第4章 坞修中的轮机工程

 

       舵——螺旋桨——艉轴装置的拆卸作业就其技术实质而言， 在船舶坞修标准范围内应属于最为复杂的工程之一。当船舶进行入级检验， 螺旋桨和舵装置的总修理工作量， 连同附带的船体工作量一起约占船舶坞修整个工作量的35 ％ ~ 40 ％ 或更多。其原因是该工程中零部件的尺寸较大， 重量较重， 大型船舶所用的螺旋桨的重量可达80 t 以上， 直径常超过8 m ， 另外由于可调螺距螺旋桨的普遍应用， 使其拆装工作更趋复杂。该工程中个别工序中所要求的施工精度很高， 对某些零件的配合精度要求也较高。因此， 对维修工艺人员和管理人员的经验和技能提出更高的要求。

4.1 舵装置的维修

       由于油润滑白合金艉轴承和 SIMPLEX 式艉轴密封的广泛应用， 大大提高了船舶轴系的运行工况和可靠性。因此， 在船舶进坞修理的工程中， 舵装置修理工程所占的比重正在逐年提高。而舵装置的损坏不易被及时发现， 舵装置中存在的问题往往在进坞测量后才被发现， 这给维修作业和备件供给带来困难， 并加重了按期完成坞修的负担。因此舵装置维修要求维修人员能迅速分析问题， 根据修理条件制订合理维修方案， 在符合船东要求和船检规范的前提下， 确保按时保质完成修理工作。

     4.1.1 舵设备的作用及其组成

       舵设备是船舶在航行中保持和改变航向、旋回运动的工具。舵设备包括舵装置、转舵装置、舵机及操纵和控制装置。其中舵装置的修理必须在坞内完成。

       典型舵装置的结构组成有： 舵叶、舵销、舵轴、舵杆和舵承等，不同类型的舵装置组成结构不尽相同， 典型舵装置的结构和在船体中的位置如图4.1.1所示。

       舵承是用来支持舵杆、支承舵的重量及保证船体水密的设备。按其位置可分上舵承、中间舵承和下舵承三种。上舵承装在舵机间甲板上。中间舵承装在舵杆筒口或舵杆筒内。

       舵装置按舵杆的轴线位置分类包括： 不平衡舵、平衡舵和半平衡舵； 按舵叶的支承情况分类包括： 双支承舵、多支承舵、悬挂舵和半悬挂舵等， 如图4.1.2所示。

按舵叶的剖面形状分类包括： 平板舵、流线型舵， 如图4.1.3所示。

       流线型舵叶结构如图4.1.4所示， 一般由水平隔板和垂直隔板按线形构成骨架， 进行灌水和冲气的密性试验， 各应该能保持15min 以上。合格后， 灌注混合油防止内部锈蚀。舵叶上、下面设有螺塞， 用来灌注和排放防蚀混合油以及舵叶密性试验用。舵叶表面装设道门， 用来检查舵叶内部情况及测量舵承与舵轴的间隙。

4.1.2 舵装置的拆卸和安装

       1. 舵装置的拆卸步驟

       舵装置的拆卸（ 以穿心舵轴平衡舵为例） 包括：

（ 1 ） 拆除连接螺栓及螺母的防护水泥层；

（ 2 ） 拆卸舵机十字头；

（ 3 ） 拆卸舵叶道门， 放舵筒中混合油， 测量舵杆、舵轴与轴承的间隙；

（ 4 ） 拆卸舵杆法兰连接螺栓；

（ 5 ） 标记， 拆卸上舵承压盖及分式卡环；

（ 6 ） 用滑车（ 滑轮、葫芦） 、钢丝绳将舵杆吊起， 平放坞底；

（ 7 ） 割去舵轴下部艉柱下端的封板， 拆除舵轴下螺母止动板，拆除下螺母；

（ 8 ） 用钢丝绳及葫芦吊起舵叶和舵轴， 用千斤顶从艉柱下孔顶住舵轴下端， 拆卸舵轴上法兰连接螺母， 进行标记， 用角铁固定舵叶和舵轴；

（ 9 ） 用葫芦和钢丝绳将舵叶及舵轴水平移到艉柱外（ 如图4.1.5 ） ， 平放坞底；

（ 10 ） 拆除固定角铁， 抽出舵轴。

2. 舵装置的安装步驟

舵装置的安装（ 以穿心舵轴平衡舵为例） 包括：

（ 1 ） 将舵杆拉人舵机舱；

（ 2 ） 对准标记， 将舵轴装人舵叶， 并用角铁固定；

（ 3 ） 将舵叶舵轴吊装人艉柱上部， 去角铁， 安装密封橡皮和法兰连接螺栓；

（ 4 ） 装舵杆法兰键和连接螺栓；

（ 5 ） 安装上舵承、剖分式卡环及压盖；

（ 6 ） 安装舵机十字头及附件；

（ 7 ） 安装中间轴承压板及锥承压板， 安装舵轴螺母并焊止动板；

（ 8 ） 往舵筒灌混合油， 并在检查密封情况后， 安装舵叶道门；

（ 9 ） 进行转舵试验；

（10 ） 焊艉柱孔封板， 封涂水泥。

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4.1.3 舵装置的损伤和检修

     1. 舵装置损坏特点

       舵装置损坏特点如下：

     （ 1 ） 舵叶腐蚀与裂缝

       由于舵的位置处于螺旋桨工作区内，舵叶包板的腐蚀速度比船体外板要快好几倍， 包板在腐蚀的作用下会形成大量裂缝。通常， 舵叶前缘板的腐蚀程度最为严重。

（ 2 ） 舵杆腐蚀

       舵杆轴颈与青铜衬套之间会形成宏观电偶，因而当海水侵入时能加速其腐蚀磨损。舵杆轴颈的腐蚀速度每年可达1 ~ 4 mm ， 腐蚀部位呈斑蚀状特征， 而且分布很密， 往往形成一片连续的腐蚀面。

（ 3 ） 舵销腐蚀

       舵销腐蚀机理与舵杆轴颈相似。然而由于在大多数情况下， 舵销是用抗腐蚀性能较差的碳素钢制成， 因而其腐蚀损坏的速度要高于舵杆。在船舶营运工作量相当大的情况下（ 每年4000~6000 航行小时） ， 舵销每年腐蚀速度可达5 ~ 6 mm或更多。舵装置的其他零件包括舵杆和舵销衬套， 其腐烛情况则通常不是很严重。

     （ 4 ） 舵装置间隙

       舵装置中的运动摩擦副之间会因为磨损而使配合间隙增大。例如通过测量摩擦副之间间隙， 如舵杆和舵销衬套的间隙， 一旦发现各部件的间隙值已超过或接近于极限值， 则应将舵装置全部拆开， 随后在车间对每一零件进行勘验。

       2. 舵装置损坏的修理

       舵装置维修属于坞修工程中的重要项目， 而且其工作量的变化范围也很大。当船舶坞修刚好与每年的检验期相重合时， 舵装置的工程通常只限于对舵扇、舵杆及其紧固件作一外观检查， 并测量其接触面的磨损和间隙情况。当船舶坞修和例行的入级检验相重合时， 则舵装置的修理工作量将要增大很多倍。通常， 在这一情况下需全部拆下舵装置， 送往车间， 而且将其所有主要部件一一舵扇、舵杆、舵销、舵销衬套和止推轴承等全部拆卸， 进行检验和修理。舵扇的修理只是局部性质， 对裂缝进行焊补， 对接缝进行堆焊， 并做水压试验， 但有时则需将全部包板换新。舵杆修理的典型工程是对配合部位的堆焊和镗孔。此外， 有时还需换新衬套。而舵销修理的典型工程则是堆焊和外圆光车， 有时还需换去衬套， 甚至换新舵销。舵装置的主要装配工作是将舵扇与舵杆相连接并找中。

    （ 1 ） 舵装置检修的具体要求

     ① 检查    检查舵叶、舵杆有无电化学腐蚀； 对采用牺牲阳极保护的， 须检查阳极质量、数量和分布是否正确； 对采用外加电流阴保护的， 要检查舵杆接地是否良好（ 舵桨与船体电位差要求小于0.1V ） ； 测量舵杆轴承和舵销轴承的磨损量和间隙， 舵的止跳间隙一般取2 mm 为最佳； 检查舵杆舵销的密封盖及螺丝是否完好， 连接和密封是否有效。

     ② 修理和装配    舵叶修理的主要内容是局部修理（ 焊补裂缝） 或包板换新， 并做水压试验。舵杆修理的主要内容是配合部位的堆焊、外圆光车和套筒镗孔。舵销修理的主要内容是堆焊和外圆光车， 并换衬套（ 加厚） ， 有时甚至换去舵销。装配的主要内容是将舵叶与舵杆相连接并找中， 并必须保证配合部位的水密。轴承检修是维修重点， 下面介绍舵杆轴承检验的主要工艺。

   （ 2 ） 舵杆上轴承检修工艺

       舵杆上轴承结构如图4.1.6所示。对舵杆上轴承检修要求如下：

    ①检查上轴承底座螺栓是否松动或断裂， 并应重新紧固一遍。

    ②拆卸检查推力盘和推力片磨损情况， 记录舵机十字头与舵柄拨叉之间上下距离h上 、h下（ 见图4.1.6 ） 。推力盘和推力片摩擦面不得有烧伤咬合和凸凹不平， 否则应该上车床光车或人工研磨，推力片油线磨掉的要重新恢复铣出油线。光车或研磨后的推力片和推力盘的厚度不应减少为原设计厚度的25 ％ 。推力片光车或研薄后， 固定螺栓孔应重新铣深， 确保固定螺栓的头部要低于摩擦面2 ~ 3 mm 。

   ③推力盘允许通过补焊修理恢复到原始设计厚度， 焊条采用J507 。

   ④推力片和推力盘相互配合研配， 当推力片固定在上轴承座体上， 推力盘涂色配合检查，沾色面积不得少于70％ ，每25 mm ×25 mm 之内不得少于一个色点。

   ⑤对推力片及推力盘进行光车或研磨后，应根据拆前的检查h上和h下的数值及修后的推力盘经过研磨或光车厚度减薄尺寸，来计算修理后舵机液压缸十字头与舵柄拨叉之间的距离h上 、h下是否符合第②条的规定， 否则应该在推力片底部加垫调整（ 见图4.1.7） ，调整后的上下部间隙应基本相等。

⑥推力片换新没有原始图纸时， 推荐使用ZCuSn10Pb1 制作。

⑦测量定位环与舵杆轴向配合标准间隙H （ 见图4.1.7 ） 、上舵承套与舵杆安装间隙和极限间隙以及上舵承与上舵承体的配合值， 其结果应符合表4.1.1的要求。

⑧凡进行过拆卸修理的上轴承， 装配前必须清通润滑油道， 并重新压注润滑脂。

（ 3 ） 舵杆与下轴承检修工艺

舵杆与下轴承检修要求如下：

①下舵承套的壁厚及衬套与下轴承的安装配合值（ 如图4.1.8） 应符合表4.1.2的要求。

②对双支撑舵（ 图4.1.9） 及导管舵（ 图4.1.10） ， 其下舵承的安装间隙及极限间隙应符合表4.1.3的要求。

（ 3 ） 悬挂舵（ 图4.1.11） 的下舵承安装间隙和极限间隙分别按表4.1.3规定的80 ％ 和70 ％ 进行。

（ 4 ） 舵销轴轴承检修工艺

舵销轴轴承检修要求如下：

①半悬挂舵（ 图4.1.12） 舵销承的安装间隙及极限间隙应符合表4.1.4的要求。

②对双支承舵及导管舵（ 图4.1.9） 舵销承的安装间隙和极限间隙应符合表4.1.5的要求。

（5）穿心舵检修要求如下：

①穿心舵（ 图4.1.13） 舵轴与舵承的安装间隙和极限间隙应符合表4.1.6的要求。

②穿心舵轴舵托孔锥度采用1 / 10 或1 / 15 ， 研配时接触面不得少于70 ％ ， 每25 × 25 mm 面积应至少有两个色点以上。锥体根部应有密封胶垫， 如果锥孔产生腐蚀， 腐蚀面不超过60％ 时，允许采用贝尔佐纳、可赛新等高分子修复剂涂抹并压紧； 如果腐蚀严重， 推荐将舵托孔放大， 另外制作锥形套冷装焊接修理。

       舵心舵杆与舵托锥孔压紧后， 应焊上防松防转止动板， 最后在丝扣和螺母上涂上甘油， 用盲板焊死， 防止进水造成丝扣腐蚀。

       采用赛龙、飞龙、天龙等高分子聚合材料和MC 尼龙做下舵承和舵销承时的过盈量及安装间隙， 应按材料的说明书规定的最小运转间隙水胀量、热胀系数等物理指数进行计算。

4.1.4 舵设备的试验

 

舵设备安装或修理后， 一般要经系泊试验和航行试验。

     1. 系泊试验

       系泊试验时检查的具体内容如下：

     （ 1 ） 检查设备的可靠性

       对于电动或电动液压舵机， 舵机的每套电动机组至少连续进行半小时的操舵试验。

     （ 2 ） 检查主操舵装置的强度

       主操舵装置应具有足够强度。当舵自一舷的35°转至另一舷的35°时， 使主操舵装置及上舵杆在船舶以最大速度后退时不致损坏。

     （ 3 ） 检查舵角极位限制器的正确性

       舵角极位限制器的位置， 对平板舵的极限舵角35 。， 流线型舵极限舵角为32 。。舵扇上的限制器应比舵机上的限制器大1.5°。

     （ 4 ） 检查转舵周期

       主操舵装置在最大前进营运航速时， 自一舷35°转至另一舷30°的时间应不超过28 s。 辅助操舵装置在最大前进营运航速的一半或7 节前进时， 自一舷的15°转至另一舷的15°位置的时间不超过60s 。

     （ 5 ） 船舶主、辅操舵装置的布置应合理和实际可行， 当其中之一损坏时， 不致使另一装置失效。主、辅操舵装置间的转换， 离合器结合和分离应确实可靠。在任何舵位转换时间应不超过2 min 。

     （ 6 ） 检查舵制动装置的工作可靠性。

     2 ． 航行试验

       系泊试验合格后才可进行航行试验， 其试验内容如下：

（ 1 ） 检查全速前进中转舵周期是否符合规定（ 同系泊试验） 。

（ 2 ） 舵角指示器的误差不超过规定。

（ 3 ） 记录在全速后退时向两舷转舵的速度和工作可靠性。

（ 4 ） 主、辅操舵装置间的转换是否符合要求。

（ 5 ） 检查人力操舵的速度和工作的可靠性。

（ 6 ） 记录自动操作装置灵敏度和航向超出允许偏差时自动报警的可靠性。

（ 7 ） 舵制动装置的可靠性。

（ 8 ） 记录“ z " 字试验中舵角、旋回角速度、航向变化等曲线。

（ 9 ） 主驾驶室和应急驾驶室间通信联络的可靠性。