第十三节 舵系的检修 船舶舵系是实现船舶转向、调头、直航等操 纵的船舶航向控制装置,是船舶航行的重要设备舵系是由那些将舵机动力传递到舵叶产生舵效的部件和构件组成的,包括固定件——舵杆舵承(上、下舵承 )、舵销轴承、舵 轴等,及运动件一一舵杆、舵叶和舵销等不包括舵机及其操纵系统舵系安装在船舶尾部螺旋桨的正后方,有单、双舵系之分一般 远洋及近海商船为单桨、单舵;客船、军舰及有的内河船舶为双桨、双舵舵叶浸在水中,转动舵叶时,舵叶水动力对船舶产生力矩,迫使船舶改 变航向或保持直线航行 一、舵系结构和舵的种类 l.舵系结构舵系结构类型很多,随船舶类型、大小和舵系布置等的不同有不同的舵系结构较为广泛应用的是穿心舵轴平衡舵舵叶在舵杆转动轴线两侧非对称分布,舵叶上端面与舵杆用法兰连接舵轴穿过舵叶,其中心线与舵杆中心线重合舵叶随舵杆左右转动舵杆支承是位于船体内部舵机房的上舵承,使其承受舵叶的部分重量和舵杆的径向、轴向负荷上舵承 为滚动止推轴承舵 轴上端与尾柱用法兰连接,舵叶内设有 2 个铁梨木舵承,用以支承包有钢套的穿心舵轴舵 轴的下端锥体置于舵底托支承中(下舵承)穿心舵轴平衡舵属于三支点舵,具有结构简单、舵效高和便于修造等特点。
2.舵的种类 舵的种类很多,主要有以下几种:1)按舵的旋转轴线位置分为平衡舵、半平衡舵和不平衡舵(1)平衡舵 转动轴线在舵叶的中间,把舵叶分为两部分舵叶转动时两部分均承受水压产生力矩此二力矩方向相反,使转舵力矩降低,在某一舵角时为零,达到完全平衡平衡舵所需舵机功率较小如图 1(a)所示2)半平衡舵 仅舵的下半部起平衡作用,如图 1(b)所示3)不平衡舵 舵的旋转轴线在舵叶的一边,即舵杆一侧有舵叶,对转舵力矩不起平衡作用,如图 1(c)所示图 1 旋转轴线位置不同的舵2)按舵叶截面形状分为平板型舵和流线型舵(1)平板型舵 一般用钢板或木板制成,两侧表面可适当加固具有便于修造,成本低和舵效差的特点可作成平衡舵、半平衡舵或不平衡舵它只用于小型或非自航船 (2)流线型舵 舵叶横截面呈机翼形,用钢板焊制,内部呈空心状并用钢板加强以增加舵叶刚性流线型舵产生的水动力大、阻力小、 强高度,但结构复杂,制造成本高常作为平衡舵或半平衡舵,为大多数船舶采用3)按舵与船体的连接方式分类(1)悬挂舵 又称吊舵,多数是平衡舵,完全由船体上的上舵承支承,中部通过下舵承,而下部整个舵叶悬空。
2)半悬挂舵 多数是半平衡舵,其舵秆支承在船体上的上舵承,而舵叶支承在船尾支架上3)多支承舵 该舵有两个以上的支承点,通过舵销将舵叶上的舵钮与船体尾柱上的舵钮连接,如图 1(c)所示,舵叶下部有舵底托支承4)双支承舵 舵杆通过上、下舵承及舵底托支承,如图 1(a)所示5)穿心舵 轴平衡舵 除舵杆外,该舵还装有舵轴,它穿过舵叶并固定在船体尾柱上舵杆与舵轴的轴线重合, 转舵时,舵叶绕 舵轴回转二、舵系故障及检修1.舵系故障 舵系除因海损事故需要进行修理外,一般情况下很少修理,具有较长的使用期舵系检修可随同轴系检修进行 舵系修理的内容和范围根据船舶航行中发现的问题和船舶进坞后的实际勘验而定舵系在实际运转中一般会产生以下故障1)舵沉重,转舵不灵敏, 转满舵需较长时间 舵机功能正常情况下,可能是舵叶进水使转舵负荷增加;舵杆弯曲或扭曲变形,便各舵承负荷不均磨擦力增加; 舵承损坏;舵系安装不正使某些配合件单面卡紧等原因造成2)转舵时声音异常,有严重的撞击现象。
主要是舵承与舵杆、舵轴、舵销等的配合间隙过大、转舵时舵叶忽左忽右产生撞击,或上舵承滚珠碎裂, 护圈松动,转舵沉重并产生撞击3)转舵不准确,舵角不正,正舵时舵角不在零位 舵角指示器正常 时,主要是以下原因造成,舵杆扭曲变形,舵叶方向随之 变化;安装舵时舵角没对准零位当舵角指示器发生故障指示错误时,转舵也不准确4)操舵轻松,航向失控可能是发生舵杆折断,或舵杆与舵叶法兰连接螺栓脱落造成舵叶丢失等导致5)舵系振动主要由于舵系安装不正;舵承间隙过大; 舵系安装部位的船体刚度、强度不足,上舵承座强度差等造成此外,还可能产生舵系密封装置损坏,造成海水漏入舵机房的事故2.舵系检修船舶进坞后,舵系拆卸前应先进行全面勘验以确定舵系损坏情况、修理内容和范围,并作为最后验收的依据 1)拆卸前的检查(1)外观检查①自船尾面向船 头 目测舵角指在零位时舵叶是否居中 ;②观察舵叶和舵杆有无弯曲、扭转变形:③对于小船,可用手转动舵叶检验其灵活性; ④检查 密封装置有无 损坏2)测量用塞尺测量各配合件的间隙并与标准比较,以确定舵系的技术状态①测量舵杆与上舵承、舵轴与铁梨木舵承的配合间隙;②测量舵 销轴与舵销 承的间隙;③测量舵叶舵 钮与尾柱舵 钮的平面间隙。
2)舵杆的 检修舵杆是舵系的重要零件转舵时,借助来自舵机的扭矩带动舵叶转动由于舵杆在航行时承受巨大扭矩和弯矩作用以及,偶然的外力作用,舵杆与舵承有相对运动,承受摩擦磨损舵杆结构形式如图 2 所示 图 2 舵杆的结构形式(1)检测①舵杆的磨 损检测 :测量工作轴颈的直径和计算其圆度、圆柱度误差,并与标准比较;②舵杆表面腐 蚀、裂纹检测,采用渗透探 伤、磁粉探伤或超声波探伤检测舵杆表面和内部缺陷情况;③舵杆弯曲 变形检测 2)舵杆修理①舵杆 过度磨损 可采用堆焊金属,光 车后继续使用②锈蚀面 积超过总面 积的 25%时应进行光车、 焊补或堆焊修复 轴颈光车后直径减小值不得超过公称直径的 10%,个别残留痕迹深度不得超过 0.5mm ③舵杆裂 纹修理舵杆上有 2-3 条细小纵向裂纹时,可用手工修理 ;纵向裂纹长度不超过 1/4 公称直径,数量不超 过 3 条且不在同一母 线上,裂纹深度不超过5%公称直径 时,可 进行焊补修理 舵杆上不允许有横向裂 纹④舵杆弯曲 变形时,直线度不大于 2mm/m 允许冷校直; 大于 2mm/m 进行热校直,加热温度不超过 650ºC。
3)舵承的 检修(1)舵承的 检修上舵承大多为滚动袖承,当轴承发生锈蚀、剥蚀、 护圈破裂、滚珠(滚 柱) 严 重磨损或破碎、转动不灵活时,均应予以换新2)其他滑 动轴承检修白合金或铁梨术滑动轴承磨损严重时,分别采用重浇白合金或更换铁梨木进行修理三、舵系校中 新造船舶安装舵系前应首先确定舵系中心线,通常舵系中心线与轴系理论中心线同时进行确定在拉好轴系理论中心线和舵系中心线后,按校中技术要求进行校中测量和安装舵系营运船舶由于海损事故或其他原因造成舵系失中时,应检查舵系中心线的状态与新造船舶一样,是采用拉线法进行校中测量以上舵承和舵底承孔中心为基准钢丝线,一般拉线用钢丝线直径不大于0.8mm,如图 3 所示 (a)穿心舵 轴平衡舵舵系中心 线 (b)多支承不平衡舵舵系中心线图 3 拉舵系固定件中心线的钢丝线l.舵系校中技术要求1)固定件校中技术要求(1)舵系固定件中心线与船舶基线垂直,垂直度偏差不大于 lmm/m2)新造或营运的单桨单舵船舶,舵系中心线与轴系中心线相交,如图 4 所示,其位置度偏差 δ 不得超过以下公式的计算值 δ 计,δ 计=0.001 L式中 L——船长,m。
3)固定件各舵承孔中心线同轴度允许偏差不大于舵承安装间隙的 0.7 倍 (4)恢复性修理的双桨双舵船舶的两条舵系中心线的前后定位偏差、相互位置偏差均不得大于 5-10mm;舵系中心线与轴系中心线位且度偏差心要求同上,且两舵的 δ 不允许在同侧图 4 舵系中心线与轴系中心线的相互位置2)舵系运 动件校中技术要求校中前,在车间将舵杆与舵叶组装在一起,以便校准能杆中心线与舵叶轴承孔中心线同轴通过刮研法兰平面、 铰削紧配螺栓孔等以使相对位置固定l)采用组 装拉线校中 时,舵系运动件法兰连接螺栓中至少 应有 4 个紧配螺栓,法兰结合面应紧贴;(2)舵叶 轴承孔与舵杆轴颈同轴度偏差不得大于舵承安装间隙的 0.7 倍2.舵系校中 1)舵系固定件同轴度检验拉出舵系固定件中心线的钢丝线后,测量各舵承孔至钢丝线前、后、左、右的距离,以确定轴承孔与舵系中心线的偏差度,即各舵承孔的同轴度偏差当偏差过大时,可以偏心镗削舵承孔衬套,或用胶枯剂使舵承衬套在舵承孔内偏心固定镗削后舵承衬套最小厚度应不小于新制衬套厚度的 75%,并应可靠固定,防止衬套转动2)舵系运动件同轴度检验舵杆与舵叶在车间平台组装后将其平放于平台支承上,先调整舵杆使与平台平行,用划针测量舵杆中心距平台的高度和用划针测量舵叶轴承孔中心至平台高度。
二者相差值,即同轴度偏差, 应符合规定将舵杆与舵叶一起绕舵杆轴线转 90º,重复测量两次测量之差应不大于 0.5mm偏差 过大时,可研磨舵杆与舵叶连接法兰平面予以纠正 3)舵系中心线与轴系中心线位置度检验测量舵系中心线与轴系中心线之间的距离 δ 并与计算值比较。