76000吨散货船拉线照光发展浅谈 - 图文

76000吨散货船船舶轴系拉线照光技术发展浅谈

背景

关于轴系校中研究，国内外一些研究机构和船级社做了大量工作，提出了适合各类船舶推进轴系校中的计算模型和计算方法。早在上世纪60年代，人们就注意到，采用直线对中方式进行轴系安装，对轴系的工作状态不利，甚至使轴系产生破坏；根据船舶轴系实际工作情况，提出了使个别中间轴承位置下移，以改变轴系受力分布情况，逐步衍生出了轴系合理校中的概念。在推进轴系静态校中，通过轴承的合理变位，轴系被敷设成曲线，使轴承负荷、各轴段的应力都处在允许范围内，具有最佳数值，从而保证轴系持续正常地运转，随着船舶的大型化和大功率化，传统的推进轴系静态校中技术己不能满足轴系安全运行的需要，轴系校中新技术的研究已成为十分重要的课题。

国外学者从上世纪六十年代起，开始轴系动态校中技术的研究，ICMES(轮机工程系统国际合作组织)1979年5月关于推进轴系的会议，正是对有关研究工作的总结。会上所提交的论文，从原理与方法、安装与检验等方面探讨了轴系运行时的对中状态、影响轴系校中的各种因素以及造船厂所采用的一些实际校中方法等。上世纪八十年代初，日本学者也在《舶用机关学会志》及《三井造船》发表了有关动态校中的研究文章，其内容也未超出上述会议讨论的范围国内学者在轴系设计、安装、检验等方面，也发表了十余篇文献，从理论和实际两方面进行了探讨，详细讨论了轴系静态校中的计算模型和计算方法，并通过计算示例说明了算法的正确性。

从上世纪七十年代末期开始，最优化技术在轴系校中计算中开始得到应用，其校中优化计算模型大多采用线性优化算法，也有部分考虑非线性计算的校核模型，还有更复杂的有限元优化计算模型，各种优化计算模型均采用以尾管后轴承的受力最小化作为目标函数，即单目标函数。但是，随着各船级社对校中计算的要求越来越严格，考虑的因素即相关约束条件越来越多，问题的复杂性增加，简单优化方法难以满足要求，因此，采用现代优化方法就非常重要。

上世纪九十代末期，随着超大型船舶的日益增加，轴系校中问题突出，考虑了螺旋桨水动力、润滑油膜、温度等单个因素的作用，如DNV在Nauticus2003计算软件中，考虑了螺旋桨水动力;软件中考虑了尾管轴承支承刚度，但这些软件所考虑的因素，只是针对轴系静态合理校中计算所采用的一种补偿算法，而不是真正意义上的动态校中计算。除上述有关轴系校中计算模型研究以外，国内外学者在与轴系校中相关问题上也做了研究，如尾管轴承润滑特性、螺旋桨水动力、大型船舶柴油机曲轴的校中计算模型、最优化方法在轴系校中中的运用、检验规则、校中测量等。关于大型船舶柴油机曲轴的校中计算模型，两大柴油机公司Man B&W公司和Wartsila公司分别给出了各自的校中计算模型。Man B&W公司的校中模型，将柴油机曲轴简化为等效轴段，且不考虑曲轴的自重，Wartsila公司对Sulzer柴油机曲轴，按曲轴轴段简化，且考虑轴段自重的作用。同时，DNV船级社在处理柴油机曲轴模型时，一般按曲轴自然分段进行处理，且考虑轴段自重。CCS规范基本上采用柴油机厂家自身的校中模型

关于轴系校中计算和检验原则，各国船级社均提出了具体要求，这些要求都

是静态校中情况下的一般要求，少数考虑了螺旋桨水动力要求，齿轮啮合力的要求，值得注意的是法国船级社(BV)在其网站上报道了有关超大型船舶推进轴系校中计算的完整解决方案的技术概况，并提供技术服务，遗憾地是未能从BV方面获取相关资料。不过可以肯定，BV己在VLCC或ULCC船轴系校中计算、安装、检验等方面己进行了相当深入的研究。

一．76000吨散货船轴系的简介

76000吨散货船住推进装置采用尾机型单机直接推进，主机一台（沪东重机制造的MAN B&W 5S60ME-C MK7-MCR8833kW*105R/min）、中间轴一根(Φ430*7390重约9120Kg)、螺旋桨轴一根（Φ534*6100重约10643Kg）以及定距无键螺旋桨一只（大连螺旋桨厂，D=6.5m W=17.8ton N=4叶），中间轴上装有一只中间轴承（赛德瓦CED450，重约708Kg），一套接地装置。

二． 拉线照光的条件和目的

2.1拉线照光的条件

a．20B和10A总段搭载完成后，船体结构焊接工作结束后；

b. 螺旋桨轴和中间轴吊进机舱临时放置合适位置（不能影响拉线照光）； c．主机吊进机舱初步定位，（主机的位置对内拉线后确定）； d．振动作业和有严重噪音干扰的作业应予停止；

e．要求在不受阳光暴晒及温度无剧烈变化下进行，一般在晚间或阴雨天进行，以避免船体变形影响轴系中心线的正确性。 2.2拉线的目的

a．检验轴系的理论中心线距船体基线的相对位置尺寸左右偏差小于3mm，上下偏差小于7mm；

b．检查轴系中心线与舵系中心线的相交度偏离量不大于4mm，极限为6mm； c．决定中间轴承的位置及垫片的厚度。

三．拉线照光的工艺流程

3.1专用工具的准备

a. 可调节中心的拉线照光架（A、B型各1只，内可装标准光靶） b. 19号琴钢丝，30m以上

c. 90kg重的吊重块（若有能调节拉力的拉线架，可不用重块） d. 双标靶调节座2只

e. 经校验过的长30m以上的长卷尺1把 f. 6m长样棒3根

g. 照光专用光靶以及照光仪 h. 重锤

3.2在总组平台上，20A总段，进行轴系拉线照光，将尾轴管镗孔完成； 3.3 20A总段移位到船台，20B和10A总段搭载完成，20B和10A总段机构焊接工作完成，主机进机舱，在104和20C总段未搭载前进行复测轴系的镗孔拉线； 3.4拉线后进行安装尾管轴承，塞尾轴，安装螺旋桨和和艏艉密封等工作，待104和20C搭载焊接结束后，尾部总段向船台移位前进行全船总组，下水后进

行负荷试验，主机浇筑环氧树脂垫块，完成轴系安装。 a总组平台，20A总段进行轴系拉线照光 b尾管镗孔

c20A移位上船台、定位 d20B19A搭载焊接结束

e螺旋桨轴、中间轴和主机吊进机舱 f轴舵系拉线照光复测轴系镗孔 g测量尾管同心度

h确定尾管轴承外径加工尺寸 i加工并压装尾管轴承 j塞尾轴，中间轴承就位 k机舱总段主甲板搭载结束 l尾部总段移位总组

m按找中计算法原则定位、安装轴系

四．工艺步骤

4.1基线的确认

a．用激光仪在总组平台上划出一条水平参考线；

b．选取船体外板的点F20，F34，F37（测量点可根据实际坞墩布置调整），测量外按距参考线的垂直距离；

c．根据以上测量的点基线扰度数据，加上测量点的板厚后，取平均值作为尾部总段的基线。基线在垂直方向上应与做在平台上的中心线标记重合。 4.2基准靶的确认

hhACDEeFG a．首基准靶G布置在FR33处从滑油循环舱上表面树立的钢槽上，高度值通过基线向上偏移3872mm来确定，靶心位于船体中心线上；

b．艉基准靶A布置在轴管后端面的中心处，高度值通过基线上偏移3872mm来确定，靶心位于船体中心线上。 4.3拉线测量的项目

测量轴系长度及船体分段长度时要求使用经计量室检验过的标准尺，测量时用弹簧秤，拉力为3kg

根据钢丝线，测量主机E、F、G及中间轴D处的高度，并估计环氧垫片的厚

f

度。

注意点：拉线时要尽量使垫片高度向大的方向靠拢。

测量轴系长度及船体分段长度时要求使用经计量室检验过的标准尺。

建议拉线钢丝采用19#琴钢丝（直径d=1mm，理论重量W=6.17g/m，常用拉力P=90kg）拉线各点扰度计算公式为：

Y=W(L-X)X/2P

式中Y----扰度值（mm） L----钢丝二端点间距（mm）

X----欲计算的点到端点的距离（mm） 4.4轴系拉线照光的步骤

a．在A处放置十字光靶，通过所拉的钢丝线确定靶子中心与A点重合，并在A处放置光学照光仪，在G点放置一光靶。以A、G为基准，校条照光仪，使照光仪的中心线与这两点的连线重合。

b．在C处放置十字光靶，通过照光仪调整这个光靶中心线在AG所在直线上。 c．利用A、C处光靶中心在尾轴管前后端面画出镗孔圆和检查圆，并做出标记。同时在艉轴管前后端面烧焊基准螺钉，供镗排定位和校准用。

五．拉线照光技术的新发展

5.1尾部平台----专利技术的应用 原先在船台进行轴舵系安装时，主要使用脚手架搭建平台，存在很多问题，例如需多次重复搭拆脚手架，需要脚手工的参与；脚手架搭设随意性大，规范性差，稳定性差。种种变数导致标准作业难以稳定固化。

经过工装革新换代，设计制作规范的新式液压升降平台，替代了脚手架平台。消除了脚手工种参与、平台不规范等变数，稳定性大大提高，有效推进了标准作业的实施。

高低位移作动缸 轴系拉线架B

5.2一眼工装----工装改进 在轴舵系拉线照光作业时，需要根据钢丝实际位置，使用卡钳来调整光靶左右高低，使之位于中心，精度难以保证，而且对钳工技术要求很高。设计制作光靶调整块。

调节螺钉调节螺钉支承架支承架标靶座拉钢丝、装光靶或划线圆处

艉轴管防松螺母基准螺钉（镗排校调用）十字光靶或划线圆安装处

如图所示，由于该调整块外形尺寸与光靶的内径尺寸完全一致，故只需使钢丝穿过其半圆中心眼孔，再调整光靶调节螺栓，使该调整块能够嵌入光靶，就能保证光靶处于中心位置，避免了卡钳的使用。在提高了作业精度的同时，降低了对钳工技能的要求。

通过这些设备的改进，对于76000吨散货船轴系拉线照光的技术有了一个新的发展，拉线照光的精度有了进一步的提高，对于工人的技术水平要求大大降低，同时也提高了工人的工作效率，推进了生产率与生产效率的提升，也促进了年11批次向15批次的发展。

总结

船舶推进轴系安装是船舶建造中重要的一环，能否正确合理进行轴系安装，直接影响到船舶航运安全，因轴系校中不良而引起的故障时有发生，特别是近年来，大型低速柴油机轴系也出现因轴系校中不良而引起的轴系故障。一方面由于巨型油轮、大型集装箱船等大型船舶的传动轴系与船体结构具轴系直径大、刚性大，船体刚性小、变形大，同时，随着主机动力的提高，螺旋桨传递的功率大，尾管后轴承的长度加大，所有这些都增加了轴系校中的难度。本文在简述轴系校中顶举法的原理、工艺流程基础上，结合自身的工程经验，重点对拉线照光在轴系对中上的技术发展。

我国建造的大型轮船越来越多，这些船型的轴系校中已对我国造船界提出了挑战.轴系拉线照光既涉及理论计算又与现场施工密切相关，对76000吨散货船拉线照光进行分析，不仅可以提高建造散货船的技术水平和生产效率，还可以为其它大型船舶的轴系轴系拉线照光提供参考。

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