張申寧

(江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司，上海 201913)

淺議“雪龍”號(hào)恢復(fù)性改造艉軸系統(tǒng)拆卸

張申寧

(江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司，上海 201913)

“雪龍”號(hào)是我國(guó)唯一一艘極地科學(xué)考察船，國(guó)家海洋局和江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司決定2013年4月起對(duì)“雪龍”號(hào)進(jìn)行恢復(fù)性維修改造。該船軸系經(jīng)過(guò)20年的使用磨損，已達(dá)到設(shè)計(jì)臨界狀態(tài)，此次軸系修理作為維修改造過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量和船舶航運(yùn)安全有著至關(guān)重要的影響。文章對(duì)“雪龍”號(hào)基本性能、軸系技術(shù)參數(shù)等方面做了介紹，并著重對(duì)“雪龍”號(hào)艉軸拆卸過(guò)程進(jìn)行了分析和研究。

“雪龍”號(hào)； 艉軸 ；可調(diào)槳； 拆卸

“雪龍”號(hào)極地科學(xué)考察船是我國(guó)第三代極地考察破冰船，也是我國(guó)進(jìn)行冰區(qū)科學(xué)考察的唯一一艘功能齊全的破冰船。自投入使用至今已有20年的船齡。為使“雪龍”號(hào)重新煥發(fā)青春，國(guó)家海洋局和江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司決定自2013年4月起對(duì)“雪龍”號(hào)進(jìn)行全面恢復(fù)性維修改造，包括對(duì)機(jī)艙機(jī)電設(shè)備全部換新改造和軸系舵系的徹底拆修等。

該船機(jī)艙及甲板大部分設(shè)備陳舊老化，性能下降，特別是軸系軸瓦經(jīng)過(guò)20年的使用磨損，其溫度和負(fù)荷已達(dá)到設(shè)計(jì)臨界狀態(tài)。為滿足“雪龍”號(hào)科考需求，國(guó)家海洋局曾分別在1994年和2006年對(duì)該船進(jìn)行了局部改造，但是由于技術(shù)資料的缺失、備件的供應(yīng)和工裝的準(zhǔn)備等原因，軸系從未進(jìn)行過(guò)全面拆檢。所以此次軸系修理作為維修改造過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)整個(gè)工程質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。尤其艉軸拆卸是整個(gè)軸系修理過(guò)程中最不穩(wěn)定的環(huán)節(jié)，如何利用現(xiàn)有工裝安全、平穩(wěn)地拔出近90 t 的艉軸并對(duì)軸系系統(tǒng)進(jìn)行全面拆解是本文重點(diǎn)研討的方面。

1 “雪龍”號(hào)船簡(jiǎn)介

“雪龍”號(hào)極地科學(xué)考察船于1993年從烏克蘭進(jìn)口改造完工, 總長(zhǎng)167.0 m ，型寬22.6 m，型深13.5 m，滿載吃水9.0 m，自身質(zhì)量11 400 t，滿載排水量21 025 t，最大航速17.9 kn，續(xù)航19 000 k mile。該船具有先進(jìn)的導(dǎo)航、定位、自動(dòng)巡航系統(tǒng)，配備先進(jìn)的通信系統(tǒng)及能容納2架直升機(jī)平臺(tái)、機(jī)庫(kù)和配套設(shè)備。船上設(shè)有大氣、水文、生物、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理中心、氣象分析預(yù)報(bào)中心和海洋物理、化學(xué)、生物、地質(zhì)、氣象等一系列科學(xué)考察實(shí)驗(yàn)室，可航行于世界任何海區(qū)。該船能以1.5 kn航速連續(xù)沖破1.2 m厚的冰層(含0.2 m 雪)，技術(shù)性能先進(jìn)。

2 “雪龍”號(hào)軸系相關(guān)主要技術(shù)參數(shù)

該船為單機(jī)單槳式動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)，安裝有13 200 kW主機(jī)1臺(tái)，中間軸系1根，艉軸1根，采用可調(diào)式螺旋槳，航行時(shí)操作靈活，有利于破冰。

表1 “雪龍”號(hào)軸系相關(guān)技術(shù)參數(shù)

3 艉軸拆卸過(guò)程

艉軸從艉管中拉出分為艉軸附屬連接件的拆離和艉軸的拉出，其中軸連接件的拆離包括補(bǔ)油口、艉軸軸承的拆離，斷開(kāi)艉軸與中間軸的連接，斷開(kāi)調(diào)距槳推拉桿的連接，并拆除舵葉、螺旋槳槳葉。

2004年我公司對(duì)“雪龍”號(hào)特檢時(shí)，曾將艉軸從艉管中順利的拉出，是國(guó)內(nèi)第一家公司將此軸順利拉出的單位。目前艉軸法蘭與槳轂連接螺栓及定位銷自船舶出廠后已有20年，各大船廠都無(wú)法將其拆離。此次全面拆檢我們成立了軸系攻關(guān)組認(rèn)真研究，注重生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備和全過(guò)程控制，特別是使用了更為靈活、安全和效率更高的工裝(見(jiàn)表2)，憑著過(guò)硬的技術(shù)實(shí)力，第一次成功地將“雪龍”號(hào)槳轂拆離艉軸法蘭。

表2 “雪龍”號(hào)拆卸主要工裝和設(shè)備

3.1準(zhǔn)備工作

為保證軸系拆除效率，軸系拆除的準(zhǔn)備工作主要包括以下幾方面：①編制平臺(tái)平移軌道小車方案，整體策劃模擬整個(gè)拆軸的過(guò)程。②舵葉拆除，舵葉影響艉軸拉出路徑，也影響主機(jī)吊出艙；③燒焊吊馬數(shù)個(gè)，用于艉軸拉出時(shí)的穩(wěn)定移軸小車用；④搭設(shè)移軸平臺(tái)，安裝移軸小車軌道，用于移軸小車的拖移軸系；⑤固定卷?yè)P(yáng)機(jī)，用于將軸系拉出動(dòng)力源；⑥模塊運(yùn)輸車開(kāi)至塢內(nèi)，將移軸平臺(tái)駁至雪龍?zhí)柖嫦嫡路健?/p>

3.2拆離軸系相連接零件設(shè)備

①槳葉拆除，一方面必須避開(kāi)掛舵臂影響，另一方面減輕軸系拉出重量；②拆除艉軸與配油軸法蘭連接螺栓；③拆離艉軸與中間軸連接，啟動(dòng)變距液壓系統(tǒng)，液壓聯(lián)軸節(jié)徑向加壓，利用動(dòng)力油缸將液壓聯(lián)軸節(jié)與艉軸脫開(kāi)；④斷開(kāi)推拉桿，使艉軸與中間軸徹底脫離；⑤松開(kāi)艉軸軸承上蓋，減少軸拉出時(shí)的摩擦力；⑥拆除前后密封圈。

3.3軸系拉出過(guò)程

在用模塊小車將拉軸平臺(tái)移至軸系后下方在船塢內(nèi)固定好位置，將卷?yè)P(yáng)機(jī)固定在移軸平臺(tái)上，檢查卷?yè)P(yáng)機(jī)固定性能，調(diào)整移軸小車軌道與軸系中心的配合。在已經(jīng)拆除螺旋槳位置處的槳轂上安裝拉軸用吊馬工裝，連接卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼索，至此，準(zhǔn)備工作結(jié)束。將軸系拉出約1 m后，放入平移小車至軸系下方，調(diào)節(jié)小車托軸中心及其承載力，繼續(xù)將艉軸拉出約2 m，放入第2臺(tái)平移小車，同時(shí)調(diào)節(jié)小車托軸中心，再拉出過(guò)半后，放入第3臺(tái)小車，將艉軸徹底拉出艉管。

在拉出過(guò)程中需要不斷地調(diào)整移軸小車的空間位置，確保軸系中心與艉管軸承中心的配合，減小軸與軸承之間的摩擦，保護(hù)艉管軸承和艉軸不被摩擦損壞。軸系拉出后，用模塊運(yùn)輸小車將軸系駁至吊車覆蓋范圍下，用吊帶調(diào)至特定位置。

3.4艉軸與槳轂的拆離

將艉軸安放在滾輪托架上，并將法蘭連接螺栓的保護(hù)罩拆除。定位銷用搭壓板方法利用螺栓拔出，但在仔細(xì)研究了內(nèi)部結(jié)構(gòu)后，決定采取在定位銷內(nèi)注入液壓油，用液壓油壓力將其從里往外頂出。而連接螺栓采用液壓拉伸器，當(dāng)壓力打到70 MPa(約600 t)時(shí)，將其拆除。

3.5PCM的拆卸[1]

在艉軸出艙后，將活絡(luò)考必林向后移至中間軸承旁，然后打開(kāi)PCM(pitch changing mecharism,PCM螺距控制機(jī)構(gòu))兩端動(dòng)力油缸向后移至原支架上。這樣前后端油缸處就移出一個(gè)空擋，就可分解動(dòng)力活塞和油缸，然后將油缸拉管通過(guò)活絡(luò)考必林內(nèi)孔，安放在考必林內(nèi)孔及中間軸承上。

在分解動(dòng)力活塞拼帽時(shí)要求施工人員必須做好原始標(biāo)記，因?yàn)榇嗣笔且簤呵栋迨绞站o。泵松時(shí)，將嵌板取出，安裝時(shí)也須將螺帽旋至原位，泵壓后插入嵌板卸壓。

PCM機(jī)構(gòu)分解后，有大量密封件需要更換。盡管生產(chǎn)進(jìn)度很緊，但是為了確保安裝質(zhì)量，在艉軸未連接前，必須給動(dòng)力油缸兩腔做油壓實(shí)驗(yàn)。于是另接油泵，并接好臨時(shí)管路進(jìn)行試驗(yàn)，在確保無(wú)誤情況下，才恢復(fù)下道工序安裝。

4 結(jié)束語(yǔ)

“雪龍”號(hào)艉軸及其推拉桿共計(jì)50余噸，通過(guò)制定對(duì)軸系拆卸的技術(shù)詳細(xì)方案，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)組織保證，采用新工具工裝，優(yōu)化監(jiān)控體系，在船東和我公司施工人員的共同努力下，高效高質(zhì)地完成軸系的全部拆檢工程，確保了船塢周期進(jìn)度，節(jié)省預(yù)定聘請(qǐng)外國(guó)專家的費(fèi)用，得到了海洋局上海極地中心的信任和贊揚(yáng)，同時(shí)為全面完成此次“雪龍”號(hào)維修改造打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1] 張申寧，沈惠君.某船可調(diào)式槳軸系系統(tǒng)修理工藝研討[J].中國(guó)修船，2007(3):3-9.

XUE LONG is the only scientific surveying ship in polar region of our country.It has been maintained for recovery since Apr.2013 by the National Ocean Administration and Jiangnan Ship-building(Group)Co.Ltd.,More than 20 years'use and abrasion made the temperature and load on the bearing bush at the critical state,which decided the main and difficult point as the maintenance of the shafting system.This influences much of the project quality and the ship's safe sailing.In this paper,the basic preformance and parameter of shafting are introduced,especially the analysis and research of the disassembly course of the shafting.

XUE LONG ship;stern shaft;adjustable propeller;disassembly

張申寧(1955-)，男，江西貴溪人，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事船舶修造生產(chǎn)管理工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2014.01.008

2013-08-27