軸舵系照光找中工藝流程優(yōu)化

徐鎮(zhèn)鎮(zhèn)， 劉 皓

(江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 上海 201913)

0 引 言

在船舶建造過(guò)程中，軸舵系、主動(dòng)力系統(tǒng)的安裝和調(diào)試工作一直屬于船廠的核心工作。照光是軸舵系施工開始的標(biāo)志，軸舵系照光找中又被稱為船體照光，是一項(xiàng)要求非常高的技術(shù)性工作。作為船舶在船塢或船臺(tái)建造階段最重要的一個(gè)生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)，軸舵系照光找中施工具有連續(xù)性、不可逆性，以及精度要求高、易發(fā)生生產(chǎn)質(zhì)量事故造成重大損失等特點(diǎn)。因此，軸舵系照光找中施工質(zhì)量的好壞，不僅關(guān)系到軸舵系、主動(dòng)力系統(tǒng)安裝工作能否正常開展及船舶在海上安全航行的情況，還關(guān)系到船廠的核心資源 ——船塢或船臺(tái)的周轉(zhuǎn)率。

目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)船廠在軸舵系照光找中方面的工藝還一直沿用先激光、再拉線、最后望光的方法。隨著造船技術(shù)的不斷進(jìn)步，船舶建造速度不斷加快，世界各大船廠均以減少船舶建造周期和提高建造質(zhì)量為目標(biāo)，對(duì)船舶建造方法進(jìn)行改革與創(chuàng)新，產(chǎn)生很多先進(jìn)造船工法，大幅度提高船舶建造質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

經(jīng)過(guò)多年軸舵系照光找中工藝優(yōu)化和技術(shù)革新，開創(chuàng)性地將原來(lái)的軸舵系照光找中的拉線環(huán)節(jié)取消，工藝方法和技術(shù)的先進(jìn)性與優(yōu)越性日益顯現(xiàn)。

1 軸舵系照光找中的條件

為達(dá)到良好的施工效果，符合船舶的建造標(biāo)準(zhǔn)，保證船舶軸舵系、主動(dòng)力系統(tǒng)施工精確無(wú)誤，軸舵系照光找中應(yīng)具備如下條件：

(1) 軸舵系照光找中前，船廠需要保證船體狀態(tài)，盡量減少船體搭載、火工、強(qiáng)度試驗(yàn)等的影響。因此，機(jī)艙前壁往后至艉部主甲板以下的全部船體結(jié)構(gòu)焊接及火工矯正和上述區(qū)域的雙層底密性試驗(yàn)，包括尾軸管冷卻水艙及雙層底艙的密性試驗(yàn)必須結(jié)束。

(2) 楞木布置符合工藝圖紙要求，機(jī)艙前壁至艉部主甲板區(qū)域所有的臨時(shí)支撐與拉撐全部拆除結(jié)束，船體變形趨于穩(wěn)定，船體呈現(xiàn)自由穩(wěn)定狀態(tài)。

(3) 軸舵系照光找中工作一般在晚間或陰雨天船體不受陽(yáng)光曝曬及溫度無(wú)急劇變化情況下進(jìn)行，以避免船體變形影響軸舵系中心線的正確性。

(4) 在軸舵系照光找中的過(guò)程中，振動(dòng)作業(yè)與有嚴(yán)重噪聲干擾的作業(yè)應(yīng)停止。較大的噪聲會(huì)影響施工人員在施工過(guò)程中正常的信息傳遞和相互交流，劇烈的振動(dòng)會(huì)引起船體抖動(dòng)影響測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2 軸舵系照光前準(zhǔn)備工作

在艉部區(qū)域的臨時(shí)支撐拆除后，搭設(shè)軸舵系照光找中和后續(xù)軸舵系鏜孔施工用的操作平臺(tái)。為便于施工的順利進(jìn)行和確保施工人員的人身安全，在機(jī)艙底層、尾軸管前后端、舵機(jī)房及操作平臺(tái)上放置照明設(shè)施。

如圖1所示，在掛舵臂后端和主機(jī)凹坑前端設(shè)置軸系中心線艉部基準(zhǔn)A和艏部基準(zhǔn)G，在尾軸管內(nèi)部安裝照光靶B和C，在掛舵臂和舵承基座內(nèi)部安裝照光靶a、b、c、d、e。在艉部基準(zhǔn)A后面設(shè)置準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡架設(shè)平臺(tái)和照光人員操作平臺(tái)。艉部基準(zhǔn)A和上述2個(gè)平臺(tái)必須相對(duì)獨(dú)立，與周圍平臺(tái)不連接在一起，避免人員走動(dòng)引起準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡平臺(tái)和艉部基準(zhǔn)A抖動(dòng)，影響照光數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖1 照光基準(zhǔn)和照光靶布置

如圖2所示，在尾軸管前端面、舵銷下端面、舵鈕上端面及舵承基座上端面定位燒焊校鏜排用的工藝調(diào)整螺釘。

在工裝準(zhǔn)備方面，優(yōu)化后的軸舵系照光施工時(shí)需要準(zhǔn)備全站儀2套、激光經(jīng)緯儀1套、準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡 1套及常用卷尺、內(nèi)徑千分尺等工具，比傳統(tǒng)的軸舵系照光多出1套全站儀和1套激光經(jīng)緯儀，省略線錘、19 #琴鋼絲、等腰三角板、拉力計(jì)等工具和易耗品。

圖2 工藝調(diào)整螺釘定位示例

3 軸舵系理論中心線勘測(cè)

用全站儀測(cè)量出船體基線，并根據(jù)工藝圖紙中船體基線至軸系中心線的理論高度，將船體基線駁至艉部基準(zhǔn)A的靶心[1]。圖3為軸舵系理論中心線勘測(cè)示例。

圖3 軸舵系理論中心線勘測(cè)示例

在機(jī)艙內(nèi)主機(jī)凹坑中心線上架設(shè)1套全站儀，操作全站儀使其發(fā)出的激光束水平通過(guò)艉部基準(zhǔn)A的靶心，然后將全站儀翻轉(zhuǎn)180°，使其發(fā)出的激光束通過(guò)艏部基準(zhǔn)G的靶心，此時(shí)兩者的靶心所連接成的直線即為軸系理論中心線。當(dāng)軸系理論中心線確定后，在測(cè)量尾軸管內(nèi)壁鏜削裕量時(shí)，若發(fā)現(xiàn)一側(cè)鏜削裕量較少或者沒(méi)有，須整體調(diào)整艉部基準(zhǔn)A和艏部基準(zhǔn)G，左右允許調(diào)整范圍在7 mm以內(nèi)，上下允許調(diào)整范圍在10 mm以內(nèi)[2]。

用全站儀在船體基線上找到0 #肋位處的位置，并用激光反射貼片標(biāo)記該點(diǎn)，該點(diǎn)即為舵系基點(diǎn)。在準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡平臺(tái)上架設(shè)望遠(yuǎn)鏡，以艉部基準(zhǔn)A和艏部基準(zhǔn)G的靶心為基準(zhǔn)，校對(duì)準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡，使其十字中心與兩者的靶心重合，即3點(diǎn)都在軸系理論中心線上。將激光經(jīng)緯儀架設(shè)在0 #肋位處，與船體基線垂直，使其發(fā)出的激光束照射到激光反射貼片的十字中心上，然后將激光經(jīng)緯儀翻轉(zhuǎn)180°，此時(shí)激光經(jīng)緯儀發(fā)出的激光束即為舵系理論中心線。

4 數(shù)據(jù)測(cè)量

4.1 軸舵系相交度測(cè)量

如圖4所示，用激光經(jīng)緯儀發(fā)出的激光束校調(diào)安裝在掛舵臂和舵承基座中的照光靶，使激光束穿過(guò)所有照光靶的靶心。將貼有激光反射貼片的鋼直尺微微傾斜一定角度，放置在激光經(jīng)緯儀的正上方，使其發(fā)出的激光束照射在鋼直尺上。手電筒照亮鋼直尺上的激光反射貼片，移動(dòng)鋼直尺使激光反射貼片的十字中心與準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡的十字中心在一條直線上，讀取鋼直尺上的距離數(shù)值，該數(shù)值即為軸舵系的相交度數(shù)值。若該數(shù)值大于6 mm，則根據(jù)軸舵系鏜削裕量情況適當(dāng)調(diào)整，以滿足工藝規(guī)范要求。

4.2 軸系鏜削裕量測(cè)量

操縱放置在機(jī)艙主機(jī)凹坑處的全站儀(見圖3)，使其水平激光束照射在艏部基準(zhǔn)G的靶心，然后將全站儀翻轉(zhuǎn)180°，使其激光束先后照射在放置于尾軸管前后端的鋼直尺上，測(cè)量并記錄尾軸管內(nèi)孔壁至鋼直尺上激光點(diǎn)的距離，并計(jì)算尾軸管前后端內(nèi)孔的鏜孔裕量。根據(jù)工藝圖紙中主機(jī)飛輪端顯示的位置，再次操作全站儀，以主機(jī)飛輪端為坐標(biāo)點(diǎn)，將激光束分別照射到放置于尾軸管前后端的鋼直尺上，測(cè)量出尾軸管前后端至主機(jī)飛輪端的實(shí)際距離，并與工藝圖紙理論數(shù)據(jù)相比較，得出尾軸管前后端的實(shí)際鏜削裕量。

4.3 舵系鏜削裕量測(cè)量

將架設(shè)在0 #號(hào)肋位上的激光經(jīng)緯儀翻轉(zhuǎn)180°(見圖3)，激光束垂直向上照射，分別測(cè)量舵鈕、舵銷上下端面內(nèi)壁至鋼直尺上激光點(diǎn)的距離，并計(jì)算舵鈕、舵銷上下端面的鏜削裕量。測(cè)量結(jié)束后，用計(jì)量過(guò)的30 m卷尺分別測(cè)量舵承基座至舵鈕、舵銷上下端面的距離，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)確定舵鈕、舵銷上下端面和舵承基座上端面的鏜削裕量。

圖4 軸舵系相交度測(cè)量示例

4.4 中間軸承基座位置和高度測(cè)量

架設(shè)在機(jī)艙內(nèi)主機(jī)凹坑處的全站儀水平發(fā)出激光束(見圖3)，通過(guò)艏部基準(zhǔn)G的靶心，然后將全站儀翻轉(zhuǎn)180°，使其發(fā)出的激光束通過(guò)艉部基準(zhǔn)A的靶心。先測(cè)量中間軸承上端面至水平向艉部發(fā)射激光束的距離，再測(cè)量主機(jī)飛輪端至中間軸承基座的前后距離，最后測(cè)量中間軸承基座前后中線與激光束所代表的軸系中心線的左右偏差。上述數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)束就可確定中間軸承基座的位置和焊接墊片的厚度。

4.5 主機(jī)環(huán)氧厚度測(cè)量

以艏部基準(zhǔn)G的靶心為基準(zhǔn)，分別測(cè)量主機(jī)凹坑左右兩側(cè)與艏部、舯部、艉部等3處的實(shí)際距離，并將實(shí)測(cè)距離與理論距離相比較，得出主機(jī)環(huán)氧厚度。

5 軸舵系望光

5.1 軸系望光

用調(diào)整后與軸系中心線在一條直線上的準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡，分別校調(diào)安裝于尾軸管內(nèi)孔前后端的照光靶B、C，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡望光，最終實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的十字中心與照光靶B、C的靶心都在一條直線上[3]。

5.2 舵系望光

將準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡放置在照光靶e內(nèi)，以0 #號(hào)肋位處激光反射貼片的十字中心為基準(zhǔn)，分別精確校調(diào)照光靶a、b、c、d的靶心，使其靶心都在一條直線上[3]。

5.3 劃刻軸舵系鏜削基準(zhǔn)

軸舵系望光結(jié)束后，撤除照光靶，用帶劃針的圓規(guī)在尾軸管前端面、舵銷下端面、舵鈕上端面及舵承基座上端面分別劃刻鏜削校調(diào)圓和檢查圓，用內(nèi)徑千分尺測(cè)量芯棒至工藝調(diào)整螺釘?shù)木嚯x。

6 結(jié) 語(yǔ)

軸系是船舶動(dòng)力源的重要組成部分，舵系是操縱船舶改變航向的系統(tǒng)，其性能直接關(guān)系到船舶在海上能否正常航行。隨著船舶生產(chǎn)技術(shù)的不斷升級(jí)和船舶載重噸位的不斷增大，以超長(zhǎng)軸舵系為代表的超大型集裝箱船、超大型礦砂船、大型客滾船和超大型液化氣船在軸舵系照光找中時(shí)，傳統(tǒng)拉線法已無(wú)法滿足當(dāng)前船舶建造精度的需求。在不改變?cè)瓉?lái)工藝基礎(chǔ)的前提條件下，對(duì)軸舵系照光找中工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，使用先進(jìn)的激光設(shè)備取代傳統(tǒng)的拉線工具，利用先進(jìn)的數(shù)字造船技術(shù)提高軸舵系安裝質(zhì)量和安裝效率，為軸舵系照光找中提供一種新的工藝方法。