全回转推进器基座建造与设备安装

王少华　罗志益　尹宝福　伍常斌　李江波

摘    要：我司设计建造的钻采船设置有全回转推进器，推进器及其基座沿船长和船宽方向设有安装角度。在基座设计建造过程中，采用CAD三维模型辅助SPD建模;安装时借助全站仪采用投影法和拉钢丝的方式进行定位;设备吊装时严格按照工艺要求施工，合理使用葫芦等工具进行安装定位，确保基座和设备的安装满足要求。

关键词：全回转推进器;双斜平面;三维建模;投影法

中图分类号：U                              文献标识码：A

Foundation Design and Installation Procedure of Azimuth Thruster

WANG Shaohua， LUO Zhiyi， YIN Baofu， WU Changbin， LI Jiangbo

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Company Limited，  Guangzhou 511462 ）

Abstract： Azimuth thruster is installed on drillship which is designed and built in our shipyard， azimuth thruster and its foundation has a degree along longitudinal and transverse directions of veseel. During the foundation design， CAD is used to assist SPD software to build the foundation model; during the foundation installation， projection method and pulling steel wire are used for positioning. During lifting and installation of the thruster， technical requirements are followed strictly， and some auxiliary lifting tools are reasonably used for positioning of azimuth thruster accurately to ensure that the installation of the foundation and thruster meet the requirements.

Key words： Azimuth thruster; Double slanting plane; 3D modeling; Projection method

1     前言

我司建造的海洋石油708、832PSV、8 000HP海工辅助船以及当前的钻采船，均使用了全回转推进器。全回转推进器具有空间占据少以及操纵性好的优点，被多型海工辅助船广泛使用。

全回转推进器设备及其基座的安装与XZ面和YZ面成一定角度，设备基座形成双斜切的柱面或平面，安装精度要求高。我司通过多艘海工辅助船的设计与建造，已形成了一套较为成熟的方法体系。

2     基座建模

全回转推进器基座包括：基座面板和基座围井，以及其周边的T型材肘板和围井内部的加强筋等。常见的基座形式，如图1所示。

2.1   CAD三维建模

根据推进器安装图和基座结构图，首先采用CAD三维建模方式将基座、围井以及周围的附属结构进行建模，确定围井轴线、基座平面以及附属结构的坐标面。

2.2   坐标点提取

在已完成的CAD三维图中提取SPD建模需求的坐标点，包括围井轴线的上下两点（即主推电机轴心点和螺旋桨中心点）、基座平面定位点和附属结构所在平面定位点。

（1）基座围井轴线定位点

一般取推进器电机轴心点和螺旋桨中心点，此两点将确定圆柱型围井的轴线（见图2）。在施工现场在进行筒体轴线定位时，CAD模型可精确提供轴线定位点和检验点坐标，方便且精确。

（2）基座平面定位点

基座平面与围井轴线垂直，在面板上取任意三点作为基座面板的平面定位坐标。在现场施工时，CAD模型可提供基座平面定位点和检验点坐标，方便且精确;

（3）附属结构平面定位点

基座筒体周围的发散结构所在平面经过圆柱筒体轴线，因周围发散结构较多且全部为斜平面，使用CAD模型进行坐标点提取将大大减少SPD建模难度，且精确度大大提高。

2.3   SPD建模

根据CAD三维图形中提取的坐标点，在SPD中建立筒体、基座面板和周圍发散结构等模型。

采用CAD三维模型辅助SPD建模，可方便且精确的提供建模辅助点和辅助边界，大大减小了直接使用SPD建模的难度;同时免除了手工放样，提高了生产设计精度，缩减了生产设计周期，也对生产现场基座和设备的精确安装起到指导作用。

3     基座建造与安装

基座一般以部件形式整体制作，即基座面板和基座围井结构焊接为整体部件。基座面板的平面度和筒体的圆周度经过精度报验合格后，应在基座面板前、后、左、右位置打好样冲点，辅助基座在船体中的定位安装;推进器基座的定位和安装在同一分段或同一总段内进行或大合拢完成之后进行，并使用全站仪进行辅助定位。

3.1   确定基座围井轴线

采用投影法确定轴线：首先确定船体的基准线或基准面，然后从相应的基准线或基准面的测量点划出轴线的测量点。

（1）通过理论计算，给定轴线上的两个轴线点1（X1，Y1，Z1）和2（X2，Y2，Z2），则基面（地平面）的投影点坐标分别为投影点1（X1，Y1，0）和2（X2，Y2，0）。为方便操作，以地面上的投影点为基准，使用全站仪确定空间轴线点1和2，如图3所示。

（2）基座结构在船体分段中测量定位后，在船体结构中设置一钢丝绳，钢丝绳过轴线点1和2，并使钢丝绳在船体分段中固定、拉直。

3.2    基座安装定位

（1）通过理论计算，确定轴线点1距离基座面板中心点3的长度L。在钢丝绳上以轴线点1为基点量取长度L，在钢丝绳上标记中心点3，如图4所示：

（2）使用全站仪确定与轴线垂直的法平面，且使此法平面经过标记在钢丝绳上的基座平面中心点3;调整推进器基座，使推进器基座平面与法平面重合。如图5所示。

（3）在推进器基座平面与全站仪确定的法平面重合的情况下，微调基座，使钢丝绳上标记的点3（基座平面中心点）与基座围井的内表面前、后、左、右的垂直距离相同;

（4）完成上述步骤后，基座定位完成。此时需点焊固定基座，防止其移位。

3.3    基座安装检验

（1）焊前检验项目：焊接节点形式、坡口角度、装配间隙等;

（2）精度要求：基座面板水平度和倾斜度允许偏差≤1 mm/m、整体偏差≤3 mm;

（3）满足装配和精度要求后，方能进行基座的焊接。

3.4    基座的焊接

（1）为减少因焊接变形引起的安装偏差，基座与船体结构的焊接以及周围附属结构的焊接，应采取对称焊接的方式;

（2）基座焊接后，对基座的平面度和倾斜度进行二次复核，且通过超声波无损检测（UT）+磁粉无损检测（MT）对焊缝进行无损探伤，探伤检验合格后方能进行下一步的施工;

（3）当基座面板的顶面有机加工要求时，则基座的面板板厚一般应留5 mm的加工余量;

（4）基座焊接并测量合格后，方能进行面板机加工，以消除焊接变形对基座精度的影响。

4     推进器设备安装

推进器与基座面板连接方式，一般分为三种，如图6所示。

根据不同的连接方式，选择不同的吊装和安装方法：

（1）對接形式和角接形式，采用由下至上的吊装和安装方法;

（2）搭接形式，采用由上至下的吊装和安装方法。采取这种安装方法时，主甲板需提前开设设备进舱工艺孔，设备则分成法兰面和桨叶两部分分别安装。

本文主要介绍由下至上吊装安装方法：

（1）调整推进器的摆放形态，利用托架工装使其处于直立状态;吊装前，确定主推前、后、左、右方向的安装基准点，并在法兰面上打好样冲点;吊装时，利用设备上吊点、上法兰和法兰下加强筋作为受力点;固定舵桨，同时注意保护舵桨上下轴封位置，以防损坏密封;

（2）当推进器在分段或总段安装时，需布置支墩，并应在高度方向给推进器安装预留足够的空间;将主推进器坐落在特制的工装架上，并用小车将其拖曳至将要安装推进器的总段或分段下靠近外板开孔位置;然后使用船体外板设置的永久吊码和手拉葫芦吊装推进装置，在主推提升过程中需不断通过调节葫芦调整主推角度，使推进装置整体保持与筒体平行，确保推进器顺利进舱安装到位，如图7所示。

（3）推进器进舱落位后，调整舵桨法兰面使其上的样冲点与基座的样冲点对位，调整舵桨法兰与基座围井之间的间隙，使前后左右间隙保证均匀，并满足主推进器安装原则工艺的间隙的相关要求和标准;

（4）舵桨安装位置调整测量合格后，在筒体内壁和筋板之间插入楔形块并固定，并使用卡马固定推进器法兰面和基座面板.卡马需焊接牢靠并保证数量，以确保推进器在焊接过程中不因焊接收缩导致推进器的位置发生变化;

（5）精度报验合格后方可进行施焊。为减少焊接变形对安装精度的影响，采取对称焊接方式，推荐使用双人对称施焊。对称施焊可大大减少焊接收缩所产生的推进器定位偏移问题。

5     结束语

我厂在海工辅助船等船舶的全回转推进器及其基座设计建造中，基座采用CAD三维模型辅助SPD设计软件进行设计，减小了生产设计的难度，大大提高了生产设计的精度，为现场定位安装提供了数据技术支持。同时借助全站仪，使用投影法进行定位和安装，使施工更简便、周期更短、精度更高。为类似船型全回转推进器的设计建造提供借鉴。

参考文献

[1] 赵红，孙培廷. 吊舱式船舶电力推进装置的发展状况[J]. 航海技术，2003年，01期：1-6.

[2] 陈可越. 船舶设计实用手册-总体分册[M]. .中国交通科技出版社.2007年：71-80.