噸散貨船拉線照光發(fā)展淺談

1、76000噸散貨船船舶軸系拉線照光技術發(fā)展淺談背景關于軸系校中研究，國內外一些研究機構和船級社做了大量工作，提出了適合各類船舶推進軸系校中的計算模型和計算方法。早在上世紀60年代，人們就注意到，采用直線對中方式進行軸系安裝，對軸系的工作狀態(tài)不利，甚至使軸系產生破壞；根據船舶軸系實際工作情況，提出了使個別中間軸承位置下移，以改變軸系受力分布情況，逐步衍生出了軸系合理校中的概念。在推進軸系靜態(tài)校中，通過軸承的合理變位，軸系被敷設成曲線，使軸承負荷、各軸段的應力都處在允許范圍內，具有最佳數值，從而保證軸系持續(xù)正常地運轉，隨著船舶的大型化和大功率化，傳統(tǒng)的推進軸系靜態(tài)校中技術己不能滿足軸系安全運行的需

2、要，軸系校中新技術的研究已成為十分重要的課題。國外學者從上世紀六十年代起，開始軸系動態(tài)校中技術的研究，ICMES(輪機工程系統(tǒng)國際合作組織)1979年5月關于推進軸系的會議，正是對有關研究工作的總結。會上所提交的論文，從原理與方法、安裝與檢驗等方面探討了軸系運行時的對中狀態(tài)、影響軸系校中的各種因素以及造船廠所采用的一些實際校中方法等。上世紀八十年代初，日本學者也在舶用機關學會志及三井造船發(fā)表了有關動態(tài)校中的研究文章，其內容也未超出上述會議討論的范圍國內學者在軸系設計、安裝、檢驗等方面，也發(fā)表了十余篇文獻，從理論和實際兩方面進行了探討，詳細討論了軸系靜態(tài)校中的計算模型和計算方法，并通過計算示例說

3、明了算法的正確性。從上世紀七十年代末期開始，最優(yōu)化技術在軸系校中計算中開始得到應用，其校中優(yōu)化計算模型大多采用線性優(yōu)化算法，也有部分考慮非線性計算的校核模型，還有更復雜的有限元優(yōu)化計算模型，各種優(yōu)化計算模型均采用以尾管后軸承的受力最小化作為目標函數，即單目標函數。但是，隨著各船級社對校中計算的要求越來越嚴格，考慮的因素即相關約束條件越來越多，問題的復雜性增加，簡單優(yōu)化方法難以滿足要求，因此，采用現代優(yōu)化方法就非常重要。上世紀九十代末期，隨著超大型船舶的日益增加，軸系校中問題突出，考慮了螺旋槳水動力、潤滑油膜、溫度等單個因素的作用，如DNV在Nauticus2003計算軟件中，考慮了螺旋槳水動力

4、;軟件中考慮了尾管軸承支承剛度，但這些軟件所考慮的因素，只是針對軸系靜態(tài)合理校中計算所采用的一種補償算法，而不是真正意義上的動態(tài)校中計算。除上述有關軸系校中計算模型研究以外，國內外學者在與軸系校中相關問題上也做了研究，如尾管軸承潤滑特性、螺旋槳水動力、大型船舶柴油機曲軸的校中計算模型、最優(yōu)化方法在軸系校中中的運用、檢驗規(guī)則、校中測量等。關于大型船舶柴油機曲軸的校中計算模型，兩大柴油機公司Man B&W公司和Wartsila公司分別給出了各自的校中計算模型。Man B&W公司的校中模型，將柴油機曲軸簡化為等效軸段，且不考慮曲軸的自重，Wartsila公司對Sulzer柴油機曲軸，按曲軸軸段簡化，

5、且考慮軸段自重的作用。同時，DNV船級社在處理柴油機曲軸模型時，一般按曲軸自然分段進行處理，且考慮軸段自重。CCS規(guī)范基本上采用柴油機廠家自身的校中模型關于軸系校中計算和檢驗原則，各國船級社均提出了具體要求，這些要求都是靜態(tài)校中情況下的一般要求，少數考慮了螺旋槳水動力要求，齒輪嚙合力的要求，值得注意的是法國船級社(BV)在其網站上報道了有關超大型船舶推進軸系校中計算的完整解決方案的技術概況，并提供技術服務，遺憾地是未能從BV方面獲取相關資料。不過可以肯定，BV己在VLCC或ULCC船軸系校中計算、安裝、檢驗等方面己進行了相當深入的研究。一76000噸散貨船軸系的簡介76000噸散貨船住推進裝置

6、采用尾機型單機直接推進，主機一臺（滬東重機制造的MAN B&W 5S60ME-C MK7-MCR8833kW*105R/min）、中間軸一根(430*7390重約9120Kg)、螺旋槳軸一根（534*6100重約10643Kg）以及定距無鍵螺旋槳一只（大連螺旋槳廠，D=6.5m W=17.8ton N=4葉），中間軸上裝有一只中間軸承（賽德瓦CED450，重約708Kg），一套接地裝置。二 拉線照光的條件和目的2.1拉線照光的條件a20B和10A總段搭載完成后，船體結構焊接工作結束后；b. 螺旋槳軸和中間軸吊進機艙臨時放置合適位置（不能影響拉線照光）；c主機吊進機艙初步定位，（主機的位置對內拉

7、線后確定）；d振動作業(yè)和有嚴重噪音干擾的作業(yè)應予停止；e要求在不受陽光暴曬及溫度無劇烈變化下進行，一般在晚間或陰雨天進行，以避免船體變形影響軸系中心線的正確性。 2.2拉線的目的a檢驗軸系的理論中心線距船體基線的相對位置尺寸左右偏差小于3mm，上下偏差小于7mm；b檢查軸系中心線與舵系中心線的相交度偏離量不大于4mm，極限為6mm；c決定中間軸承的位置及墊片的厚度。三拉線照光的工藝流程3.1專用工具的準備a. 可調節(jié)中心的拉線照光架（A、B型各1只，內可裝標準光靶）b. 19號琴鋼絲，30m以上c. 90kg重的吊重塊（若有能調節(jié)拉力的拉線架，可不用重塊）d. 雙標靶調節(jié)座2只e. 經校驗過的

8、長30m以上的長卷尺1把f. 6m長樣棒3根g. 照光專用光靶以及照光儀h. 重錘3.2在總組平臺上，20A總段，進行軸系拉線照光，將尾軸管鏜孔完成；3.3 20A總段移位到船臺，20B和10A總段搭載完成，20B和10A總段機構焊接工作完成，主機進機艙，在104和20C總段未搭載前進行復測軸系的鏜孔拉線；3.4拉線后進行安裝尾管軸承，塞尾軸，安裝螺旋槳和和艏艉密封等工作，待104和20C搭載焊接結束后，尾部總段向船臺移位前進行全船總組，下水后進行負荷試驗，主機澆筑環(huán)氧樹脂墊塊，完成軸系安裝。a總組平臺，20A總段進行軸系拉線照光 b尾管鏜孔c20A移位上船臺、定位d20B19A搭載焊接結束e

9、螺旋槳軸、中間軸和主機吊進機艙f軸舵系拉線照光復測軸系鏜孔g測量尾管同心度h確定尾管軸承外徑加工尺寸i加工并壓裝尾管軸承j塞尾軸，中間軸承就位k機艙總段主甲板搭載結束l尾部總段移位總組m按找中計算法原則定位、安裝軸系四工藝步驟4.1基線的確認a 用激光儀在總組平臺上劃出一條水平參考線；b 選取船體外板的點F20，F34，F37（測量點可根據實際塢墩布置調整），測量外按距參考線的垂直距離；c 根據以上測量的點基線擾度數據，加上測量點的板厚后，取平均值作為尾部總段的基線。基線在垂直方向上應與做在平臺上的中心線標記重合。4.2基準靶的確認a首基準靶G布置在FR33處從滑油循環(huán)艙上表面樹立的鋼槽上，高

10、度值通過基線向上偏移3872mm來確定，靶心位于船體中心線上；b艉基準靶A布置在軸管后端面的中心處，高度值通過基線上偏移3872mm來確定，靶心位于船體中心線上。4.3拉線測量的項目測量軸系長度及船體分段長度時要求使用經計量室檢驗過的標準尺，測量時用彈簧秤，拉力為3kg根據鋼絲線，測量主機E、F、G及中間軸D處的高度，并估計環(huán)氧墊片的厚度。注意點：拉線時要盡量使墊片高度向大的方向靠攏。測量軸系長度及船體分段長度時要求使用經計量室檢驗過的標準尺。建議拉線鋼絲采用19#琴鋼絲（直徑d=1mm，理論重量W=6.17g/m，常用拉力P=90kg）拉線各點擾度計算公式為：Y=W(L-X)X/2P式中Y-

11、擾度值（mm）L-鋼絲二端點間距（mm）X-欲計算的點到端點的距離（mm） 4.4軸系拉線照光的步驟 a在A處放置十字光靶，通過所拉的鋼絲線確定靶子中心與A點重合，并在A處放置光學照光儀，在G點放置一光靶。以A、G為基準，校條照光儀，使照光儀的中心線與這兩點的連線重合。 b在C處放置十字光靶，通過照光儀調整這個光靶中心線在AG所在直線上。 c利用A、C處光靶中心在尾軸管前后端面畫出鏜孔圓和檢查圓，并做出標記。同時在艉軸管前后端面燒焊基準螺釘，供鏜排定位和校準用。五拉線照光技術的新發(fā)展5.1尾部平臺-專利技術的應用原先在船臺進行軸舵系安裝時，主要使用腳手架搭建平臺，存在很多問題，例如需多次重復搭

12、拆腳手架，需要腳手工的參與；腳手架搭設隨意性大，規(guī)范性差，穩(wěn)定性差。種種變數導致標準作業(yè)難以穩(wěn)定固化。經過工裝革新換代，設計制作規(guī)范的新式液壓升降平臺，替代了腳手架平臺。消除了腳手工種參與、平臺不規(guī)范等變數，穩(wěn)定性大大提高，有效推進了標準作業(yè)的實施。 軸系拉線架B高低位移作動缸5.2一眼工裝-工裝改進在軸舵系拉線照光作業(yè)時，需要根據鋼絲實際位置，使用卡鉗來調整光靶左右高低，使之位于中心，精度難以保證，而且對鉗工技術要求很高。設計制作光靶調整塊。如圖所示，由于該調整塊外形尺寸與光靶的內徑尺寸完全一致，故只需使鋼絲穿過其半圓中心眼孔，再調整光靶調節(jié)螺栓，使該調整塊能夠嵌入光靶，就能保證光靶處于中心

13、位置，避免了卡鉗的使用。在提高了作業(yè)精度的同時，降低了對鉗工技能的要求。 通過這些設備的改進，對于76000噸散貨船軸系拉線照光的技術有了一個新的發(fā)展，拉線照光的精度有了進一步的提高，對于工人的技術水平要求大大降低，同時也提高了工人的工作效率，推進了生產率與生產效率的提升，也促進了年11批次向15批次的發(fā)展?？偨Y船舶推進軸系安裝是船舶建造中重要的一環(huán)，能否正確合理進行軸系安裝，直接影響到船舶航運安全，因軸系校中不良而引起的故障時有發(fā)生，特別是近年來，大型低速柴油機軸系也出現因軸系校中不良而引起的軸系故障。一方面由于巨型油輪、大型集裝箱船等大型船舶的傳動軸系與船體結構具軸系直徑大、剛性大，船體剛性小、變形大，同時，隨著主機動力的提高，螺旋槳傳遞的功率大