六万吨半潜船轴系校中及安装研究

六万吨半潜船轴系校中及安装研究

秦伟民

南通象屿海洋装备有限责任公司江苏南通 226368

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2. 摘要：

六万吨自航式半潜船，考虑船型的特殊性，其轴系的设计在正常合理设计的基础上，增加部分动态设计的元素（不同压载工况下的轴系理论计算），同时在现场安装过程中，严格要求，注意细节，使现场安装测量值尽量贴近设计的中间值，从而提高轴系运行的安全性，为类似船型的设计和施工者提供借鉴。

关键词：一带一路，半潜船，合理校中，轴系安装

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3. 课题背景：

随着国家“一带一路”战略的进一步深入推进，以及我国航运企业在自身发展需求和国家政策的鼓励，对项目设备货运需求产生了长期的利好因素，预计特种船运输市场需求将在未来几年内逐步释放，这都刺激着国内半潜船市场，同时也对半潜船的装载货物种类及装载能力提出了更高的要求，进一步促进国内半潜船装载吨位的提升。

随着半潜船的大型化，对半潜船轴系的设计和安装也提出了更高的要求，本文通过对6万吨半潜船的轴系设计及安装简介，为类似船型提供一些参考。

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4. 船型特点：

该船型采用双壳、单层连续甲板、方艉型结构设计，艉部采用可移式浮箱结构，轴系采用双机双桨，长轴系，艉部采用美人架结构，分体式尾管，尾管采用前后双轴承，带中间轴承，尾密封采用气封型式。

主要参数：

总长/m： 239.6 垂线间长/m： 230.4

型宽/m： 48.0 型深/m： 13.5

设计吃水/m： 9.6 最大沉深/m： 22.5

航速/kn： 14.0 航区： 无线航区

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5. 校中计算：

4.1 合理校中

该船型在轴系设计建模阶段充分考虑船体结构变形对轴系的影响，并参照船舶航行各工况的船舶姿态进行有限元分析，将相关数据导入轴系模型中，若仅按照常规经验，固定一种船态或简单认为船体结构变形对轴系没有影响，那么计算出的结果就会有偏差，从而影响轴系的性能，严重者甚至可能导致轴承的高温。

通过合理校中计算发现尾轴承支点处轴截面的转角为0.50mrad，超过船级社要求（CCS《钢质海船入级规范》要求为艉后轴承支点处轴截面的转角应不超过0.35mrad），遂对尾轴承进行0.4mm/m的斜镗孔处理。

4.2 动态校中

自航半潜船在半潜工作状态下和自航状态下船体装载变形较大，随之可能会引起轴系各轴承位置的变化，仅以静态校中仍不足以覆盖船舶可能的所有工况，所以综合建造阶段和航行阶段，选取几个典型的吃水状态重新进行轴系校中计算，以复核合理校中的准确性：

图表4.2 根据艉管中心线测量，轴承位置的船体竖直方向变形（mm）

通过不同吃水状态下的轴系校中计算发现，该船型不同的压载工况对轴系会产生影响，但是都在范围以内（根据计算要求，艉管前后轴承不超过计算值的±20%，中间轴承不超过计算值的±15%），说明就该船型而言，合理校中已经能够满足各工况下的运行要求。

尽管如此，考虑到半潜船各种极限运行工况，在建造过程中通过严格的过程控制，以减少人为偏差对各档轴承负荷产生影响，并通过现场调整，使各档轴承负荷尽量贴近设计的中间值，具体措施如下：

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2. 该船型为非常规船型，船体变形难以掌握，在下水后进行轴系校中，在校中前严格按照工艺，完成主机上方主船体结构焊接工程（因半潜船主机上方为压载舱，结构较多，且主甲板由于装载重物，板厚达40mm，焊接应力较大）。

3. 对于各加工件，如艉轴，中间轴，艉管总成等，在制作过程中严格控制形位公差，避免在安装过程中产生累积误差；

4. 对于临时支撑位置，要精确测量，前后位置偏差不超过10mm；

5. 临时支撑的安装要垂直于轴端面，支撑下方应在船体强力结构上，而不是在空档（或做加强），中间调整垫板应平直，确保液压千斤顶上下端面贴合；

6. 所有量具，包括百分表，压力表等量程要事宜，且全部经校验合格，测量时视线正对仪表表盘，百分表支承要固定在船体结构上，且强劲有力；

7. 现场负荷试验，百分表读数时应适当延迟，确保数据稳定，避免失真；

8. 每档轴承负荷尽量选取上下左右四个方向综合比较，避免发生大的偏差；

9. 主机飞轮端试验时要严格参照厂家工艺，制作工装，置于飞轮两齿之间，保证硬度足够没有变形，且顶升位置处于飞轮正下方，避免将力顶偏，使数据失真。

10. 仔细消化校中计算书，在主机环氧前负荷试验时参照计算书内容尽量将负荷有所侧重，使其在环氧后及热态下往更中间的负荷偏移。

通过现场过程严格控制，最终在船舶码头及试航阶段各状态下测量结果都比较理想，海试结果也都正常。

结论：

动态校中能够反映船舶的各种工况，更贴近实际，但是由于其周期和成本常不能被船厂接受，更多情况下船厂会选择合理校中，在实际建造过程中，通过严格的过程控制和精细的轴承负荷的合理范围选取，对于船舶的各种极端工况是有积极意义的。