CN109764832A - 一种船舶推进轴系校中方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶推进轴系校中方法，此船舶推进轴系校中方法，通过创建实际轴系曲线，使得在整个现场施工过程中，可以观察到实际轴系曲线，提高实际调整后的轴系曲线和理论轴系曲线的拟合度，提高轴系安装时的校中精度，以降低在不同的工况下运行时发生轴承高温损坏风险的安全隐患，弥补现有轴系校中方法存在的不足，提高船舶动力安全。此发明用于船舶轴系校中领域。

Description

一种船舶推进轴系校中方法

技术领域

本发明涉及船舶轴系校中领域，特别是涉及一种船舶推进轴系校中方法。

背景技术

船舶轴系的安装质量与运行状态是船舶动力安全的根本，受到各方的高度重视。船舶轴系校中就是按一定要求和方法把轴系安装成一定的状态，在此种状态下轴系的各轴段内的应力和所有轴承上的负荷，都在允许的范围之内或具有合理的数值，从而使轴系能可靠地运转。轴系校中的实质就是准确地确定船舶推进轴系轴承的位置。轴系校中的质量对轴系的正常运转和船舶安全可靠的航行至关重要，特别是对轴径大、轴系短和轴间距小的刚性较强的轴系尤为重要。校中质量主要影响以下几方面：保证轴内应力和轴承负荷处于正常范围；改善尾后轴承磨损情况；减少螺旋桨振幅和船体的强迫振动；保证减速齿轮的正常啮合和主机功率的传递。

目前，钢质海船建造时安装轴系广泛采用合理校中法。它是根据船舶轴系的实际结构，按照规定的约束条件，即规定的轴承负荷、应力和转角等的允许范围。通过校中计算确定各轴承的合理位置，把轴系安装成规定的曲线状态，使各轴承的负荷符合要求，分配合理，支承截面上的弯矩和转角在允许范围内。在轴系合理校中计算书中，通常提供的主要计算结果有：各轴承的负荷、各轴承的位置和各法兰上的偏中值(轴系在未连接前开式状态下的开口GAP值和偏移SAG值)，用于指导后续施工校中。而在后续施工过程中，则是以校中计算结果提供的偏中值和各轴承的负荷为依据逐步进行校中。

目前船舶行业广泛采用的常规轴系校中方法包括如下三个步骤。一：通过轴系合理校中计算，在规定的轴承负荷、应力等限制下，计算得出各个轴承的优化布置位置和负荷大小。再通过模拟计算得出轴系在未连接前开式状态下的开口GAP值和偏移SAG值，用于指导后续施工校中。二：现场施工时，在轴系在未连接前开式状态下，以已经定位好的艉轴为基准，通过调整中间轴、主机的位置，达到轴系校中计算得出的开口GAP值和偏移SAG值，再将轴系连接起来。三：轴系连接后，再通过测力计校中法测量出各个轴承处的实际负荷，测力计测量方法有弹簧测力计、电子测力计、液压千斤顶顶举法、采用电阻应变片测量轴系弯矩和计算轴承负荷方法等。如果实际测量得出的轴承负荷与理论校中计算的理论负荷相近(通常允许偏差为±20％)，则认为轴系已校中完成。如果实际测量得出的轴承负荷与理论校中计算的理论负荷相差较大(超出理论计算值的±20％)，则需对轴系上的轴承高度进行进一步的调整，直至实测轴承负荷与理论校中计算的理论负荷相近(通常允许偏差为±20％)为止。常规轴系校中方法存在的不足之处有：轴系校中精度与理论计算结果拟合度较差，存在安全隐患。造成这种情况的原因是轴系上轴承多，而实际测量的轴承通常仅为3至5个，轴承负荷分布情况通常较为复杂，可能导致在实际测量的3至5个轴承负荷满足要求时，其他轴承和理论计算值偏差较大，并且在整个现场施工调整过程中，无法观察到轴系的实际曲线状态，即实际调整后的曲线和理论计算曲线可能偏差较大，在不同的工况下运行时存在导致轴承高温损坏的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高轴系安装的校中精度，提高船舶动力安全的船舶推进轴系校中方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种船舶推进轴系校中方法，其包括以下步骤：S1：测量各段轴系的曲率，创建轴系曲线；S2：设置测量基准，测量各段轴系相对于测量基准的相对位置；S3：创建轴系曲线和测量基准的相对位置，创建实际轴系曲线；S4：计算轴系校中理论曲线，创建轴系校中理论曲线和测量基准的相对位置，创建理论轴系曲线，将实际轴系曲线和理论轴系曲线拟合对比，根据实际轴系曲线和理论轴系曲线的拟合对比曲线进行轴系校中。

进一步作为本发明技术方案的改进，在步骤S1中，采用至少两个光纤光栅传感器测量各段轴系的曲率。

进一步作为本发明技术方案的改进，各所述光纤光栅传感器布置在轴系的中心处。

进一步作为本发明技术方案的改进，在步骤S2中，采用位移传感器测量各段轴系相对于测量基准的相对位置。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述位移传感器布置在轴系的尾管前轴承和轴系的尾管后轴承上。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述位移传感器为光栅位移传感器。

本发明的有益效果：此船舶推进轴系校中方法，通过创建实际轴系曲线，使得在整个现场施工过程中，可以观察到实际轴系曲线状态，提高实际调整后的轴系曲线和理论轴系曲线的拟合度，提高轴系安装时的校中精度，以降低在不同的工况下运行时发生轴承高温损坏风险的安全隐患，弥补现有轴系校中方法存在的不足，提高船舶动力安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的轴系的示意图；

图2是本发明实施例图1的部分结构放大图。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明为一种船舶推进轴系校中方法，其包括以下步骤：S1：测量各段轴系1的曲率，创建轴系曲线。S2：设置测量基准，测量各段轴系1相对于测量基准的相对位置。S3：创建轴系曲线和测量基准的相对位置，创建实际轴系曲线。S4：计算轴系校中理论曲线，创建轴系校中理论曲线和测量基准的相对位置，创建理论轴系曲线，将实际轴系曲线和理论轴系曲线拟合对比，根据实际轴系曲线和理论轴系曲线的拟合对比曲线进行轴系校中。

此船舶推进轴系校中方法，通过光纤光栅传感器2和位移传感器3测量拟合创建实际轴系曲线，能够实时重现实际轴系曲线，使得在整个现场施工过程中，可以观察到轴系1的实际轴系曲线，提高实际调整后的轴系曲线和合理校中理论计算曲线的拟合度，提高轴系安装时的校中精度，以降低在不同的工况下运行时发生轴承高温损坏风险的安全隐患，弥补现有轴系校中技术方法存在的不足，提高船舶动力安全。

作为本发明优选的实施方式，在步骤S1中，采用至少两个光纤光栅传感器2测量各段轴系1的曲率。通过利用光纤光栅传感器2的测量手段，可实现曲线形状创建和可视化监测。光纤光栅传感器2测量的原理，当一束宽带光波通过光纤光栅传感器2时，栅区将形成反射光谱，当外界环境如温度、应变变化时，光栅栅区将发生变化，使得其反射光谱中心波长产生偏移，其偏移量则反映了外界环境因素的变化信息。本发明利用光纤光栅传感器2作为传感元件，通过标定的方法确定了波长漂移量和曲率之间的关系，从而实现了细长基杆形变曲率的实时监测，然后通过离散曲率拟合创建出曲线形状，并实时显示出来。本发明采用空间点的曲率来创建曲线形状，曲率是一个矢量，既有方向也有大小，矢量的方向决定了曲线的方向，矢量的大小决定了曲线的弯曲程度。为了确定空间曲线上某点的曲率矢量，需测出该点处两个已知方向上的曲率矢量的大小值，从而合成出曲率矢量的方向和大小值，而一个光纤光栅传感器2在某一点只能反映出一个方向的曲率大小值，因此必须采用两个光纤光栅传感器2。进一步地，各所述光纤光栅传感器2布置在各段轴系1中心处。尾轴和中间轴的中心需要进行镗孔，以便光纤光栅传感器2的安装。光纤光栅传感器2具有能够抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高、测量空间分辨率高、实时性好、质量轻、体积小、布置灵活、可测参量广泛等许多优势。

作为本发明优选的实施方式，在步骤S2中，采用位移传感器3测量各段轴系1相对于测量基准的相对位置。位移传感器3可以实现对个别点的轴心位置和轨迹的监测。进一步地，所述位移传感器3布置在轴系1的尾管前轴承和轴系1的尾管后轴承上，测量水平和垂直两个方向。作为一种优选，所述位移传感器3为光栅位移传感器。位移传感器3通常由应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器式、感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量，本实施例选择光栅位移传感器进行测量。光栅位移传感器测量系统由光学系统、电路系统和数据处理系统组成。光栅位移传感器固定在尾管前轴承和尾管后轴承的轴承座上，测头与转轴垂直，光源发出的光被耦合进光纤束传感系统，测量间隙信息后由光电接收器接收，通过信号处理系统完成信号转换。计算机数据处理系统对数据进行归一化处理，转化为间隙值，给出被测点处的位置信息，可实现对转子的实时轴心轨迹显示和分析。在轴系1的前端还设置有光源发射器、波长解调器、信号接收器、信号处理器以及显示设备等。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种船舶推进轴系校中方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：测量各段轴系(1)的曲率，创建轴系曲线；

S2：设置测量基准，测量各段轴系(1)相对于测量基准的相对位置；

S3：创建轴系曲线和测量基准的相对位置，创建实际轴系曲线；

S4：计算轴系校中理论曲线，创建轴系校中理论曲线和测量基准的相对位置，创建理论轴系曲线，将实际轴系曲线和理论轴系曲线拟合对比，根据实际轴系曲线和理论轴系曲线的拟合对比曲线进行轴系校中。

2.根据权利要求1所述的船舶推进轴系校中方法，其特征在于：在步骤S1中，采用至少两个光纤光栅传感器(2)测量各段轴系(1)的曲率。

3.根据权利要求2所述的船舶推进轴系校中方法，其特征在于：各所述光纤光栅传感器(2)布置在轴系(1)的中心处。

4.根据权利要求1所述的船舶推进轴系校中方法，其特征在于：在步骤S2中，采用位移传感器(3)测量各段轴系(1)相对于测量基准的相对位置。

5.根据权利要求4所述的船舶推进轴系校中方法，其特征在于：所述位移传感器(3)布置在轴系(1)的尾管前轴承和轴系(1)的尾管后轴承上。

6.根据权利要求5所述的船舶推进轴系校中方法，其特征在于：所述位移传感器(3)为光栅位移传感器。