大型船舶整体艉管应用的初步分析
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关键词: 大型船舶整体艉管应用初步分析
Abstract: in this paper, the integral stern tube in the large ship made a preliminary analysis of the application.
Keywords: large ships overall stern tube initial analysis of the application
中图分类号： U66 文献标识码： A 文章编号：
1、前言
随着造船技术的发展，造船进度在不断地加快。缩短造船周期、降低造船质量风险已成为各船厂所追赶的目标，在此环境下整体艉管开始得到较为广泛的应用。因小型船舶轴系较大型船舶短，螺旋桨较大型船舶轻，其运用风险性较小，所以整体艉管多在小型船舶中采用。而大型船舶采用较少。本文对大型船舶采用整体艉管做了初步分析。
2、整体艉管的介绍
2.1 整体艉管的组成
整体艉管由艉管1，前轴承2，后轴承3及相关附件组成。整体艉管通过浇注环氧树脂4与船体铸件5（船体艉柱）连成一体。艉管法兰用螺栓固定在船体铸件5（船体艉柱）。如图1.所示。望光前，对船体铸件浇注环氧树脂的接触面进行打磨清洁处理。整体艉管在轴系望光后可立即进行艉管就位、对中调整、试压、浇注环氧树脂、附件安装等相关工作。与传统的镗孔相比，整体艉管省去了进镗杆、镗杆校中、镗孔、修磨等工序。这其中规避了镗孔崩刀、精镗孔之后磨孔不易控制，导致艉管前、后轴承压过程中压装不进或烧蚀的风险。整体艉管在安装方面安全快捷很多，但安装细节应引起格外的重视。尤其是大型船舶采用整体艉管，需要做细致的分析，以避免重大事故的发生。
图.
3.1 轴系望光点的确定
望光是确定轴系中心线的关键步骤。轴系中心线位置的准确与否将直接影响到日后轴系的校中、轴系负荷的调整、主机环氧树脂的浇注，所以确定轴系望光点在整个环节中较为重要。轴系望光前应确定望光准直仪的安装位置、光靶的位置及数量。传统的望光流程如下所述，望光准直仪安装在图2.中e0点。e0点与a0点是通过船体基线还原出来的轴系中心点， e0点与a0点两点确定轴系中心线。望光是通过调整望光准直仪，使物镜中十字交点与a0处光靶十字线重合，使得e0点、a0点和望光准直仪物镜中交点重合，形成3点一线。而后调整g0处十字光靶，使得十字线与物镜中十字线重合，确定艉管前端面轴系中心点g0点，此点与e0点作为镗孔前校中镗杆的检查圆中心点。光靶b0点、c0点用来定位中间轴承。
图.
对整体艉管而言，e0点g0点在艉管对中调整过程中，受艉管调节工装的影响将无法正常使用，如图3.所示。望光准直仪可改在图2.中a0点位置，按常规望光步骤望光。
图.
同时要设置光靶b0、c0点，用来定位中间轴承，也可作为还原轴线的基准点。b0、c0点在选择时，在不影响艉管及中间轴承安装的前提下，进可能的与a0点保持最大距离。在还原轴线选用基准点时，应以c0点为最佳，如图4.所示。因望光确定的中心点b0、c0在打点过程中会存在细微的偏差。以b0点作为还原轴线的基准点，会存在偏移量a；以c0点作基准点则会存在偏移量b。从图4.中不难看出，基准点选取离e0点越近，施工过程中的偏差会越小，还原的轴线与望光确定的轴线偏离越少。再加上望光准直仪在调节物镜过程中，物镜存在微量的漂移， c0点的选择较b0点更加合理。大型船舶的轴系一般比小型船舶长，如还原轴线所用的基准点选用不当，其偏离值会比小型船舶大，可能导致如下情况发生：
（1）还原的轴线左右偏移：导致船体主机地脚螺栓孔与主机地脚螺栓孔左、右偏移，螺栓无法正常穿入，主机地脚螺栓无法正确安装；
（2）还原的轴线上下偏移：主机被抬高，在轴承负荷调整完后，造成主机机座与船体之间距离超过环氧树脂允许的正常厚度85mm, 形成二次倒胶；主机降低，在轴承负荷调整完后，环氧树脂的最小厚度小于规范要求的20mm[1]，不满足规范要求。
（3）轴线偏移对整体艉管的影响：整体艉管在艉柱中偏移较大，单边间隙不够，无法满足单边倒胶厚度的要求。
为避免重大质量事故的发生，c0点的选择应与g0点距离小于1m为宜，如可能选在e0点之后为最佳。
图4.
3.2 整体艉管挠度的分析
整体艉管穿入船体艉柱过程中，为方便穿艉管，船体艉柱约中部会设置滚轮，如图1所示，滚轮的设计需要有上顶艉管的功能。小型船舶的艉管重量较轻，重量所引起的下挠经计算可以忽略不计。但大型船舶整体艉管较重，尾轴管下挠量较大，螺旋桨及轴系自身重量大，轴系易产生上拱，轴系中心线与尾管中心线会出现夹角a，如图5.所示，如不对艉管进行补偿或补偿不当，会引起轴系与轴承接触面变小，轴承负荷分担不均，可能导致轴承与轴烧蚀。在轴系设计时，需要厂家提供艉管下垂量及重心位置，以便日后确定滚轮安装位置。为消除艉管下挠的影响，艉管重心位置滚轮应为可调节式，通过中间滚轮顶高整体艉管重心位置进行反变形补偿，来消除艉管下挠的不利影响。
图5.
3.3 环氧树脂下沉量的分析
船舶轴系中，艉轴及螺旋桨的大部分重量由艉管承担。对整体艉管而言，艉管和艉柱之间是通过环氧树脂浇注成一体，环氧树脂在凝固过程中，存在一定的收缩量。同时环氧树脂在受压情况下，会有一定的压缩量。虽然不同品牌环氧树脂在力学性能及弹性模量可能存在差异，但在使用过程中，通常下沉量取值为环氧树脂厚度的1/1000[2]。小型船舶中艉轴及螺旋桨较轻，经厂家计算下沉量可不做考虑。大型船舶，轴系重量大、分布不均匀，环氧树脂的下沉量分布可能不均匀。如不纳入考虑范围，可能会出现3.1及3.2中所述情况。环氧树脂下沉量可要求环氧树脂厂家计算得出。若下沉量超出技术要求，需要在环氧树脂浇注前进行补偿。
4、结语
整体艉管的应用，使得轴系安装周期缩短为传统形式的1/2，也规避了轴系镗孔带来的风险。大型船舶若采用整体艉管，对中、环氧树脂的浇注环节需做如上甚至更细致的分析，以避免重大质量事故的发生。
参考文献：
［1］国防科学技术工业委员会.中国造船质量标准.CB/T 4000-2005
［2］主机环氧树脂浇注工艺 .
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