一種適用于船舶軸舵系一體化安裝的新型裝備

陳 強， 顧 勝， 馬 浩， 劉 鵬， 朱 蘇， 巫江祥， 劉 營

(1.上海船舶工藝研究所，上海 200032；2.上海中船臨港船舶裝備有限公司，上海 201306)

0 引 言

在船舶建造過程中，螺旋槳和軸系的安裝一直屬于船廠的關(guān)鍵技術(shù)，其緊密依賴軸系的精確校中安裝[1]，軸系安裝精度對保障軸系、主機正常運轉(zhuǎn)具有舉足輕重的作用[2]。軸舵系包括船舶的軸系和舵葉。軸系是將主機發(fā)出的推進動力傳遞至船體的橋梁，而舵系則是船舶轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵系統(tǒng)，軸舵系是較為基本、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟、傳統(tǒng)的船舶動力傳動系統(tǒng)，大部分船舶均采用這種動力傳動方式[3]。軸舵系安裝精度直接影響船舶航行性能和使用壽命，安裝效率直接影響船臺下水周期。

船舶軸系安裝工藝過程比較復(fù)雜，在實際安裝過程中，整個軸系安裝工藝流程主要依靠人工經(jīng)驗，預(yù)先在船體尾部鋼板上燒焊若干數(shù)量的吊碼用于懸掛手拉葫蘆，在安裝時利用起吊設(shè)備與模塊車將軸系運送至船體尾部，利用吊碼上的手拉葫蘆對軸系進行固定，憑借人工經(jīng)驗調(diào)整手拉葫蘆受力點位置完成軸系移動與安裝。在船舶建造過程中，軸舵系安裝方式比較傳統(tǒng)，且工序繁雜、人工勞動強度大、生產(chǎn)安全性差、工作效率低，難以保證安裝精度[4]，尤其是燒焊吊碼會影響船體鋼板質(zhì)量，嚴重的話會導(dǎo)致鋼板燒焊處力學(xué)性能發(fā)生改變。在船舶軸舵系發(fā)生故障需要更換時，維修非常不方便，且由于船舶尾部的空間比較狹小，各軸的尺寸與質(zhì)量較大，安裝過程缺少有效的安裝工藝裝置，目前船舶安裝制造企業(yè)對提高船舶軸舵系的安裝效率與精度、降低人工操作強度、消除安全隱患、提高整個安裝過程的自動化需求較大，因此有必要采用新的安裝工藝對船舶軸舵系零件進行定位與安裝。

1 新型舵槳安裝裝備

1.1 第1級導(dǎo)軌裝置

第1級導(dǎo)軌裝置包括鋪設(shè)在地面上的第1級導(dǎo)軌，架設(shè)在導(dǎo)軌上的舵槳安裝動力裝置、滾動運送頂升裝置及兩者之間的連接桿，如圖1所示。

圖1 第1級導(dǎo)軌裝置

(1)舵槳安裝動力裝置

第1級導(dǎo)軌上的舵槳安裝動力裝置可對舵葉與槳葉進行定位與安裝，同時作為軸系安裝的動力裝置。該裝置包含主框架、舵葉支承機構(gòu)、電控系統(tǒng)、行走機構(gòu)、液壓電機、液壓站、同步升降油缸機構(gòu)及角度調(diào)整機構(gòu)等機械和電氣結(jié)構(gòu)。主框架底部設(shè)置4個相同的由液壓電機驅(qū)動的行走機構(gòu)，行走機構(gòu)可驅(qū)動該裝置沿導(dǎo)軌縱向方向往復(fù)移動。每個行走機構(gòu)上面均設(shè)置同步升降油缸機構(gòu)，油缸底部通過螺栓組連接在行走機構(gòu)上，頂部與主框架連接。主框架內(nèi)部側(cè)面設(shè)置液壓站，用于提供液壓并控制液壓執(zhí)行元件。主框架中間頂部設(shè)置舵葉支承機構(gòu)，用于支承舵葉與槳葉。主框架頂部設(shè)置4個角度調(diào)整機構(gòu)，用于調(diào)整舵葉的位置且對舵葉進行夾緊。舵安裝如圖2所示。

圖2 舵槳安裝動力裝置——舵安裝

(2)滾動運送頂升裝置

滾動運送頂升裝置包含行走輪組、支架、頂升機構(gòu)及橫向調(diào)整機構(gòu)等機械結(jié)構(gòu)。該裝置底部兩側(cè)設(shè)置對稱行走輪組，用于支承該裝置在導(dǎo)軌上進行往復(fù)移動。該裝置設(shè)置頂升機構(gòu)，可調(diào)整支架的高度位置。頂升機構(gòu)包括2級液壓缸、活塞桿、導(dǎo)向桿、導(dǎo)向孔，2級液壓缸與導(dǎo)向桿固定在支架上，活塞桿端部與支架連接，導(dǎo)向孔固定在支架上，導(dǎo)向桿與導(dǎo)向孔為油缸活塞桿上下運動提供導(dǎo)向。在頂升機構(gòu)同步工作時，活塞桿進行伸縮以調(diào)節(jié)支架的高度位置。在進行軸系安裝時，由2套滾動運送頂升裝置對安裝的軸系進行支承與固定，通過調(diào)整前后滾動運送頂升裝置在橫向和垂向上對軸系姿態(tài)進行調(diào)整，由舵槳安裝動力裝置提供動力，沿導(dǎo)軌縱向方向移動，將軸系移動至目標位置。軸安裝如圖3所示。

圖3 滾動運送頂升裝置——軸安裝

(3)第1級導(dǎo)軌

第1級導(dǎo)軌鋪設(shè)在軸孔船體尾部側(cè)的地面上，用于支承導(dǎo)軌上的舵槳安裝動力裝置和2套滾動運送頂升裝置，以舵槳安裝動力裝置為動力源推動軸系緩慢穿入軸孔，并通過滾動運送頂升裝置調(diào)整軸系姿態(tài)，直至軸系安裝到位。

1.2 第2級導(dǎo)軌裝置

第2級導(dǎo)軌裝置包括安裝在塢墩橫梁上的若干個支承機構(gòu)、安裝在支承機構(gòu)上的第2級導(dǎo)軌、架設(shè)在第2級導(dǎo)軌上的滾動運送頂升裝置、卡槽機構(gòu)等若干機械機構(gòu)組成，如圖4所示。在第2級導(dǎo)軌上的滾動運送頂升裝置由液壓缸提供動力，液壓缸支座卡在對應(yīng)的卡槽臺階面上，支座與卡槽臺階面接觸處為受力部位。

圖4 第2級導(dǎo)軌裝置

(1)滾動運送頂升裝置

與第1級導(dǎo)軌上的滾動運送頂升裝置機械結(jié)構(gòu)一致，只有支架高度設(shè)計不同。在軸系安裝時，對安裝的軸系進行支承與固定。

(2)支承機構(gòu)

支承機構(gòu)安裝在塢墩橫梁上，用于支承第2級導(dǎo)軌且對其位置進行調(diào)整。

(3)第2級導(dǎo)軌

在軸孔船體首部側(cè)的地面上布置塢墩橫梁，第2級導(dǎo)軌放置塢墩橫梁上，中軸線與第1級導(dǎo)軌對齊，并通過支承機構(gòu)調(diào)整第2級導(dǎo)軌的水平度。在軸系穿過軸孔進入軸孔船體首部側(cè)時，將第2級導(dǎo)軌上的滾動運送頂升裝置推至軸系下方，通過調(diào)整該裝置的活塞桿高度，調(diào)整軸系姿態(tài)，并對軸系進行支承。以第1級導(dǎo)軌上的舵槳安裝動力裝置為動力源推送軸系，直至安裝完成。

2 裝備的現(xiàn)場安裝與拆卸

新型舵槳安裝裝備現(xiàn)場安裝便捷高效，拆卸簡單。在安裝時，先安裝第1級導(dǎo)軌，再通過起吊設(shè)備將舵槳安裝動力裝置、滾動運送頂升裝置吊裝至第1級導(dǎo)軌上，使用叉車將滾動運送頂升裝置安裝至第2級導(dǎo)軌上。在拆卸時，先通過起吊設(shè)備將第1級導(dǎo)軌上的舵槳安裝動力裝置及滾動運送頂升裝置吊離，再拆卸第1級導(dǎo)軌；先使用叉車或橫移小車根據(jù)現(xiàn)場實況由側(cè)面直接拆卸滾動運送頂升裝置，再拆卸第2級導(dǎo)軌。

3 結(jié) 語

在船舶軸系和舵葉安裝過程中，以原有設(shè)備和能力對軸系零件和舵葉的安裝需要大量吊碼，對船體存在安全隱患。新型舵槳安裝裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，可對舵葉、槳葉與軸系進行安裝，具有軸舵系安裝的多功能性。通過滾動運送頂升裝置作為軸系的支點對軸系進行支承與固定，可實現(xiàn)對不同艦船的長軸系進行安裝，在船舶行業(yè)使用范圍廣泛。該裝備現(xiàn)場安裝與拆卸便捷，可為前期安裝準備及拆卸工作節(jié)省大量時間，提高安裝效率，縮短整個安裝周期。