CN107697226A - 一种测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法，所述方法用于舵系无需镗孔加工的集成悬挂舵，具体包括以下步骤：首先，在舵机甲板上固定上滑动组件、舵杆筒的下端面上固定下滑动组件，调节上滑动组件和下滑动组件使钢丝位于舵杆筒的中心轴线，钢丝即可表示舵系中心线；然后利用全站仪分别找出首基准靶和尾基准靶的靶心，并使用准直望远镜寻找一直线，直线依次通过尾基准靶和首基准靶的靶心，该直线即为轴系中心线，以舵系中心线和轴系中心线为基准测量螺旋桨和舵叶的相对位置距离，根据测量数据对艉轴管进行镗削加工，使轴系中心线固化，同时确保桨、舵的相对位置满足规定要求。

Description

一种测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法

技术领域

本发明涉及船舶建造加工技术领域，特别是涉及一种测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法。

背景技术

随着船舶节能高效的发展需求，船舶设计师在尽可能优化船体外板流线型的同时，也在桨、舵动力性能高效匹配上下功夫。目前，大量新型船舶采用了节能高效的推进系统设计，使用的措施主要有两点，使用高效襟叶舵和最优化的桨舵匹配。

高效襟叶舵在主舵后增设随动的襟叶，极大提升舵叶的操作性能，同时采用高效舵球，舵球的使用填充了螺旋桨后方的空间，可缓解螺旋桨尾流的收缩，减弱或消除穀涡，减小桨穀的粘性阻力，加强舵的整流作用，从而起到节能增效作用。进一步，如桨、舵的匹配合理，舵球的上述性能将更为充分体现出来。所谓桨、舵的最优化匹配，即螺旋桨和舵叶的相对位置能最大化促进桨、舵效率的提升。具体来说，桨、舵的相对位置可归纳为以下三点：

（1）横向位置：舵系中心线与轴系中心线的水平偏移量。

（2）纵向位置：舵球后端面与螺旋桨桨帽后边缘的间距；

（3）垂直位置：舵球中心线与轴系中心线的高度差；

在船舶建造期间，上述数值不仅无法直接测量出来，还需要施工人员通过前期的一系列相关工作保证舵、浆安装作业完成后其相对位置符合设计和规范要求，这也是轴、舵系施工作业的难点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计出一种测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法，所述方法用于舵系无需镗孔加工的集成悬挂舵，具体包括以下步骤：

步骤1：选定舵系中心线：

首先，在舵机甲板上固定上滑动组件、舵杆筒的下端面上固定下滑动组件；然后，钢丝的一端固定在上滑动组件上，另一端穿过舵机甲板和舵杆筒后固定在下滑动组件上；最后，分别调节上滑动组件和下滑动组件使钢丝位于舵杆筒的中心轴线，所述钢丝所在的直线即为舵系中心线；

步骤2：选定轴系中心线；

首先，在舵杆筒的下方布置船尾工作平台，在机舱前端固定首基准靶、舵系中心线后端1m-2m的位置固定尾基准靶，在尾基准靶后端950m-1050m处固定准直望远镜；然后，利用全站仪分别找出首基准靶和尾基准靶的靶心并在其各自靶心的位置安装“十”字靶，调整准直望远镜使射出光线同时通过首基准靶和尾基准靶的靶心，所述准直望远镜射出光线所在的直线即为轴系中心线；最后，在艉轴管首、尾端分别安装首靶和尾靶，并分别调整首靶和尾靶，使其靶心都与轴系中心线重合；

步骤3：以舵系中心线和轴系中心线为基准测量螺旋桨和舵叶的相对位置距离，所述相对位置距离包括横向距离、纵向距离和垂直距离；

步骤4：根据轴系中心线和测得的相对位置距离对艉轴管进行镗削加工。

作为优选地，所述步骤3和步骤4之间还包括步骤3.1：判断横向距离是否不大于±4mm、纵向距离和垂直距离与设计值的差值是否均不大于10mm，若不满足要求，则重复步骤2和3，重新选定轴系中心线并再次测量，但要求重新选定的轴系中心线与理论轴系中心线在首、尾靶处的位置偏差：上下方向不大于10mm，左右方向不大于7mm。

作为优选地，所述步骤1中使钢丝位于舵杆筒的中心轴线的具体步骤为：

步骤2.1：调节上滑动组件，利用内径千分尺测量钢丝的上端部到舵杆筒内壁各方向的距离，若钢丝的上端部到舵杆筒内壁各方向的距离不相等，则重新调节上滑动组件，直至钢丝的上端部到舵杆筒内壁各方向的距离相等为止；

步骤2.2：调节下滑动组件，利用内径千分尺测量钢丝的下端部到舵杆筒内壁各方向的距离，若钢丝的下端部到舵杆筒内壁各方向的距离不相等，则重新调节下滑动组件，直至钢丝的下端部到舵杆筒内壁各方向的距离相等为止；

步骤2.3：再次测量钢丝的上端部和下端部到舵杆筒内壁各方向的距离，若各测量距离的偏差值不超过0.10mm，则所述钢丝位于舵杆筒的中心轴线。

作为优选地，所述上滑动组件包括上固定架和调节滑块，所述上固定架为由三根槽钢焊接而成的U形固定架，上固定架的竖直段固定在舵机甲板上，调节滑块活动设置在上固定架的水平段的下表面；所述下滑动组件包括下固定架和调节滑块，所述下固定架为由三根槽钢焊接而成的U形固定架，下固定架的竖直段固定在舵杆筒的下端，调节滑块活动设置在下固定架的水平段的上表面。

作为优选地，所述下固定架的长度大于舵杆筒下端面到轴系中心线的垂直距离。

作为优选地，所述下固定架的长度为H+300mm，H为舵杆筒下端面到轴系中心线的垂直距离。

作为优选地，所述钢丝的直径为1mm。

作为优选地，所述横向距离是指舵系中心线与轴系中心线的水平偏移量，即钢丝与轴系中心线的相交度；纵向距离是指舵球后端面与螺旋桨浆帽后边缘之间的距离，通过钢丝到艉轴管后端面的直线距离间接反映出来；垂直距离是指舵球中心线与轴系中心线的高度差，通过舵杆筒下端面到轴系中心线的垂直高度间接反映出来。

本发明的积极有益效果：本发明的测量方法适用于舵系无需镗孔加工的集成悬挂舵，特别适用于桨、舵水动力性能高度匹配的船舶推进系统，通过找出舵系中心线和轴系中心线，然后以舵系中心线和轴系中心线为基准测量螺旋桨和舵叶的相对位置距离，并根据测量数据对艉轴管进行镗削加工，使轴系中心线固化，确保桨、舵的相对位置满足规定要求。

附图说明

图1为螺旋桨和舵叶相对位置测量示意图。

图2为螺旋桨和舵叶相对位置测量的水平投影示意图。

图3为螺旋桨和舵叶的放置位置示意图。

图中标号的具体含义为：1为舵机甲板，2为舵杆筒，3为钢丝（舵系中心线），4为尾基准靶，5为准直望远镜，6为工作平台，7为艉轴管，8为尾靶，9为首靶，10为轴系中心线，11为上固定架，12为调节滑块，13为下固定架，14为螺旋桨，15为舵叶，16为舵系中心线在水平面的投影点。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

结合图1、图2说明本实施方式，本发明的适用于舵系无需镗孔加工的集成悬挂舵，特别适用于桨、舵水动力性能高度匹配的船舶推进系统。需要说明的是，船舶螺旋桨和舵叶相对位置的确定和测量是在船坞安装阶段进行的，螺旋桨和舵叶未安装前，需进行船体艉部分段搭载和装焊。本发明的测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法，具体包括以下步骤：

步骤1：选定舵系中心线：

首先，在舵机甲板1上焊接固定上滑动组件、舵杆筒2的下端面上固定下滑动组件。所述上滑动组件包括上固定架11和调节滑块12，上固定架11为由三根槽钢焊接而成的U形固定架，上固定架11的竖直段固定在舵机甲板1上，调节滑块12活动设置在上固定架11的水平段的下表面，调节滑块12可在上固定架11上前、后、左、右滑动。所述下滑动组件包括下固定架13和调节滑块12，所述下固定架13也为由三根槽钢焊接而成的U形固定架，下固定架13的长度大于螺旋桨和舵叶的垂直距离，以满足轴系中心线无阻挡通过的要求，在本实施例中，将下固定架13的长度设置为H+300mm,H为舵杆筒下端面到轴系中心线的垂直距离。下固定架13的竖直段固定在舵杆筒2的下端，下固定架13的水平段的上表面上也设置有一个调节滑块12，该调节滑块12可在下固定架13上前、后、左、右滑动。

然后，将1mm钢丝3的一端固定在上滑动组件上，另一端穿过舵机甲板1和舵杆筒2后固定在下滑动组件上；前、后、左、右滑动上滑动组件和下滑动组件上的调节滑块，即可调节1mm钢丝3在舵杆筒2中的位置。

最后，分别调节上滑动组件和下滑动组件使钢丝3位于舵杆筒2的中心轴线，位于舵杆筒中心轴线上的钢丝3即可表示舵系中心线；

具体地，首先，移动上滑动组件上的滑块，使钢丝3的上端位于舵杆筒2筒孔的中间，利用内径千分尺测量钢丝的上端部到舵杆筒2内壁各方向的距离，若钢丝的上端部到舵杆筒2内壁各方向的距离不相等，则重新调节上滑动组件，直至钢丝的上端部到舵杆筒2内壁各方向的距离相等为止。然后，移动下滑动组件上的滑块，使钢丝的下端位于舵杆筒2筒孔的中间，利用内径千分尺测量钢丝的下端部到舵杆筒2内壁各方向的距离，若钢丝的下端部到舵杆筒2内壁各方向的距离不相等，则重新调节下滑动组件，直至钢丝3的下端部到舵杆筒2内壁各方向的距离相等为止。最后，再次测量钢丝的上端部和下端部到舵杆筒2内壁各方向的距离，若各测量距离的偏差值不超过0.10mm，则所述钢丝3位于舵杆筒4的中心轴线，该1mm钢丝与舵系中心线重合，钢丝即可表示舵系中心线。

步骤2：选定轴系中心线；

首先，在舵杆筒2的下方布置船尾工作平台6，在机舱前端固定首基准靶（图中未显示）、舵系中心线3后端1m-2m的位置固定尾基准靶4，在尾基准靶4后端950m-1050m处固定准直望远镜5；然后，利用全站仪分别找出首基准靶和尾基准靶4的靶心并在其各自靶心的位置安装“十”字靶，调整准直望远镜使其射出光线同时通过首基准靶和尾基准靶4的靶心，所述准直望远镜射出光线所在的直线即为轴系中心线10；最后，在艉轴管7首、尾端分别安装首靶9和尾靶8，并使首靶9和尾靶8的靶心与轴系中心线10重合。

步骤3：以舵系中心线3和轴系中心线10为基准测量螺旋桨和舵叶的相对位置距离。

以某新建船舶为例，如图1所示，该船配备了由贝克公司生产的带襟叶和高效舵球的不平衡悬挂集成舵，同时对舵叶和螺旋桨的相对位置在设计上有严格的要求，即轴、舵系安装作业完成后，轴系中心线和舵系中心线的相对位置必须满足图3的要求，即桨、舵在三维方向的偏差均≤10mm。此外，根据《中国造船质量标准》，对轴系中心线与舵系中心线的水平偏移量有更为严格的要求，即≤±4mm。桨、舵的相对位置要求可归纳为以下三点。

横向位置要求：舵系中心线与轴系中心线的水平偏移量，即利用准直望远镜测量1mm钢丝与轴系中心线的相交度C，相交度应满足C≤±4mm。

纵向位置要求：舵球后端面与螺旋桨桨帽后边缘的间距，即利用卷尺测量钢丝到艉轴管后端面的直线距离L，直线距离L与图纸上的设计数据的误差应保持在±10mm；

垂直位置要求：舵球中心线与轴系中心线的高度差，即舵杆筒下端面到轴系中心线的垂直高度H，垂直高度H与设计高度的差值应≤±10mm。

判断测得的横向距离和垂直高度是否符合要求，若不满足要求，则重复步骤2和3，重新选定轴系中心线并再次测量，但要求重新选定的轴系中心线与理论轴系中心线在首、尾靶处的位置偏差：上下方向不大于10mm，左右方向不大于7mm。选定的；若满足要求，则执行步骤4。

步骤4：根据选定的轴系中心线，以轴系中心线上的首、尾靶靶心为圆心，用圆规在艉轴管首、尾端面划出加工圆，按加工圆对艉轴管轴承进行镗削加工；计算测量出的纵向位置与其理论长度差，加工艉轴管后端面纵向位置的余量。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法,其特征在于，所述方法用于舵系无需镗孔加工的集成悬挂舵，具体包括以下步骤：

步骤1：选定舵系中心线：

首先，在舵机甲板上固定上滑动组件、舵杆筒的下端面上固定下滑动组件；然后，钢丝的一端固定在上滑动组件上，另一端穿过舵机甲板和舵杆筒后固定在下滑动组件上；最后，分别调节上滑动组件和下滑动组件使钢丝位于舵杆筒的中心轴线，所述钢丝所在的直线即为舵系中心线；

步骤2：选定轴系中心线；

首先，在舵杆筒的下方布置船尾工作平台，在机舱前端固定首基准靶、舵系中心线后端1m-2m的位置固定尾基准靶，在尾基准靶后端950m-1050m处固定准直望远镜；然后，利用全站仪分别找出首基准靶和尾基准靶的靶心并在其各自靶心的位置安装“十”字靶，调整准直望远镜使射出光线同时通过首基准靶和尾基准靶的靶心，所述准直望远镜射出光线所在直线即为轴系中心线；最后，在艉轴管首、尾端分别安装首靶和尾靶，并分别调整首靶和尾靶，使其靶心都与轴系中心线重合；

步骤3：以舵系中心线和轴系中心线为基准测量螺旋桨和舵叶的相对位置距离，所述相对位置距离包括横向距离、纵向距离和垂直距离；

步骤4：根据轴系中心线和测得的相对位置距离对艉轴管进行镗削加工。

2.根据权利要求1所述的测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法，其特征在于，所述步骤3和步骤4之间还包括步骤3.1：判断横向距离是否不大于±4mm、纵向距离和垂直距离与设计值的差值是否均不大于10mm，若不满足要求，则重复步骤2和3，重新选定轴系中心线并再次测量，但要求重新选定的轴系中心线与理论轴系中心线在首、尾靶处的位置偏差：上下方向不大于10mm，左右方向不大于7mm。

3.根据权利要求1所述的测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法，其特征在于，所述步骤1中使钢丝位于舵杆筒的中心轴线的具体步骤为：

步骤2.1：调节上滑动组件，利用内径千分尺测量钢丝的上端部到舵杆筒内壁各方向的距离，若钢丝的上端部到舵杆筒内壁各方向的距离不相等，则重新调节上滑动组件，直至钢丝的上端部到舵杆筒内壁各方向的距离相等为止；

步骤2.2：调节下滑动组件，利用内径千分尺测量钢丝的下端部到舵杆筒内壁各方向的距离，若钢丝的下端部到舵杆筒内壁各方向的距离不相等，则重新调节下滑动组件，直至钢丝的下端部到舵杆筒内壁各方向的距离相等为止；

步骤2.3：再次测量钢丝的上端部和下端部到舵杆筒内壁各方向的距离，若各测量距离的偏差值不超过0.10mm，则所述钢丝位于舵杆筒的中心轴线。

4.根据权利要求3所述的测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法，其特征在于，所述上滑动组件包括上固定架和调节滑块，所述上固定架为由三根槽钢焊接而成的U形固定架，上固定架的竖直段固定在舵机甲板上，调节滑块活动设置在上固定架的水平段的下表面；

所述下滑动组件包括下固定架和调节滑块，所述下固定架为由三根槽钢焊接而成的U形固定架，下固定架的竖直段固定在舵杆筒的下端，调节滑块活动设置在下固定架的水平段的上表面。

5.根据权利要求4所述的测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法，其特征在于，所述下固定架的长度大于舵杆筒下端面到轴系中心线的垂直距离。

6.根据权利要求5所述的测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法，其特征在于，所述下固定架的长度为H+300mm，H为舵杆筒下端面到轴系中心线的垂直理论高度。

7.根据权利要求1所述的测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法，其特征在于，所述钢丝的直径为1mm。

8.根据权利要求1所述的测量船舶螺旋桨和舵叶相对位置的方法，其特征在于，所述横向距离是指舵系中心线与轴系中心线的水平偏移量，即钢丝与轴系中心线的相交度；纵向距离是指舵球后端面与螺旋桨浆帽后边缘之间的距离，通过钢丝到艉轴管后端面的直线距离间接反映出来；垂直距离是指舵球中心线与轴系中心线的高度差，通过舵杆筒下端面到轴系中心线的垂直高度间接反映出来。