形設(shè)計(jì)

雙槳雙舵船舶如果使用普通尾部形狀，由于螺旋槳是布置在船舯的左右兩側(cè)，槳盤(pán)處的伴流分?jǐn)?shù)較低，造成船身推進(jìn)效率較低，因此船尾設(shè)計(jì)應(yīng)改為類似于兩個(gè)單槳船尾的雙尾鰭形狀，就可以顯著的減少阻力[2]。由于尾部伴流在多數(shù)情況下為內(nèi)旋，所以再配合螺旋槳外旋，就可進(jìn)一步提高推進(jìn)效率。

3.2艉軸管安裝精度控制

雙槳雙舵船舶艉軸管是由前后軸殼以及中間接管三部分構(gòu)成，需要先將前軸殼和中間接管在平臺(tái)上進(jìn)行水平對(duì)接，將其裝焊完成后再與后軸殼在平臺(tái)上進(jìn)行垂直對(duì)接，最后將艉軸管吊上分段組裝。為了確保其安裝精度，關(guān)鍵是在組裝全過(guò)程中，實(shí)時(shí)用激光經(jīng)緯儀進(jìn)行跟蹤檢測(cè)進(jìn)行定位，隨時(shí)糾正可能出現(xiàn)的精度偏差，從而確保艉軸管的安裝精度。

3.3雙面肋板拉入法

目前船舶制造常用的肋板安裝方法主要是肋板插入法和單面肋板拉入法，這兩種方法的缺點(diǎn)是需要大量的補(bǔ)板，造成大量鋼材的浪費(fèi)。因此采用雙面肋板拉入法，既可以節(jié)約大量鋼材和焊材，又可以縮短分段建造周期，其工藝流程是，先在內(nèi)殼板上裝焊縱骨，自縱骨的端頭拉入第一面肋板并焊接組成內(nèi)殼部件，然后在胎架上固定外板部件，翻轉(zhuǎn)內(nèi)殼部件，對(duì)齊肋板上貫通孔與外板部件的縱端頭，拉入第二面肋板，最后焊接內(nèi)殼部件和外板部件成為完整船體分段[3]。

3.4殼舾涂一體化

根據(jù)船舶的結(jié)構(gòu)與布置特點(diǎn)，把整個(gè)船體劃分為幾大區(qū)域，并盡可能實(shí)現(xiàn)零件模塊化，將其分包給專業(yè)化生產(chǎn)工廠制造，再?gòu)奶岣咴O(shè)計(jì)質(zhì)量和先行舾涂裝完成量著手，來(lái)大幅減少塢內(nèi)或碼頭舾涂裝所占時(shí)間，從而縮短船舶的整個(gè)建造周期?？傮w來(lái)說(shuō)，殼舾涂一體化是以“船體為基礎(chǔ)、舾裝為中心、涂裝為重點(diǎn)”的一種管理思想，即將殼、舾、涂三大作業(yè)實(shí)現(xiàn)空間分道、時(shí)間有序的一種生產(chǎn)狀態(tài)。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)應(yīng)用以上建造技術(shù)，將大大縮短大型雙槳雙舵船舶的建造周期，但大型雙槳雙舵船舶的建造對(duì)于我國(guó)船舶制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，仍然有許多建造技術(shù)問(wèn)題有待解決和提高，本文只是從幾個(gè)技術(shù)點(diǎn)去研究其建造技術(shù)，希望能起到拋磚引玉的作用，為我國(guó)大型雙槳雙舵船舶建造技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡小林.?大型總段建造技術(shù)研究（碩士學(xué)位論文）.?哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2012.

[2]初冠南，孫清潔.?現(xiàn)代船舶建造技術(shù).?北京：北京大學(xué)出版社，2014.

[3]劉恩旭.?現(xiàn)代造船模式下大型船舶建造工法研究（碩士學(xué)位論文）.?哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2011.