船舶舵系換新修理方案

李國(guó)旗,惠 飛,張 力,劉洪令,曲愛民,王禹皓

(大連船舶重工集團(tuán)長(zhǎng)興島船舶工程有限公司,遼寧 大連 116318 )

某船舵葉在營(yíng)運(yùn)過程中丟失，船東雖已按照舵葉、舵桿的原始圖紙制作了新的舵葉及舵桿并研配交驗(yàn)完成，但船舶進(jìn)塢后，校核舵系各部分現(xiàn)有尺寸，實(shí)測(cè)掛舵臂處的軸承位置到上舵承位置的尺寸要小于舵桿、舵葉安裝后的實(shí)際尺寸，為了能及時(shí)有效地將新舵葉、舵桿安裝到位并能正常工作，根據(jù)新舵葉、舵桿組裝后的實(shí)際尺寸，制定舵系修理方案。

1 勘驗(yàn)及修理方案的制定

1)校核船東提供的舵桿、舵葉的各部分?jǐn)?shù)據(jù)與原始圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的尺寸基本一致。

2)船體上掛舵臂的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸為2 040 mm，實(shí)際建造后實(shí)測(cè)尺寸為2 400 mm,實(shí)測(cè)尺寸比圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸長(zhǎng)了約360 mm。

3)掛舵臂上的舵銷軸承脫落丟失，本體孔磨損嚴(yán)重，測(cè)量本體孔內(nèi)徑為343.2 mm和345.7 mm，同時(shí)出現(xiàn)偏磨以及錐孔狀，若就現(xiàn)有狀態(tài)制作安裝軸承，無法保證舵系各軸承孔的同軸度及軸承與本體的有效配合度，因此需對(duì)軸承本體進(jìn)行機(jī)械加工并更換新的軸承。

4)根據(jù)以上測(cè)量的各部分尺寸，無法滿足將現(xiàn)有的舵桿、舵葉正確安裝到船體上，船東提出修改舵葉尺寸以滿足安裝要求，但根據(jù)原始設(shè)計(jì)圖紙的尺寸，若采取加長(zhǎng)舵桿的辦法，安裝后會(huì)出現(xiàn)舵葉的下底板超出船體外底板的現(xiàn)象，不符合規(guī)范要求，同時(shí)還會(huì)影響舵的實(shí)際使用效果，后經(jīng)與船東、船檢商議，根據(jù)現(xiàn)有的舵桿、舵葉的實(shí)際尺寸，采用修改掛舵臂尺寸的方法來滿足安裝要求。

2 修理方案的實(shí)施

1)在掛舵臂底部鑄鋼件處兩面對(duì)稱焊接吊耳,用于吊運(yùn)割除的部分掛舵臂。在掛舵臂右舷外板處開設(shè)工藝孔，根據(jù)舵桿、舵葉車間預(yù)裝后實(shí)測(cè)的尺寸，掛舵臂需縮短400 mm，將掛舵臂外板及內(nèi)部構(gòu)件整體切割400 mm，A處內(nèi)隔板割除，切割后將所有切口處打磨光滑,掛舵臂切割示意圖如圖1所示。

圖1 掛舵臂切割示意圖

2)將切割后的掛舵臂運(yùn)至車間，加工舵銷軸承本體孔，新制舵銷軸承,舵銷本體孔及軸承加工如圖2所示，軸承材質(zhì)為非金屬，軸承與軸承本體過盈1.1～1.2 mm，舵系上舵承為調(diào)心滾子軸承，下舵承間隙2.0 mm，舵銷安裝后運(yùn)轉(zhuǎn)間隙約為2.5 mm，舵銷軸承采用干冰包裹的方法冷凍安裝，包裹時(shí)間不少于25 min，測(cè)量冷凍后的軸承外徑應(yīng)小于本體孔1 mm后，迅速安裝到本體孔內(nèi)，并壓實(shí)舵銷軸承，待軸承恢復(fù)至環(huán)境溫度后，方可進(jìn)行下一步的施工。

圖2 舵銷本體孔及軸承加工

3)船體上掛舵臂按給定的尺寸割去后，安裝舵銷到舵葉，舵桿到船體上，安裝舵桿與舵葉時(shí)，需在舵桿錐體處均勻涂抹環(huán)氧樹脂，舵葉與舵桿為對(duì)稱雙鍵的錐體配合，根據(jù)CB/T3427-2013《船舶舵系零部件修理和安裝技術(shù)要求》(以下簡(jiǎn)稱《要求》)中的5.1.4舵桿、舵葉錐體連接裝配的軸向位移公式：

(1)

式中，S1為舵桿、舵葉錐體連接裝配的軸向位移，mm；d1為舵桿錐體大端軸頸直徑(不計(jì)護(hù)套壁厚)， mm；k1為配合的錐度。

以舵桿錐體與舵葉錐孔緊密貼合作為S1的起始點(diǎn)。計(jì)算舵桿、舵葉安裝時(shí)最小位移S1:

根據(jù)《要求》中6.1舵銷錐體連接裝配軸向位移公式：

(2)

式中，S2為舵銷錐體連接裝配的軸向位移，mm；d2為舵銷錐體大端直徑(不計(jì)護(hù)套壁厚)，mm；k2為舵銷錐度。

以舵銷與舵銷錐孔緊密貼合作為軸向位移S2的起始點(diǎn)。舵銷安裝時(shí)，計(jì)算最小位移S2：

4)舵葉舵桿及舵葉舵銷的安裝位移量滿足給定的數(shù)值后，旋緊舵桿、舵銷螺母。在螺母與舵葉的支撐平面間，應(yīng)滿足0.05 mm的塞尺局部插入深度不大于10 mm，插入段周長(zhǎng)不得超過螺母周長(zhǎng)的10%。滿足要求后，安裝螺母止動(dòng)墊片。

5)調(diào)整舵葉，滿足舵桿下舵承與舵桿在前、后、左、右4個(gè)方向的間隙差值不大于0.10 mm，選用合適的墊塊將舵桿4個(gè)方向?qū)ΨQ塞住；將修理組裝后的掛臂舵安裝到舵葉上，調(diào)整掛舵臂下平面到舵葉的距離為30 mm后，用3塊調(diào)整墊塊(30×100×300)墊平;調(diào)整舵銷與舵銷軸承的裝配間隙，滿足前、后、左、右4個(gè)方向的間隙差值不大于0.10 mm后，選用合適的墊塊將舵銷前、后、左、右對(duì)稱塞住，舵系安裝定位示意圖如圖3所示。

圖3 舵系安裝定位示意圖

6)舵桿舵銷安裝后，固定掛舵臂下端，用背梁將其固定在掛舵臂上部外板處。

7)裝配固定后，先焊接內(nèi)部構(gòu)件，內(nèi)部構(gòu)件開雙面坡口，雙面焊接,內(nèi)部構(gòu)件焊接完成后封焊掛舵臂外板。具體要求如下：①切割及焊接所涉及的板材厚度為30 mm，材質(zhì)CCSD；②板材焊接時(shí)，按照相關(guān)的焊接工藝進(jìn)行焊接施工；③焊接施工時(shí)風(fēng)速大于2 m/s時(shí)，需采取防風(fēng)措施；④環(huán)境溫度低于0 ℃時(shí)，預(yù)熱溫度至少達(dá)到50 ℃,所有焊接區(qū)域均應(yīng)保持干燥。

8)封焊工藝孔，由于背面空間封閉無法施焊，僅將焊接面開單面坡口，貼鐵襯墊后再進(jìn)行焊接，坡口角度及焊接襯墊裝配示意圖如圖4所示。

9)掛舵臂外板的塞焊孔若有開裂的位置，將原焊肉刨掉后重新焊接。

圖4 坡口角度及焊接襯墊裝配示意圖

10)焊接完成后掛舵臂焊接處光順處理，磁粉探傷無裂紋等缺陷存在。

11)拆去所有舵系安裝的輔助固定板，安裝舵柄、舵機(jī)，復(fù)測(cè)舵承各部位間隙，交船檢及船東檢查合格后，進(jìn)行舵系效用試驗(yàn)，滿足舵機(jī)從一舷35°轉(zhuǎn)至另一舷30°所需時(shí)間不大于28 s，連續(xù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量不少于4次，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)平穩(wěn)無卡阻等現(xiàn)象。

方案經(jīng)過船檢、船東的認(rèn)可，使得此次換新修理有了明確的作業(yè)流程和要求，在各施工人員的共同努力及船東的、船檢的配合下，及時(shí)有效地完成了此次的舵系換新工程，也為今后的舵系修理提供了新的思路和方法。