【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶装置，具体涉及一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法。
技术介绍
1、舵系为操舵系统最终的执行部件，主要由舵杆、舵叶和舵承及其它附件组成(图1)，舵系及其装配设计直接关系到操舵系统的使用效果。国内一些数万吨的特殊形式的高速船舶采用的大型半悬挂舵的舵系结构与常规船舶有很大不同，舵系承受的负载远高于普通船舶，此类舵系采用的是单根长舵杆贯穿舵叶和挂舵臂的半悬挂舵形式，与普通船舶的短舵杆带舵销形式的半悬挂舵在结构上存在很大差异，其装配设计和实际装配也远复杂于普通的半悬挂舵系。
2、对于特殊的高速大型船舶的半悬挂舵系来说，因其结构复杂，承受负载高，舵系设计不仅应考虑受力分析、材料选择、组成部件设计，装配设计也是舵系设计的重要内容，即在舵系方案确定阶段就应详细考虑舵系的装配设计，对装配公差、装配顺序、舵系在负载下运行时的变形和卡滞情况进行分析，确定设计方案。包括装配设计在内的大型半悬挂舵系设计的合理性，不仅影响舵系的强度，还影响舵系转动时的刚度，部件之间的缝隙，以及舵杆旋转是否会出现卡滞等问题，直接关系操舵系统整体的使用安全，最终关系到船舶的航行安全。
3、以往国内较少采用大型长舵杆半悬挂舵系形式，在装配设计及实船装配经验均不成熟，容易出现舵系装配设计的不合理现象，从而导致舵系无法正常装配，或者装配后在大扭矩负载下出现较大的变形、间隙，导致舵杆转动发生卡滞，甚至零部件发生损坏。另外，舵系作为大型关键铸锻件，加工周期长，安装涉及到船舶艉部大片区域，舵系装配出现问题，将会涉及到舵系多个设备的返工修改，建造时
4、从目前公开的现有技术资料来看，国外除特殊船舶外，也较少采用复杂的大型半悬挂舵系，关于此类舵系装配设计的技术方案较为缺乏。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：提出一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，能够有效保证复杂大型半悬挂舵系装配设计的合理性，减少舵系实船安装时的返工，提高舵系实船装配的准确性和使用时的安全性。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，包括如下步骤：
4、s1，根据船舶预设的舵系功能指标需求，确定舵系的基本组成部件及其尺寸，形成舵系的初步装配方案；
5、s2，对舵系初步装配方案进行三维仿真装配验证，得到仿真完善后的舵系装配设计方案；
6、s3，根据仿真完善后的舵系装配设计方案，对大型半悬挂舵系进行设备1:1陆上台架试验，得到试验完善后的舵系装配设计方案；
7、s4，将经过所述仿真完善和试验完善后的舵系装配设计方案，输出为最终的舵系装配设计方案。
8、进一步的，在步骤s1中，所述舵系的初步装配方案，具体包括：舵系各组成部件间的连接关系、配合公差、装配路线、空间位置、装配顺序及装配允许变形量。
9、进一步的，在步骤s2中，所述三维仿真装配验证，包括如下步骤：
10、1)对舵系进行装配体分解：将舵系分解成为具有相互关系的零部件集合，并在三维仿真中输入各零部件的完整装配信息；
11、2)舵系零部件精细化建模：在三维仿真中对所述各零部件进行精确建模；
12、3)舵系组成零部件的装配序列规划：根据各零部件间的配合及定位关系，结合作业需求，以挂舵臂为基础件，并以z轴方向为主爆炸方向，列出各零部件的装配顺序；
13、4)舵系装配路径规划：对装配好的舵系进行拆卸，然后将拆卸路径予以“反演”，得到舵系对应的装配路径和装配方案；
14、5)舵系装配空间及干涉范围仿真确定：根据规划好的所述装配序列和装配路径进行虚拟装配仿真，在装配过程中形成扫掠包络体，得出舵系装配所需空间，以及装配路径中需要经过的舱室以及需要留出的空间范围；
15、6)舵系装配变形影响分析：在三维仿真中，根据变形时各零部件的干涉情况确定装配时舵系各组件允许的变形范围。
16、进一步的，所述各零部件的完整装配信息，具体包括：a、舵系零部件名称信息；b、零部件在舵系装配中的空间位置和连接关系信息；c、在装配体中零部件之间的层次关系信息。
17、进一步的，所述虚拟装配仿真的过程中，开启动态干涉检查，不断调整装配路径直至消除干涉，确定装配体的最终干涉范围。
18、进一步的，在所述三维仿真装配验证过程中，若发现舵系初步装配方案中有不满足仿真预设要求的部分，则实时对该部分进行修改，再对修改后的装配方案重新进行仿真装配验证，直至装配方案各部分均满足仿真预设要求，得到仿真完善后的舵系装配设计方案。
19、进一步的，在步骤s3中，所述1:1陆上台架试验过程中，舵系各设备在1:1陆上试验台架上安装的相对位置与舵系实船安装的相对位置保持一致。
20、进一步的，在步骤s3中，所述1:1陆上台架试验，包括如下步骤：
21、1)舵系装配顺序试验验证：在1:1陆上试验台架上，进行舵系各设备的安装，通过观察各设备能否顺利安装完成，验证舵系装配顺序的合理性；
22、2)舵系空载转动试验验证：在1:1陆上试验台架上，对安装好的舵系进行空载转动试验，通过观察舵系能否正常转动，验证设备装配设计间隙的合理性；
23、3)舵系加载转动试验：在1:1陆上试验台架上，对安装好的舵系施加预设负载进行转动试验，模拟舵系实际承载时的变形状态，验证在舵系在处于最大设计变形量时是否会出现转动卡滞。
24、进一步的，在所述1:1陆上台架试验过程中，若发现仿真完善后的舵系装配设计方案中有不满足预设试验要求的部分，则实时对该部分进行修改，再对修改后的装配方案重新进行1:1陆上台架试验，直至装配方案各部分均满足试验预设要求，得到试验完善后的舵系装配设计方案。
25、进一步的，所述复杂大型半悬挂舵系具体采用单根贯穿舵叶和挂舵臂的长舵杆形式半悬挂舵。
26、本专利技术与现有技术相比具有以下主要的优点：
27、1、本专利技术提出了一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，采用了舵系装配联合三维仿真舵系装配验证和实船设备1:1陆上台架试验验证的方法，能够有效保证复杂大型半悬挂舵系装配设计的合理性及正确性，减少舵系实船安装时的返工，节省施工周期和人力物力成本；
28、2、本专利技术可在舵系装船之前，用较小的工程代价对设计方案进行验证，对不合理处进行修正，避免发生实船装配问题或在舵系使用时出现问题，影响船舶的建造进度和航行安全；
29、3、本专利技术提供的设计方法不仅能够应用于数万吨级的大型船舶的舵系设计和装配中，对其它形式的舵系装配设计也有重要指导作用。
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1.一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于步骤S1中，所述舵系的初步装配方案，具体包括：舵系各组成部件间的连接关系、配合公差、装配路线、空间位置、装配顺序及装配允许变形量。
3.根据权利要求1所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于步骤S2中，所述三维仿真装配验证，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于，所述各零部件的完整装配信息，具体包括：a、舵系零部件名称信息；b、零部件在舵系装配中的空间位置和连接关系信息；c、在装配体中零部件之间的层次关系信息。
5.根据权利要求3所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于，所述虚拟装配仿真的过程中，开启动态干涉检查，不断调整装配路径直至消除干涉，确定装配体的最终干涉范围。
6.根据权利要求3所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于，在所述三维仿真装配验证过程中，若发现舵系初步装配方案中有不满足仿真预设要求
7.根据权利要求1所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于步骤S3中，所述1:1陆上台架试验过程中，舵系各设备在1:1陆上试验台架上安装的相对位置与舵系实船安装的相对位置保持一致。
8.根据权利要求1所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于步骤S3中，所述1:1陆上台架试验，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于，在所述1:1陆上台架试验过程中，若发现仿真完善后的舵系装配设计方案中有不满足预设试验要求的部分，则实时对该部分进行修改，再对修改后的装配方案重新进行1:1陆上台架试验，直至装配方案各部分均满足试验预设要求，得到试验完善后的舵系装配设计方案。
10.根据权利要求1所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于，所述复杂大型半悬挂舵系具体采用单根贯穿舵叶和挂舵臂的长舵杆形式半悬挂舵。
...【技术特征摘要】
1.一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于步骤s1中，所述舵系的初步装配方案，具体包括：舵系各组成部件间的连接关系、配合公差、装配路线、空间位置、装配顺序及装配允许变形量。
3.根据权利要求1所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于步骤s2中，所述三维仿真装配验证，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于，所述各零部件的完整装配信息，具体包括：a、舵系零部件名称信息；b、零部件在舵系装配中的空间位置和连接关系信息；c、在装配体中零部件之间的层次关系信息。
5.根据权利要求3所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于，所述虚拟装配仿真的过程中，开启动态干涉检查，不断调整装配路径直至消除干涉，确定装配体的最终干涉范围。
6.根据权利要求3所述的一种复杂大型半悬挂舵系装配设计方法，其特征在于，在所述三维仿真装配验证过程中，若发现舵系初步装配方案中有不满足仿...
【专利技术属性】
技术研发人员：金迎村，孙玉环，刘伟明，郭胜，刘成，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：
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