CN111204422B - 一种船舶轴系设备的直线校中定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船舶轴系设备的直线校中定位系统，包括望远镜、艏基准点光靶、艉基准点光靶，还包括：齿轮箱前端照光工装；齿轮箱后端照光工装；中间轴承假轴照光工装，该假轴外径与中间轴承内径相同，其前后端分别设有前光靶安装筒、后光靶安装筒；艉管前端照光工装；艉管后端照光工装。这样，利用了中空的艉管、中间轴承、齿轮箱输出轴及通用工装的配合，就可以进行带设备照光对中，在船台上就可以完成轴系的基本安装。齿轮箱定位好后，通过输出轴与主机联接，也将主机的位置精确定位，完成主机的基本安装。

Description

一种船舶轴系设备的直线校中定位系统

技术领域

本发明涉及船舶轴系设备安装方法，尤其涉及一种船舶轴系设备的直线校中定位系统。

背景技术

如图1所示，在公务船的轴系系统中，机舱底层27上，轴系设备从艏到艉主要包括减速齿轮箱3、中间轴承2和整体式艉管1三种主要设备。现有技术中的船舶轴系对中方法是：先通过拉线、照光等手段，定位整体式艉管1并初步确定中间轴承2和减速齿轮箱3的位置，待船舶下水后通过法兰对中法进行轴系对中，并在校核确认各支点负荷满足要求后最终确定各主要设备的位置。该方法对中施工难度大、效率低、船坞周期长。

目前，广泛应用于各种大型公务船的推进系统中通常布置有中间轴、液压联轴节、中间轴承、齿轮箱、弹性联轴节和主机。其常规的轴系的施工方案步骤特点如下：

①轴系照光找中前在主甲板留有可拆板，且轴系照光找中后主机、齿轮箱和中间轴进仓；

②采用下水后通过法兰对中法进行轴系对中，初定位中间轴承、齿轮箱及主机，然后进行连轴。

③按照负荷法精确定位中间轴承、齿轮箱及主机，连接轴系，轴系负荷验证好后安装主机、弹性联轴节；

目前的船舶轴系照光都没有带设备进行照光，照光目的只是将各轴段的初步安装位置进行定位。照光完了之后，再将各轴段放置在相应位置。此种安装方法，为了确保轴系安装精度，船舶下水后，轴系安装还必需有水下法兰对中环节，因此就大大增加了施工周期。另外，常规的轴系安装方案施工步骤比较繁琐，注意事项较多，主甲板可拆板需尽早设计预留，可拆板的设置也会影响船体结构的强度。主机、齿轮箱、轴系等大设备进舱难度较大，增加了施工人员的安全隐患。且常规的轴系安装方案程序较多，更容易出错，该过程需要现场施工人员花费相当多的时间和精力不断的去调整，方能达到工艺要求的标准，较大增加了船台及船坞的施工周期，影响项目进度，也增加了项目成本。在目前公务船对施工周期要求越来越短的情况下，如何优化施工工艺流程，加快项目施工进度，提高施工效率。已变得十分重要。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种操作简单、节约船坞周期的一种船舶轴系设备的直线校中定位系统，带设备照光对中，无需水下法兰对中，能够优化现有的船舶轴系施工工艺流程，降低现场的施工难度及安全风险，提升施工效率，缩短施工周期。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种船舶轴系设备的直线校中定位系统，包括望远镜、艏基准点光靶、艉基准点光靶，该直线校中定位系统还包括：

齿轮箱前端照光工装，包括带第一法兰的第一光靶安装筒，该第一法兰的螺栓孔与齿轮箱输出轴前端法兰的螺栓孔相对应；

齿轮箱后端照光工装，包括带第二法兰的第二光靶安装筒，该第二法兰的螺栓孔与齿轮箱输出轴后端法兰的螺栓孔相对应；

中间轴承假轴照光工装，包括假轴，该假轴外径与中间轴承内径相同，其前后端分别设有前光靶安装筒、后光靶安装筒；

艉管前端照光工装，包括带第三法兰的第三光靶安装筒，该第三法兰的螺栓孔与艉管前端法兰的螺栓孔相对应；

艉管后端照光工装，包括带第四法兰的第四光靶安装筒，该第四法兰的螺栓孔与艉管后端法兰的螺栓孔相对应。

这样，利用了中空的艉管、中间轴承、齿轮箱输出轴及通用工装的配合，就可以进行带设备照光对中，在船台上就可以完成轴系的基本安装。齿轮箱定位好后，通过输出轴与主机联接，也将主机的位置精确定位，完成主机的基本安装。

进一步，中间轴承假轴照光工装上设有固定工装，该固定工装通过中间的半圆套筒套接在中间轴承假轴照光工装外，并通过两侧延伸面上的螺丝固定。这样，就方便地将假轴固定在中间轴承上，能够有效安装中间轴承光靶。

进一步，各光靶安装筒的内径是

这样，便于安装各光靶，与现有通用光靶的尺寸相匹配。

进一步，艉管后端照光工装外圆中心线的下方距离d处做一条平行偏心线，距离d的取值为艉轴外壁与艉管轴承内壁距离的一半，该偏心线的中心即为第四光靶安装筒的中心位置。如上所述，艉管后端光靶的中心位置即艉管后端照光工装外圆中心向下偏移距离d处。艉管后端光靶的中心位置是为了找到艉轴中心所在的理论中心位置，(需要解释说明的是艉管的中心与艉轴的中心并不在同一直线上，艉轴实际安装到艉管内时，并不是腾空的，艉轴的下表面会落在艉管上，造成偏心，距离d为艉轴中心偏离艉管中心的理论距离)

进一步，第二法兰通过第一吊装板安装螺栓固定有第一吊装板。第三法兰通过第二吊装板安装螺栓固定有第二吊装板。第四法兰通过第三吊装板安装螺栓固定有第三吊装板。在各法兰上加装吊装板，便于采用大型设备吊装。

如上所述，本发明的一种船舶轴系设备的直线校中定位系统，具有以下有益效果：

本发明的有益效果如下：

1.本发明方案首次发明了带设备进行照光的方法该方法取代了传统的法兰对中方案，使检查设备安装更为直观，提高了设备对中定位精度。

2.在船台阶段提前初步定位了齿轮箱、主机及中间轴承，并进行了连轴，简化了轴系安装的步骤，节约水下设备定位时间，节约船坞周期。

3.本发明方案实现了主机、齿轮箱及轴系设备在轴系照光前吊装进舱，取消了常规轴系安装中的可拆板，确保了船体结构的强度，减少了现场主机及齿轮箱吊装的难度。节约船台周期约1～2周时间。

附图说明

图1为本发明船舶轴系主要设备的布置图。

图2为本发明系统布置的示意图。

图3为本发明齿轮箱前端照光工装4的主视剖面结构示意图。

图4为本发明齿轮箱前端照光工装4的左视结构示意图。

图5为本发明齿轮箱后端照光工装5的主视剖面结构示意图。

图6为本发明齿轮箱后端照光工装5的左视结构示意图。

图7为本发明齿轮箱前端照光工装4和齿轮箱后端照光工装5与减速齿轮箱3输出轴的实际安装形式的示意图。

图8为本发明中间轴承假轴照光工装6的主视半剖结构示意图。

图9为本发明中间轴承假轴照光工装6的左视结构示意图。

图10为本发明固定工装7的主视结构示意图。

图11为本发明固定工装7的俯视结构示意图。

图12为本发明中间轴承假轴照光工装6和固定工装7与中间轴承2的实际安装形式示意图。

图13为本发明艉管前端照光工装8的左视结构示意图。

图14为本发明艉管前端照光工装8的主视半剖结构示意图。

图15为本发明艉管前端照光工装8的右视结构示意图。

图16为本发明艉管后端照光工装9的左视结构示意图。

图17为本发明艉管后端照光工装9的主视半剖结构示意图。

图18为本发明艉管后端照光工装9的右视结构示意图。

图19为本发明艉管照光工装安装示意图。

图20为本发明轴系设备定位工装对中示意图。

附图标记说明

艉管1，中间轴承2，齿轮箱3，齿轮箱前端照光工装4，齿轮箱后端照光工装5，中间轴承假轴照光工装6，固定工装7，艉管前端照光工装8，艉管后端照光工装9，第一光靶安装筒10，第一法兰11，第二光靶安装筒12，第二法兰13，第一吊装板14，第一吊装板安装螺栓15，前光靶安装筒16，后光靶安装筒17，假轴18，第三光靶安装筒19，第三法兰20，第二吊装板21，第二吊装板安装螺栓22，第四光靶安装筒23，第四法兰24，第三吊装板25，第三吊装板安装螺栓26，机舱底层27，望远镜28。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图20。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明提供的一种船舶轴系设备的直线校中定位系统，包括望远镜28、艏基准点光靶、艉基准点光靶，该直线校中定位系统还包括：

齿轮箱前端照光工装4，包括带第一法兰11的第一光靶安装筒10，该第一法兰11的螺栓孔与齿轮箱输出轴前端法兰的螺栓孔相对应。这里的相对应是指螺栓孔的数量和位置相对应。

齿轮箱后端照光工装5，包括带第二法兰13的第二光靶安装筒12，该第二法兰13的螺栓孔与齿轮箱输出轴后端法兰的螺栓孔相对应；这里的相对应是指螺栓孔的数量和位置相对应。第二法兰13通过第一吊装板安装螺栓15固定有第一吊装板14。

中间轴承假轴照光工装6，包括假轴18，该假轴18外径与中间轴承内径相同，其前后端分别设有前光靶安装筒16、后光靶安装筒17；中间轴承假轴照光工装6上设有固定工装7，该固定工装7通过中间的半圆套筒套接在中间轴承假轴照光工装6外，并通过两侧延伸面上的螺丝固定。

艉管前端照光工装8，包括带第三法兰20的第三光靶安装筒19，该第三法兰20的螺栓孔与艉管前端法兰的螺栓孔相对应；这里的相对应是指螺栓孔的数量和位置相对应。第三法兰20通过第二吊装板安装螺栓22固定有第二吊装板21。

艉管后端照光工装9，包括带第四法兰24的第四光靶安装筒23，该第四法兰24的螺栓孔与艉管后端法兰的螺栓孔相对应。艉管后端照光工装9外圆中心线的下方距离d处做一条平行偏心线，距离d的取值为艉轴外壁与艉管轴承内壁距离的一半，该偏心线的中心即为第四光靶安装筒23的中心位置。第四法兰24通过第三吊装板安装螺栓26固定有第三吊装板25。

各光靶安装筒的内径是

以下是本发明各部件的具体结构：

如图3-4所示，齿轮箱前端照光工装4是由第一光靶安装筒10和第一法兰11两个主要部分组成。第一光靶安装筒10被设计用来在轴系照光时放置通用光靶，因常规通用光靶的外径为57mm，所以要保证光靶安装筒10的内径需加工为

才能保正通用光靶被顺利安装。第一法兰11被用来将齿轮箱前端照光工装固定到齿轮箱输出轴前端法兰上，第一法兰11上需配置螺栓孔及密封面，安装螺栓穿过螺栓孔将齿轮箱前端照光工装4固定在减速齿轮箱3输出轴前端法兰上，螺栓孔的数量及密封面的直径d1需与减速齿轮箱输出轴前端法兰面相匹配。

如图5-6所示，齿轮箱后端照光工装5是由第二光靶安装筒12、第二法兰13、第一吊装板14及第一吊装板安装螺栓15四个主要部分组成。第二光靶安装筒12被设计用来在轴系照光时放置通用光靶，因常规通用光靶的外径为稍小于57mm，所以要保证第二光靶安装筒12的内径需加工为

才能保正通用光靶被顺利安装。第二法兰13被用来将齿轮箱后端照光工装5固定到减速齿轮箱3输出轴后端法兰上，第二法兰13上需配置螺栓孔及密封面，螺栓孔用安装螺栓将工装固定在减速齿轮箱输出轴后端法兰上，螺栓孔的数量及密封面的直径d2需与减速齿轮箱输出轴后端法兰面相匹配。第一吊装板14通过第一吊装板安装螺栓15固定在第二法兰13上，通过第一吊装板14上的吊装孔可以使施工人员通过起重葫芦方便的移动吊装该工装。

如图7所示，是齿轮箱前端照光工装4和齿轮箱后端照光工装5与减速齿轮箱3输出轴的实际安装形式的示意图。

如图8-9所示，中间轴承假轴照光工装6被用来模仿中间轴的尺寸安装到中间轴承2下半部分的上面，通过该工装可以帮助光靶方便地放置到中间轴承2的轴心位置。中间轴承假轴照光工装6是由前光靶安装筒16、后光靶安装筒17及假轴18三个主要部分组成。前光靶安装筒16及后光靶安装筒17被设计用来在轴系照光时放置通用光靶，因常规通用光靶的外径为稍小于57mm，所以要保证前光靶安装筒16及后光靶安装筒17的内径需加工为

才能保正通用光靶被顺利安装。假轴18的外径D1需与相应船中间轴外径相同，中间部位的加强筋板应采用间断焊定位。

如图10-11所示，中间轴承固定工装7被用来将中间轴承假轴照光工装6固定安装到中间轴承2下半部分的上面，该工装是三块钢板卷制焊接而成，中间钢板的卷制半径应与中间轴承假轴照光工装6的外径相配合，四个螺栓孔根据中间轴承的设备实样现场配钻，并通过螺栓安装到中间轴承的下半部分的上面。

如图12所示，中间轴承假轴照光工装6和固定工装7与中间轴承2的实际安装形式示意图。

如图13-15所示，艉管前端照光工装8是由第三光靶安装筒19、第三法兰20、第二吊装板21及第二吊装板安装螺栓22四个主要部分组成。第三光靶安装筒19被设计用来在轴系照光时放置通用光靶，因常规通用光靶的外径为稍小于57mm，所以要保证第三光靶安装筒19的内径需加工为

才能保正通用光靶被顺利安装。第三法兰20被用来将艉管前端照光工装8固定到艉管前端法兰上，第三法兰20上需配置螺栓孔及密封面，螺栓孔用安装螺栓将工装固定在整体式艉管前端法兰上，螺栓孔的数量及密封面的直径d3需与艉管前端法兰面相匹配。第二吊装板21通过第二吊装板安装螺栓22固定在第三法兰20上，通过第二吊装板21上的吊装孔可以使施工人员通过起重葫芦方便的移动吊装该工装。另需在工装外圆中心线的下方距离d处做一条平行偏心线，距离d的取值为艉轴外径与艉管轴承内径距离的一半，该偏心线的中心即为第三光靶安装筒19的中心位置。

如图16-18所示，艉管后端照光工装9是由第四光靶安装筒23、第四法兰24、第三吊装板25及第三吊装板安装螺栓26四个主要部分组成。第四光靶安装筒23被设计用来在轴系照光时放置通用光靶，因常规通用光靶的外径为稍小于57mm，所以要保证第四光靶安装筒23的内径需加工为

才能保正通用光靶被顺利安装。第四法兰24被用来将艉管后端照光工装9固定到整体式艉管1后端法兰上，第四法兰24上需配置螺栓孔及密封面，螺栓孔用安装螺栓将工装固定在艉管后端法兰上，螺栓孔的数量及密封面的直径d4需与艉管后端法兰面相匹配。第三吊装板25通过第三吊装板安装螺栓26固定在第四法兰24上，通过第三吊装板25上的吊装孔可以使施工人员通过起重葫芦方便的移动吊装该工装。另需在工装外圆中心线的下方距离d处做一条平行偏心线，距离d的取值为艉轴外壁与艉管轴承内壁距离的一半，该偏心线的中心即为第四光靶安装筒23的中心位置。

如图19所示，艉管前端照光工装8和艉管后端照光工装9与整体式艉管1的实际安装形式示意图。

利用本发明系统进行船舶轴系设备的直线校中定位方法的具体步骤如下：

S1、轴系初拉线定位艉管后支架、艉管前支架、中间轴承基座面板。

首先现场应根据图纸要求确认艏基准点(K点)及艉基准点(A点)的位置，通过A、K两点进行拉线，拉线采用19#琴钢丝。测量并检查中间轴承基座面板距离拉线钢丝的高度和对称程度确定基座的最终位置并焊接定位中间轴承基座面板；中间轴承基座面板距离轴系理论高度由各实船轴系布置图给出，公差要求≤5mm；根据钢丝线测量检查减速齿轮箱与主机基座面板的高度值；轴线距离齿轮箱基座面板高度值及轴线距离主机基座面板高度由各实船相应安装图给出，公差要求≤5mm；根据钢丝线测量并检查艉管前后支架的高度、左右对称程度和前后支架的前后位置并确定其位置进行定位焊接；要求艉管支架孔中心定位误差≤5mm，艉管后轴支架定位误差≤5mm；艉管前支架前端面距离艉管后支架后端面距离总长定位误差≤5mm；以艉基准点A点(即螺旋桨的中心位置)为基准完成对艉管前后支架和中间轴承基座面板进行测量定位。

S2、轴系正式照光定位整体式艉管并检查环氧厚度，初定位中间轴承、齿轮箱的位置。

如图20所示，为轴系设备定位工装对中示意图。通过平均基线与船体中心线找出轴系前后基准点，确认艏艉基准点位置A、K分别设置艏基准点光靶、艉基准点光靶，靶心与艏艉基准点同心。以整体式艉管的前后密封台阶中心为基准，通过艉管前端照光工装8及艉管后端照光工装9给出艉管的前后靶心并分别放置光靶。在中间轴承内放置中间轴承假轴照光工装6，通过固定工装7固定位置，在假轴中心孔内的前后两端以假轴中心为靶心放置光靶。以减速齿轮箱空心输出轴中心为基准，通过齿轮箱前端照光工装4及齿轮箱后端照光工装5给出前后靶心，并放置光靶。在艉基准点后约一米处放置望远镜，望远镜的中心在艏基准点光靶、艉基准点光靶中心所在的同一直线上；通过整体式艉管的前后调整螺栓对艉管进行调整，使得艉管前后端的光靶的靶心在望远镜所在的直线上，从而确认整体式艉管的对中位置；调整中间轴承的位置，使得中间轴承假轴内前后光靶中心在望远镜中心所在的直线上，从而确认中间轴承的对中位置；调整减速齿轮箱的位置，使得减速齿轮箱空心轴内前后端的光靶中心在望远镜所在的直线上，从而确认减速齿轮箱的对中位置。

S3、复照光，初步安装中间轴承、齿轮箱。

按正式照光数据打磨减速齿轮箱及中间轴承调整垫片厚度，所有垫片磨好后最终通过复照光再次检查齿轮箱基座、中间轴承基座的对称程度和垫片厚度尺寸，检查好以后将中间轴承及齿轮箱初步安装到位。

本发明与传统对中方法相比，本发明节约了水下轴系法兰对中的时间，将轴系设备的定位安装提前到了船台阶段，节约了船坞周期；减少了现场的施工难度，提高了安装效率和对中精度。本发明具有精度高、成本低、可操作性强、设备安装周期短等优点；该方法使设备吊装阶段提前，取消了可拆板，减少了现场工作量，提高了效率。同时可以更为直观地检查主动力设备的安装情况，从而保证了轴系设备定位安装的精度，提高了轴系安装的质量。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种船舶轴系设备的直线校中定位系统，包括望远镜(28)、艏基准点光靶、艉基准点光靶，其特征是：该直线校中定位系统还包括：

齿轮箱前端照光工装(4)，包括带第一法兰(11)的第一光靶安装筒(10)，该第一法兰(11)的螺栓孔与齿轮箱输出轴前端法兰的螺栓孔相对应；

齿轮箱后端照光工装(5)，包括带第二法兰(13)的第二光靶安装筒(12)，该第二法兰(13)的螺栓孔与齿轮箱输出轴后端法兰的螺栓孔相对应；

中间轴承假轴照光工装(6)，包括假轴(18)，该假轴(18)外径与中间轴承内径相同，其前后端分别设有前光靶安装筒(16)、后光靶安装筒(17)；

艉管前端照光工装(8)，包括带第三法兰(20)的第三光靶安装筒(19)，该第三法兰(20)的螺栓孔与艉管前端法兰的螺栓孔相对应；

艉管后端照光工装(9)，包括带第四法兰(24)的第四光靶安装筒(23)，该第四法兰(24)的螺栓孔与艉管后端法兰的螺栓孔相对应。

2.根据权利要求1所述的一种船舶轴系设备的直线校中定位系统，其特征是：所述中间轴承假轴照光工装(6)上设有固定工装(7)，该固定工装(7)通过中间的半圆套筒套接在中间轴承假轴照光工装(6)外，并通过两侧延伸面上的螺丝固定。

3.根据权利要求1所述的一种船舶轴系设备的直线校中定位系统，其特征是：所述各光靶安装筒的内径是

4.根据权利要求1所述的一种船舶轴系设备的直线校中定位系统，其特征是：所述艉管后端照光工装(9)外圆中心线的下方距离d处做一条平行偏心线，距离d的取值为艉轴外壁与艉管轴承内壁距离的一半，该偏心线的中心即为第四光靶安装筒(23)的中心位置。

5.根据权利要求1所述的一种船舶轴系设备的直线校中定位系统，其特征是：所述第二法兰(13)通过第一吊装板安装螺栓(15)固定有第一吊装板(14)。

6.根据权利要求1所述的一种船舶轴系设备的直线校中定位系统，其特征是：所述第三法兰(20)通过第二吊装板安装螺栓(22)固定有第二吊装板(21)。

7.根据权利要求1所述的一种船舶轴系设备的直线校中定位系统，其特征是：所述第四法兰(24)通过第三吊装板安装螺栓(26)固定有第三吊装板(25)。

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