25.8 m全回轉(zhuǎn)拖輪舵槳機(jī)安裝工藝研究

黃昌妙　孫德一

摘 要：25.8 m拖輪首尾各安裝一臺(tái)全回轉(zhuǎn)舵槳機(jī)，較傳統(tǒng)的僅尾部安裝舵槳機(jī)拖輪具有回轉(zhuǎn)半徑小、推力大等優(yōu)勢(shì)。受船舶線型、安裝要求、浮船塢能力等條件約束，舵槳機(jī)的安裝成為建造中的一個(gè)難點(diǎn)。本文詳細(xì)介紹了該類型拖輪舵槳機(jī)安裝工藝方案，以供同行們參考借鑒。

關(guān)鍵詞：拖輪；全回轉(zhuǎn)舵槳機(jī)；安裝工藝

中圖分類號(hào)：U664.36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

The Research and Application of Installation Technology of 25.8 m C.P. Propeller Tug

HUANG Changmiao， SUN Deyi

（ Guangdong Bonny Fair Heavy Industry Ltd. Guangzhou 511258 ）

Abstract： 25.8 m tug， which rudder propellers are positioned at bow and stern of the hull each， presents the advantage of small radius of gyration and large thrust when compared with traditional tug， which rudder propeller is installed only at aft. The installation of the rudder propeller has become a complex and difficult “problem” because of the ship line， installation requirement， and the ability of floating dock etc. This paper introduces rudder propeller installation process for this kind of tug in detail， in order to provide reference for the construction of the similar tug.

Key words： Tug； Rudder propeller； Installation process

1 引言

25.8 m全回轉(zhuǎn)拖輪是由意大利知名船舶設(shè)計(jì)公司SPEC設(shè)計(jì)，由我司進(jìn)行建造。該拖輪顛覆了將兩個(gè)舵槳機(jī)都安裝在船尾的傳統(tǒng)，是全球首艘采用新設(shè)計(jì)理念建造的首尾各帶一臺(tái)全回轉(zhuǎn)舵槳機(jī)的拖輪。

該輪總長(zhǎng)25.75 m、型寬13 m、型深5.1m、設(shè)計(jì)吃水3.2 m、設(shè)計(jì)拖力55 t，具有回轉(zhuǎn)半徑小、側(cè)推力大等特點(diǎn)，對(duì)操作空間受限制的港口和航道，能發(fā)揮其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。

2 安裝難點(diǎn)

（1）重量大、高度高

該船采用一體式舵槳機(jī)，長(zhǎng)3.25 m、寬3.07 m、高5.275 m、重量25 t。安裝時(shí)必須由下而上安裝，且要有足夠高的空間操作，即從船舶底部舵槳圍井孔向上拉進(jìn)機(jī)艙安裝，對(duì)起重設(shè)備、吊裝方案等要求較高，安裝較為困難。

（2）施工空間受限

因該船底部線型復(fù)雜，左、中、右各有一塊呆木突出外底板，船舶布墩高度較高，且受廠區(qū)浮船塢下潛深度（下潛深度極限12.1 m）影響，船舶布墩高度不得超過3.16 m。經(jīng)計(jì)算，當(dāng)布墩高度為3.16 m時(shí)，首尾船底板距地面高度約為4.217 m<舵槳機(jī)高度5.275 m，故舵槳機(jī)無(wú)法直接移至舵槳圍井下方，須將舵槳機(jī)傾斜拉進(jìn)艙內(nèi)，然后再調(diào)整安裝角度，操作難度較大。

（3）安裝角度要求高

該船主機(jī)軸線與船體中心線成45°夾角，舵槳機(jī)進(jìn)艙后萬(wàn)向軸須對(duì)準(zhǔn)主機(jī)軸線中心，故舵槳機(jī)進(jìn)艙后仍需旋轉(zhuǎn)45°。受空間和設(shè)備重量的影響，該工作僅能靠人力拉葫蘆來(lái)完成，移動(dòng)較為困難。

（4）焊接量大，變形大

因舵槳機(jī)面板與舵槳圍井座面板連接采用焊接方式，而非螺栓連接，存在板厚、坡口大、施工空間小等客觀實(shí)際，焊接量大，焊縫變形、焊接質(zhì)量較難控制。

（5）輔助吊碼多，施工量大

舵槳機(jī)在進(jìn)艙和安裝定位時(shí)，因無(wú)法采用吊機(jī)，只能依靠吊碼、手拉葫蘆人工拉移、調(diào)節(jié)，因此需要安裝大量的輔助吊碼配合進(jìn)艙安裝，存在大量的焊接、切割拆除、打磨補(bǔ)涂等工作，施工成本較高。

3 安裝工藝研究

3.1吊裝狀態(tài)模擬分析

根據(jù)確定的船舶布置高度（外底板距地面3.16 m），采用計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行吊裝模擬（見圖1）。針對(duì)吊裝過程中所需使用的吊碼等工裝材料進(jìn)行梳理，并對(duì)工裝進(jìn)行優(yōu)化研究，同時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)起重操作人員進(jìn)行工藝技術(shù)交底，明確吊裝過程及注意事項(xiàng)。

3.2吊裝輔助工裝設(shè)計(jì)

在進(jìn)行吊裝狀態(tài)模擬分析過程中發(fā)現(xiàn)，為保障作業(yè)安全、高效，舵槳機(jī)吊裝時(shí)需采用以下工裝進(jìn)行配合吊裝：

（1）移動(dòng)托架工裝

由于該船首尾各一臺(tái)全回轉(zhuǎn)舵槳機(jī)，單機(jī)重約25 t，高約5.275 m，船舶基線距船底高度設(shè)置為3.10 m，舵槳機(jī)從船底向上吊裝進(jìn)艙。為配合舵槳機(jī)吊裝，需設(shè)計(jì)舵槳機(jī)吊裝工裝（該工裝可重復(fù)使用），具體見圖2。

（2）無(wú)碼吊裝夾具工裝

在舵槳機(jī)吊裝過程中，受吊裝高度等因素影響，需借助葫蘆反復(fù)旋轉(zhuǎn)舵槳機(jī)，移動(dòng)舵槳機(jī)進(jìn)機(jī)艙。在吊裝過程中需不斷更換葫蘆掛設(shè)吊點(diǎn)，故艙內(nèi)需安裝較多吊碼，且吊碼安裝位置需根據(jù)吊裝實(shí)際情況確定，在吊裝過程中將極大影響吊裝效率。吊裝完成后，吊碼的拆除切割、打磨工作量極大，結(jié)合船體結(jié)構(gòu)形式研究設(shè)計(jì)夾具式吊裝工裝配合現(xiàn)場(chǎng)吊裝，避免后續(xù)吊碼拆除的切割、打磨作業(yè)，降低生產(chǎn)成本，具體見圖3。

4 安裝過程

4.1 安裝前準(zhǔn)備工作

（1）按照舵槳機(jī)座安裝定位工藝要求，安裝定位好舵槳機(jī)座，并完成焊接作業(yè)；

（2）完成軸舵系拉線報(bào)驗(yàn)工作，并將測(cè)量數(shù)據(jù)做好記錄；

（3）在舵機(jī)艙首、尾部船體外板上分別安裝4個(gè)臨時(shí)吊碼（外板無(wú)法安裝夾具工裝），配合舵槳機(jī)斜拉進(jìn)艙；

（4）按設(shè)備編碼，將首、尾舵槳機(jī)區(qū)分清楚，并做好首、尾標(biāo)記，避免首、尾安裝錯(cuò)誤；

（5）在船臺(tái)上劃出船體中心線、軸系中心線，并在舵槳機(jī)與中間軸聯(lián)節(jié)處做好標(biāo)記，避免舵槳機(jī)安裝方向錯(cuò)誤。

4.2 安裝工藝過程

先將舵槳機(jī)翻身放置于移動(dòng)托架工裝上（注意將舵槳機(jī)傾斜至55°），并安裝固定葫蘆，將工裝移至舵槳圍井下方，采用艙內(nèi)已掛設(shè)好的葫蘆及夾具工裝將舵槳機(jī)斜拉進(jìn)艙，具體吊裝流程如下：

（1）將全回轉(zhuǎn)舵槳機(jī)放置于移動(dòng)工裝上，受船體線型影響，吊機(jī)無(wú)法直接將工裝移至船底下，采用“坦克”小車將負(fù)載舵槳機(jī)的工裝托架移至船舶舵槳圍井下方（見圖4）；

（2）舵槳機(jī)移動(dòng)到舵槳圍井座下方后，采用船體外板上、機(jī)艙內(nèi)掛設(shè)好的葫蘆將舵槳機(jī)緩慢抬升，脫離移動(dòng)工裝。

繼續(xù)抬升舵槳機(jī)，當(dāng)艙內(nèi)吊點(diǎn)完全受力后，松掉外板吊點(diǎn)處葫蘆。此過程需注意緩慢提升舵槳機(jī)，避免舵槳機(jī)下端與地面碰撞，如此反復(fù)操作，直至將舵槳機(jī)完全提升成垂直狀態(tài)，并拉設(shè)進(jìn)機(jī)艙內(nèi)（見圖5）；

（3）采用艙內(nèi)葫蘆繼續(xù)拉升舵槳機(jī)，同時(shí)根據(jù)舵槳安裝角度（與船臺(tái)中心線呈45°），采用掛設(shè)好的葫蘆將舵槳機(jī)調(diào)整至安裝位置（見圖6），并做好固定措施。

5 安裝精度要求

（1）軸系中心線與理論軸系中心線偏差：左右±3 mm、上下±5 mm；

（2）舵槳中心線與船體中心線的相對(duì)偏離值≤3 mm。

6 安裝焊前精定位

（1）復(fù)查艙內(nèi)拉線標(biāo)桿位置及標(biāo)桿高度等數(shù)據(jù)，重新拉設(shè)鋼絲、安裝校中指示器工裝；

（2）調(diào)整舵槳機(jī)中間法蘭盤與軸線一致，并在舵槳圍井面板、主船體結(jié)構(gòu)上做好洋沖標(biāo)記；

（3）復(fù)測(cè)軸舵系數(shù)據(jù)，并做好記錄；

（4）將自測(cè)數(shù)據(jù)重新報(bào)驗(yàn)船東、船檢，并對(duì)裝配焊前坡口等打磨情況進(jìn)行報(bào)驗(yàn)。

7 焊接工藝要求

（1）舵槳機(jī)上端法蘭面板開半U(xiǎn)型40 mm的坡口，面板厚度為50 mm，圍井基座內(nèi)徑為φ2 406 mm，圍井筒體壁厚25 mm，舵槳機(jī)法蘭面板與圍井筒體焊接間隙為3 mm（見圖7）；

（2）焊接前，坡口內(nèi)應(yīng)進(jìn)行打磨除銹、除油；

（3）舵槳機(jī)與筒體連接采用雙面角焊，焊角高度為14 mm，加強(qiáng)板需與圍井座加強(qiáng)板對(duì)正；

（4）舵槳機(jī)下端底板與船舶外板采用對(duì)接焊，舵槳機(jī)下端封板采用M12×30不銹鋼螺栓連接；

（5）舵槳機(jī)焊接變形控制措施：先焊對(duì)接縫，再焊角焊縫。應(yīng)采用多層多道焊，每一層焊接完畢后，再進(jìn)行下一層焊接，每層焊縫的厚度應(yīng)≤5 mm，層間溫度應(yīng)≤150 ℃，應(yīng)有雙數(shù)焊工對(duì)稱施焊；

（6）焊接數(shù)據(jù)監(jiān)控測(cè)量，具體見表1。

安裝焊接完畢后，應(yīng)進(jìn)行自互檢，并對(duì)缺陷位置進(jìn)行返修；返修完畢后應(yīng)進(jìn)行UT檢查。

8 安裝效果分析

從現(xiàn)場(chǎng)舵槳機(jī)吊裝情況來(lái)看，第一臺(tái)舵槳機(jī)吊裝用時(shí)約6 h，第二臺(tái)僅4 h就完成吊裝到位。在舵槳機(jī)焊接過程中，現(xiàn)場(chǎng)采用雙數(shù)焊工（2人），嚴(yán)格按焊接工藝及焊接順序進(jìn)行施焊，焊接主管進(jìn)行焊接監(jiān)控，鉗工對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，精度數(shù)據(jù)滿足舵槳機(jī)安裝精度要求，前后精度數(shù)據(jù)對(duì)比見表1。

9 結(jié)束語(yǔ)

本文主要論述了全球首艘采用首、尾布置全回轉(zhuǎn)舵槳機(jī)的拖輪的舵槳機(jī)吊裝及焊接工藝。作為我司小虎島基地的首制拖輪，也是第一次嘗試該種形式的安裝工藝。從施工過程及效果來(lái)看，安裝精度和焊接過程都較為順利，船東和船檢也給予了高度的評(píng)價(jià)。

通過設(shè)計(jì)無(wú)碼吊裝工裝和托架移位工裝，大大縮短了舵槳機(jī)吊裝作業(yè)時(shí)間，提高吊裝效率，減少吊碼安裝、動(dòng)能等費(fèi)用，為后續(xù)船的建造奠定了良好的基礎(chǔ)。文章大部分內(nèi)容是現(xiàn)場(chǎng)施工過程中總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，工裝工具也經(jīng)過實(shí)踐，可供同類工程參考。

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