孙宏坤 张恭 毛斌峰 陈亚豪

摘    要：船舶工程是一个多学科、多部件集成的复杂系统，在设计建造过程中出现的质量问题，需要开展技术和管理双归零工作。本文结合产品级、系统级、设备级等几个不同层次的技术归零案例，分析了船舶质量事故发生后的常见技术归零流程，给船舶科研技术人员提供一些借鉴和启示。

关键词：船舶设计；质量归零；技术归零

中图分类号：U673.2                                文献标识码：A

Technical Zeroing Methods of Common Quality

Problems of Ship Engineering

SUN Hongkun1，  ZHANG Gong2，  MAO Binfeng2，  CHEN Yahao2

（ 1.Guangzhou Bureau of Naval Equipment Department， Guangzhou 510250; 2. Guangzhou Marine Engineering Corporation，  Guangzhou 510250 ）

Abstract： Ship engineering is a multi-disciplinary and multi-component complex system. Both administrative and technical zeroing work should be done when quality problems occur during design and construction. Based on different levels of ships， systems and equipments quality problems， some technical zeroing methods are introduced as for the happening of marine quality problems， and provide some reference and experience for marine technical personnel.

Key words： ship design; quality problems zeroing; technical problems zeroing

1    前言

船舶工程作为一个多学科、多系统、多部件集成的复杂系统，在设计、生产、试验、鉴定中的每一个环节，都可能出现缺陷、故障和事故。在探索船舶质量管理体系的初期，能否妥善处理产品的质量问题，主要取决于个人技术水平和质量意识的高低。单独产品的归零经验，未能形成全体科研人员的共同财富[1]。从技术上和管理上分析质量问题产生的原因，并采取纠正措施、预防措施，以避免问题重复发生，被称为质量归零，包含技术归零和管理归零双标准。

为了避免相似质量问题重复出现，我国逐步提炼出一套完整质量归零的方法。一旦发生了质量问题，首先应该明确质量归零的牵头单位：对于难以分清是设计问题还是生产问题时，由设计单位负责组织归零；难以分清是总体问题还是系统问题时，由总体单位负责组织归零；难以分清是系统问题还是单机问题时，由系统单位负责组织归零。

本文结合船舶工程中的一些典型故障，对质量问题的技术归零方法进行分析和探讨。

2    质量问题产生的原因

船舶工程发生质量问题的原因，主要包括：对设计任务书的理解和标准的执行不准确；对船舶设计原理和工艺的掌握不足；对总体性能的仿真与试验有效性不充分；对风险的识别不够明确，工作接口的精细化程度不够；关键配套产品的质量管控能力不足等[2]。常见的质量问题，涵盖了船、机、电等各个专业，技术归零的范围 可以从产品范围、时间范围、流程范围等几个维度分别考虑，如表1所示。

本文结合产品级、系统级、设备级等三个不同层次的归零案例，分析船舶工程质量事故发生后的技术归零流程。

3    产品技术归零的案例和方法

3.1   性能级的技术归零

某型船舶在航行試验过程中，试航航速未能达标。由总体设计单位牵头归零，对可能导致质量问题的原因进行逐一排查，其过程如下：

3.1.1故障定位

采用绘制故障树的方法，对可能导致航速不达标的原因逐一排查，见表2、图1所示。

故障定位过程如下：

（1）排查是否总体设计原因

复查阻力试验报告及自航试验报告，发现阻力数据比同类型船偏低，螺旋桨螺距比偏小。通过对比轴功率测试报告，发现主机功率在额定转速下功率偏小，因此总体设计可能是产生质量问题的主要原因；

（2）排查主机质量问题

查阅台架试验数据正常；轮机的滑油系统、燃油系统、冷却系统工作正常，不存在高温报警现象；

（3）查阅轴系、螺旋桨等外购件

船级社证书齐全、入厂精度检验合格；滑油、燃油品质二次检验合格；动力系统的加工安装工艺符合要求；螺旋桨叶片光滑完整；

（4）查阅试航过程中的水深、风浪记录

均在试验大纲允许范围以内。

3.1.2故障原因分析

螺旋桨是主机功率转化为船舶推进动力的主要设备之一，螺旋桨设计的螺距比过大会导致主机超负荷运行，而螺距比偏小则会导致主机功率不能有效发出。通过总体设计院所牵头，将船模在其他水池重新开展拖曳试验，得到新的阻力数据较原始数据大了10%，分析认为第一次阻力试验的精度不足，导致螺旋桨设计存在问题。

研制单位检查了船舶动力系统的完整性后，重新进行试航。根据测试数据，试航过程中主机在额定转速下功率负荷仅有80%，航速仍不达标，故障现象复现。对此，总体设计院所根据新的试验数据，重新设计并定制了一对新的螺旋桨。安装后进行了新一轮航行试验，航速达标，主机在额定转速下功率负荷达到92%，数据合理。

查阅本船有关回转性、耐波性等涉及性能参数的文件记录，分析外协试验和仿真数据的合理性，结果与实船试航数据符合。为此，把此次螺旋桨设计的问题通报给本单位其他船舶的设计项目组，防止类似情况再次发生。

3.2   系统级的技术归零

某型快艇在试航过程中，在进行倒车试验时出现主机海水压力低报警、淡水温度上升较快等异常现象，无法按试验大纲要求完成倒车连续运转试验。

3.2.1故障定位

采用繪制故障树的方法，对可能导海水压力低的原因逐一排查，如图2所示。

故障定位过程如下：

经检查，海底门不存在堵塞情况，海水温度正常；打开海水箱顶部人孔盖观察，主机由正车转为倒车时海水箱水位下降较快，水位最低时海水总管进口处外露约三分之一，并且倒车时海水夹杂的气泡较多，其中一部分气泡进入主机及发电机组。经分析，主机海水压力低报警、淡水温度上升较快的原因，可能是冷却海水供水不足造成的。

3.2.2  故障原因分析

倒车时，尾部受到螺旋桨反推力，艉部吃水小于艏部吃水，船体由前进状态转为倒车状态时出现艉抬现象；海水箱位于船体中后部，当船体由前进状态转为倒车状态时，海水箱的水会瞬间下降；海水格栅后部设有导流挡水板，目的为增加格栅进水量。在倒车时挡水板变成阻水板，进水格栅处产生层流现象，海水不能及时进入海水箱，导致海水总管进口部分外露，螺旋桨处产生的气泡有一部分随水流经格栅处与层流所产生的气泡一并进入海水箱。因此，解决问题的关键在于倒车时让水流通畅，确保足够水量进入海水箱，全面解决因运动状态发生变化时海水箱水位快速下降导致海水总管外露情况。

由船厂组织清理海底门、疏通海水管路，并测试海水温度在合适范围内以后，进行倒车试验，仍然出现了主机海水压力低报警情况。

经分析，倒车时让水流畅通进入海水箱是解决问题的有效措施。为此，在挡水板后面增加一长约600 mm、宽约150 mm、厚6 mm的导流板，其一端与挡水板焊接，另一端与船体焊接，从而构成一个三角斜面，倒车时水由三角斜面顺畅进入海水箱，不会在挡水板处被阻挡，消除层流现象；增加导流板后，由正车转为倒车时海水总管不会露出水面，倒车时气泡也减少，海水箱水位明显较之前高。经多次试验，由正车拉至最大倒车，主机及发电机组均能稳定运行，主机淡水温度最高约78 ℃，远低于报警值91 ℃。

查阅本型艇轮机系统的燃油系统、滑油系统、消防系统等设计，分析是否存在管路连接不合理、泵组阀件选型不适宜，防止在实际使用过程中低压、高温报警等情况频繁发生的可能性。

3.3   产品设备级的技术归零

某型巡逻艇在试航过程中，进行全艇电磁兼容性检查时，发现某短波电台、中高频通信设备通话时，广播主机产生严重串音干扰，影响广播设备正常使用。

3.3.1 故障定位

某型短波电台与中高频通信设备通话时，广播产生严重串音干扰。首先需从设备自身查找原因，检查广播主机、短波电台、中高频通信设备是否能够正常工作；如设备本身无故障问题，则需检查各设备工作时是否兼容；如判断为设备间产生电磁干扰问题，则需进一步排查干扰的原因和途径。

根据以上分析，列出故障树如图3所示。

故障定位过程如下：

（1）检查广播主机

其外观良好，连接器无变形、无粘污；广播主机、短波电台、中高频通信设备分别单独开机工作，广播设备声音清晰，无啸叫等异常现象；短波电台话音清晰、工作正常；中高频通信设备话音清晰、工作正常。因此，排除设备自身故障导致串音问题。

（2）电磁兼容分析

广播设备开机工作后，分别使用短波电台、中高频通信设备通话，均产生串音干扰；电台停止喊话，则串音现象消失。可见该问题属于电磁兼容问题，干扰源为短波电台、中高频通信设备，被干扰设备为广播设备；干扰现象产生的原因可能是被干扰设备电缆屏蔽、接地工艺问题，也可能是空间耦合干扰原因。

一般情况下，装船设备及其电缆的良好的屏蔽、接地措施是确保设备间电磁兼容工作的重要手段。若设备或电缆的屏蔽、接地工艺措施不到位，或者随着设备的长期使用，受海上盐雾、潮湿等恶劣环境的影响，设备及电缆绝缘、接地指标不满足要求，则可能出现电磁干扰问题，影响设备正常工作。经测试，广播电源端子对地绝缘电阻、天线绝缘电阻及广播主机接地电阻均满足标准要求，可排除设备及电缆屏蔽、接地工艺措施因素。

广播设备厂家采用滤波手段，在广播接收天线输入端增加电感滤波器后，电台与广播的串扰现象明显减弱。据此判断，由于广播天线通过空间耦合干扰，引入高频干扰信号，导致广播与短波电台串音问题。

3.3.2故障原因分析

短波的传播主要受电离层的影响，电台的发射天线存在一定的方向和仰角，它在传播过程中容易受到大气层及阻挡物的影响，从而被广播天线耦合进入广播主机，形成串音干扰，因此接收到强烈干扰信号时，应尽量减轻干扰程度；广播主机的收音机干扰问题的原因，为短波电台、中高频通信设备在使用过程产生干扰信号，干扰信号通过收音机天线耦合进入收音机，形成信号干扰。

短波电台、中高频通信设备为强电磁能量辐射设备，在发射工作状态会对外辐射大量电磁能量信号，而广播接收天线作为比较敏感的接收设备，容易受到其他强干扰设备的电磁干扰。由于甲板空间有限，广播接收天线通过空间耦合，接收到短波电台高频辐射信号产生的3次谐波后，其3次谐波正好落入广播收音接收频段，引入广播主机，造成与短波电台串音问题。

由总体设计院所牵头，协调广播设备厂家及对串扰问题进行现场排查。各设备开机后，短波电台、中高频通信设备通话时，广播设备出现串音干扰现象，故障现象复现；在广播接收天线输入端增加电感滤波器后，电台与广播的串扰现象消失，拆下电感滤波器则串扰现象再次出现。

根据现场排查中采取的办法，在天线输入端两个线分别串入50 mH、100 mH、200 mH的电感以及RC振荡滤波电路，发现串入100 mH电感时滤波效果最好，广播仅有轻微串音，基本不影响设备正常使用；通过广播接收天线输入端增加电感滤波器，对接收到的信号进行滤波隔离，提高了广播设备抗干扰能力，将广播天线接收到的辐射噪声排除在接收门限外，因此有效改善了串音问题。

检查本型艇其他通导设备是否存在电磁兼容性问题，将可能发生干扰的通导设备进行一一分析，检查其天线布置、线缆接地等是否符合电磁兼容性要求，并通过系泊和航行试验，在设备的全部工作频率范围内做细致的测试，避免其他系统出现信号干扰、难以通联的情况。

4    结语

船舶作为一个复杂的系统工程，在设计建造过程中难以避免的会发生一些质量问题，船舶科研设计人员在遇到问题时不必慌张，只要熟练掌握技术归零的方法，通过不断探索、实践、检验，经验积淀越多就越能避免问题发生，实现降本增效，产品的可靠性也能得到显著提高。实践证明，船舶工程中的前期归零工作越彻底，后期总装、试航、鉴定阶段问题就越少。

参考文献

[1] 马林，罗国英，杨文士等.全面质量管理基本知识[M].北京：中国经济出版社， 2001.

[2]刘恩文，崔志鹏，邓长华等. 基于全寿命周期的武器装备质量与可靠性管理分析[J].学术研究， 2014（2）.