陳金琨

(交通部煙臺(tái)打撈局船舶修造中心，山東 煙臺(tái) 264000))

“北航18”輪在錨地避風(fēng)過程中，由于走錨造成擱淺，經(jīng)救援后發(fā)現(xiàn)舵葉丟失。接到船東通知后，我中心馬上組織人員出海勘察，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況制定舵葉修理方案，由我中心前期根據(jù)圖紙制作并加工舵葉，船舶上塢后安裝修復(fù)。在船舶上塢后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地對(duì)舵系檢查發(fā)現(xiàn)，舵桿變形嚴(yán)重，無(wú)法使用，必須更換舵桿。但舵桿加工費(fèi)時(shí)費(fèi)工，很難滿足船期要求，針對(duì)該情況，我中心大膽提出舵桿整形工藝，為船東節(jié)約時(shí)間及成本。舵葉丟失情況如圖1所示。

圖1 舵葉丟失現(xiàn)場(chǎng)情況

1 上塢后舵系測(cè)量

由于該輪舵葉海損丟失，海上勘驗(yàn)無(wú)法全面得到具體損壞信息。所以為了保證新加工舵葉能一次順利安裝到舵桿上，上塢后決定對(duì)整個(gè)船舶舵系進(jìn)行檢查測(cè)量。

首先對(duì)舵桿進(jìn)行測(cè)量，將舵桿拆卸下來(lái)，進(jìn)行舵桿軸線測(cè)量，在車間內(nèi)利用大型數(shù)控龍門銑床對(duì)舵桿進(jìn)行精確測(cè)量，借助龍門銑床找出中心線，測(cè)量各個(gè)位置的數(shù)據(jù)并與圖紙尺寸對(duì)比，舵桿形式如圖2所示。經(jīng)過測(cè)量得到舵桿的變形量為：舵桿法蘭向后偏移106.2 mm，向左偏移36 mm；舵桿法蘭后上翹24.2 mm，左上翹6.5 mm。確定該輪海損事故過程中，舵桿發(fā)生變形損壞。以目前舵桿情況，新加工舵葉無(wú)法安裝到位。

圖2 舵桿形式

其次對(duì)船體是否變形進(jìn)行驗(yàn)證，將舵桿及舵銷拆下，將舵承座及舵承安裝到位，采用拉線的方式，檢驗(yàn)舵承及上下舵銷座的同軸度。對(duì)舵承及上下舵銷孔拉線校中，以舵承上端面中心點(diǎn)A和上舵銷中部中心點(diǎn)B為基準(zhǔn)拉線，測(cè)量下舵銷上端面C、下舵銷下端面D、E兩處鋼絲與舵銷孔內(nèi)壁的距離，測(cè)量點(diǎn)數(shù)如圖3所示。

圖3 舵系拉線示意圖

根據(jù)表1舵系測(cè)量數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)舵系各點(diǎn)同軸度偏差較小，船體無(wú)較大變形，排除了船體變形的可能性。

表1 修理前舵承內(nèi)部與舵系中心線距離 mm

2 舵桿整形修理工藝

根據(jù)測(cè)量結(jié)果得出的舵桿變形情況，需制定合理整形方案。該舵桿直徑為350 mm，并且變形量較大，如果使用常規(guī)水火整形需多次進(jìn)行，且難度較大，同時(shí)水火反復(fù)整形下，有可能造成舵桿材料性能的變化。所以決定采用大型液壓機(jī)對(duì)彎曲處進(jìn)行壓力整形，舵桿修理工藝如下。

1)對(duì)舵桿初步進(jìn)行粗整形，通過在舵桿上劃出實(shí)際軸線與理論軸線，采用目視測(cè)量，當(dāng)理論線和實(shí)際軸線在折彎處(交匯點(diǎn))接近順直的時(shí)候，可以認(rèn)為粗整形已完成，此時(shí)停止壓制，如圖4所示。

圖4 舵桿劃線部位

2)利用相似三角形原理對(duì)舵桿進(jìn)行精整形，將粗整形后的舵桿放置于平臺(tái)上，對(duì)粗整形后的舵桿進(jìn)行找正，如圖5所示。

圖5 舵桿上平臺(tái)測(cè)量

3)選取高度合適的支撐物2個(gè)，上部鋪設(shè)10 mm左右的銅板，將找正后的舵桿放置在支撐物上部，凸出變形最大點(diǎn)作為壓制點(diǎn)，選取離壓制點(diǎn)300 mm左右位置作為百分表測(cè)量點(diǎn)。

4)操作液壓機(jī)使液壓活塞緩慢下落，當(dāng)液壓活塞觸及舵桿，使舵桿輕微受力后，調(diào)整百分表度數(shù)歸零。

5)液壓活塞繼續(xù)下落，首次可讓下落距離達(dá)到百分表度數(shù)極限刻度停止(10 mm)，用2把鐵錘錘擊壓制點(diǎn)正背部位置200次左右，達(dá)到消除內(nèi)應(yīng)力效果。現(xiàn)場(chǎng)壓制如圖6所示。

圖6 舵桿現(xiàn)場(chǎng)液壓

6)等待5 min左右，緩慢升起液壓活塞，記錄百分表變化值a。

7)利用相似三角形原理計(jì)算壓制點(diǎn)及軸頭變化值b、c，計(jì)算公式見式(1)，原理如圖7所示。

圖7 舵桿整形相似三角形原理

a/h1=b/h2=c/h3

(1)

式中，h1表示舵桿上打標(biāo)點(diǎn)到支撐點(diǎn)2的長(zhǎng)度，h2、h3以此類推。

由式(1)計(jì)算軸頭變化值c；同理可獲得法蘭端面變化值d；舵桿變形量即為c和d之和。

8)測(cè)量出準(zhǔn)確整形變量，與壓制變形量進(jìn)行比較、分析，排除外部因素(支撐點(diǎn)、舵桿擺放位置等)干擾，得出液壓機(jī)整形規(guī)律。

9)重復(fù)上述步驟，不斷調(diào)整壓制量，直到接近理論值，整形完成后，對(duì)壓制點(diǎn)進(jìn)行探傷，以確定整形對(duì)舵桿未造成損傷。

10)舵桿修復(fù)后，在胎架上與舵葉連接，舵桿與舵葉整體拉出中心線。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)測(cè)量，舵桿與上、下舵銷孔中心線同軸度小于1 mm，滿足安裝要求，如圖8所示。

圖8 舵桿上胎架拉線

3 舵系安裝

首先安裝舵桿，連接舵柄，舵承座閉合后復(fù)位，螺栓緊固。連接舵桿與舵葉，鉸制螺栓安裝緊固，檢查連接情況，連接面無(wú)縫隙，0.03 mm塞尺塞不進(jìn)。由于該輪船體下舵銷座內(nèi)銅套為偏心套且與銷座為過盈配合，原銅套磨損嚴(yán)重需更換，舵系中心線重新校中，加工偏心套與銷座過盈配合安裝難度較大，故采用加工中心套后環(huán)氧樹脂澆筑的方式，上舵銷安裝后測(cè)量下舵銷與舵銷孔內(nèi)壁間隙，加工下舵銷銅套，銅套外表面與舵銷孔內(nèi)壁留有足夠的澆筑量，澆筑量不足的位置采用氣刨加大間隙，頂絲固定銅套，試驗(yàn)轉(zhuǎn)舵性能良好，左右滿舵無(wú)阻塞現(xiàn)象，對(duì)銅套與舵銷孔間隙進(jìn)行環(huán)氧樹脂澆筑，24 h緊固后再次試驗(yàn)轉(zhuǎn)舵性能良好。測(cè)量舵承及上下舵銷間隙如表2所示。

表2 修復(fù)后舵承及上下舵銷間隙 mm

4 結(jié)束語(yǔ)

大型舵桿的整形十分困難，本文巧妙的利用了簡(jiǎn)單的幾何原理解決了舵桿整形的困難問題。為我中心以后的修理工作總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)為船方節(jié)約了船期和修理成本，為后續(xù)船舶修理提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。