CN111661277A - 一种船舶下水封轴固桨系统 - Google Patents
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Abstract
一种船舶下水封轴固桨系统，有主机曲轴和飞轮，飞轮通过螺栓固定在主机曲轴上，飞轮表面等间距设置有多个圆形孔；在船舱底部左侧槽舱壁上设置有第一眼板，船舱底部右侧槽舱壁上设置有第二眼板，拴紧器一端穿过圆形孔后与第一眼板连接固定，尼龙吊带一端穿过圆形孔后与第二眼板连接固定，尼龙吊带与第二眼板之间设置有卸扣，拴紧器连接的圆形孔与尼龙吊带连接的圆形孔对称设置在飞轮上。本发明在保留原来功能不变的情况下，依靠船舶现有结构发明了一套全新的船舶下水封轴固桨系统。该发明能够完全抵消船舶下水过程中所存在的扭矩，可以通过理论力学公式对该系统的强度进行校核，并且可以取消原固桨方案的固桨工装，简化了建造、加工工艺。
Description
技术领域
本发明涉及船舶建造和船舶设计领域，具体涉及一种船舶下水过程中使用的封轴固桨系统。
背景技术
船舶下水是在船舶建造工程大部分完工之后，将船舶从建造区移至水域的工艺过程。它是船舶建造过程中的一个非常重要的环节。
通常，船舶在下水过程中会受到较大的冲击力，导致主机和螺旋桨发生转动，这种转动会对主机产生严重的破坏。为了防止下水过程中的破坏，会在尾部区域建造一个桁架结构，也就是我们通常说的固桨工装，桁架结构通过8个螺栓，将桁架结构固定在飞轮上，从而限制主机轴的转动。
为了保证这个支架能够有效的对飞轮起到固定作用，需要通过有限元的方法对支架强度进行分析，这样做耗时耗力。
当船舶下水完成后，再派专人上船将固桨结构拆除和废弃，这种做法造成了严重的人员浪费、材料浪费以及时间浪费。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种船舶下水封轴固桨系统，旨在达到能够完全抵消船舶下水过程中所存在的扭矩，减少作业工装的目的，其所采用的技术方案是：
一种船舶下水封轴固桨系统，有主机曲轴和飞轮，所述飞轮通过螺栓固定在所述主机曲轴上，所述飞轮表面等间距设置有多个圆形孔；在船舱底部左侧槽舱壁上设置有第一眼板，船舱底部右侧槽舱壁上设置有第二眼板，拴紧器一端穿过所述圆形孔后与第一眼板连接固定，尼龙吊带一端穿过圆形孔后与第二眼板连接固定，所述尼龙吊带与所述第二眼板之间设置有卸扣，所述拴紧器连接的圆形孔与所述尼龙吊带连接的圆形孔对称设置在所述飞轮上。拴紧器与尼龙吊带分别设置在曲轴的两侧，延曲轴旋转方向，依次先设置拴紧器，再设置尼龙吊带。拴紧器对曲轴起到支撑作用，在船舶下水时，防止曲轴旋转，尼龙与拴紧器相配合，对曲轴起到收、拉作用，进一步防止曲轴旋转。卸扣可以调节尼龙吊带拉紧时的方向，卸扣与第二眼板相连接。尼龙与拴紧器相配合，保证船舶在下水过程中，曲轴不会旋转。
上述一种船舶下水封固桨系统，更进一步地，所述第一眼板、所述第二眼板位置处固定有加强肘板。加强肘板对第一眼板、第二眼板结构起到加强作用，使眼板与船舱连接更加牢固，进而保证船舶下水时，可以牵拉住曲轴，防止曲轴旋转。
上述一种船舶下水封固桨系统，更进一步地，所述拴紧器和所述第一眼板选择5吨力。5吨力能够更好的保证拴紧器与第一眼板之间的结构强度。
上述一种船舶下水封固桨系统，更进一步地，所述卸扣和所述第二眼板选择50吨力。50吨力能够更好的保证卸扣和第二眼板之间的结构强度。
上述一种船舶下水封固桨系统，更进一步地，所述第一眼板最上沿距双层底水平距离为200～300mm。
上述一种船舶下水封固桨系统，更进一步地，所述第二板最上沿距双层底水平距离为50～100mm。
本发明螺拴和尼龙吊带均可根据理论计算确定其安全性，可以采用理论力学公式对该系统的强度进行校核。强度校核主要有两个关键位置：螺拴所受的剪切力和飞轮开孔位置所受的剪切力，根据理论力学理论，抗剪强度按0.58倍的屈服强度计算。
下水扭矩为T，螺拴的半径为R，个数为n，距中心的距离为D1，受力点飞轮结构最小截面积为A，距中心的距离为D2。
则螺拴剪切强度，基圆切向力为F1＝T/D1，每个螺拴受力一致，单个螺拴受力F2＝F1/n，单个螺拴的剪切应力为F3＝F2/(πR2)。
根据理论力学，抗剪强度为0.58倍的屈服强度，则该位置螺栓所需材料的屈服强度为M1＝F3/0.58，则单个螺栓实际的屈服强度为M2。
若M1＜M2，则螺拴满足强度要求，否则可以增加螺拴半径R，直到满足要求。
则飞轮开孔处剪切强度，尼龙吊带拉力F4＝T/D2，受力点飞轮结构最小截面积A，该位置承受的剪切应力为F5＝F4/A。
根据理论力学，抗剪强度为0.58倍的屈服强度，则改位置飞轮所需的材料的屈服强度为M3＝F5/0.58，则单个飞轮实际的屈服强度为M4。
若M3＜M4，则飞轮结构满足强度要求，否则可以增加受力飞轮处最小截面积A，直到满足要求。
本发明在保留原来功能不变的情况下，依靠船舶现有结构发明了一套全新的船舶下水封轴固桨系统。该发明能够完全抵消船舶下水过程中所存在的扭矩，可以通过理论力学公式对该系统的强度进行校核，并且可以取消原固桨方案的固桨工装，简化了建造、加工工艺，提高了工作效率，具有节约成本、强度高的优点。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明结构侧视图；
其中：1-主机曲轴、2-飞轮、3-螺栓、4-尼龙吊带、5-拴紧器、6-第一眼板、7-加强肘板、8-卸扣、9-第二眼板。
具体实施方式
结合附图对本发明做进一步说明，如图1、2所示的一种船舶下水封轴固桨系统，有主机曲轴1，飞轮2通过螺栓3固定在主机曲轴上，螺栓数量是12个，飞轮表面等间距设置有8个圆形孔。在船舱底部左侧槽舱壁上设置有第一眼板6，船舱底部右侧槽舱壁上设置有第二眼板9，5吨拴紧器5一端穿过圆形孔后与5吨第一眼板连接固定，尼龙吊带4一端穿过圆形孔后与50吨第二眼板连接固定，尼龙吊带与第二眼板之间设置有50吨的卸扣8，拴紧器连接的圆形孔与尼龙吊带连接的圆形孔对称设置在飞轮上。第一眼板与第二眼板下方设置有三角形加强肘板7，对第一眼板、第二眼板进行加固。第一眼板最上沿距双层底水平距离为200mm，第二板最上沿距双层底水平距离为50mm。
对其安全性进行检测，以某油船为例，设计方法的具体实施步骤如下：
这里取下水扭矩为568KN，螺拴的半径为28mm，个数为12个，距中心的距离为660mm，受力点飞轮结构最小截面积为137mm*130mm，距中心的距离为1212mm。
关键位置1：飞轮和曲轴的连接强度
则螺拴剪切强度，基圆切向力为F1＝860KN，每个螺拴受力一致，单个螺拴受力F2＝71.7KN，单个螺拴的剪切应力为F3＝29MPa。
根据理论力学，抗剪强度为0.58倍的屈服强度，所需螺栓屈服强度为50.2MPa。
实际螺栓的屈服强度为320MPa，320Mpa＞50.2MPa。
飞轮和曲轴的连接强度满足要求。
关键位置2：飞轮开孔处剪切强度
尼龙吊带拉力F4＝468.5KN，受力点飞轮结构最小截面积17810mm2，该位置承受的剪切应力为26.3MPa。
根据理论力学，抗剪强度为0.58倍的屈服强度，所需飞轮的屈服强度为45.3MPa。实际飞轮的屈服强度为350MPa。
350MPa>45.3MPa，则飞轮结构满足强度要求。
Claims (6)
1.一种船舶下水封轴固桨系统，其特征在于：有主机曲轴(1)和飞轮(2)，所述飞轮通过螺栓(3)固定在所述主机曲轴上，所述飞轮表面等间距设置有多个圆形孔；在船舱底部左侧槽舱壁上设置有第一眼板(6)，船舱底部右侧槽舱壁上设置有第二眼板(9)，拴紧器(5)一端穿过所述圆形孔后与第一眼板连接固定，尼龙吊带(4)一端穿过圆形孔后与第二眼板连接固定，所述尼龙吊带与所述第二眼板之间设置有卸扣(8)，所述拴紧器连接的圆形孔与所述尼龙吊带连接的圆形孔对称设置在所述飞轮上。
2.如权利要求1所述的一种船舶下水封固桨系统，其特征在于：所述第一眼板、所述第二眼板位置处固定有加强肘板(7)。
3.如权利要求1所述的一种船舶下水封固桨系统，其特征在于：所述拴紧器和所述第一眼板选择5吨力。
4.如权利要求1所述的一种船舶下水封固桨系统，其特征在于：所述卸扣和所述第二眼板选择50吨力。
5.如权利要求1所述的一种船舶下水封固桨系统，其特征在于：所述第一眼板最上沿距双层底水平距离为200～300mm。
6.如权利要求1所述的一种船舶下水封固桨系统，其特征在于：所述第二板最上沿距双层底水平距离为50～100mm。
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