Взаимодействие гребного вала промыслового судна с дейдвудными подшипниками

Гребной вал судна является важнейшим компонентом судового движителя, который передает крутящий момент и вращение от главного двигателя к гребному винту, преобразуя энергию вращения в тягу. Эта система валов, обычно изготовленная из высокопрочной стали, проходит через кормовую трубу, в которой используются подшипники, уплотнения и смазка для безопасной работы под водой.

Гребной вал последний сегмент в кормовой части, который непосредственно соединяется с гребным винтом.

В кормовой трубе расположены вал и подшипники, защищенные передним и задним уплотнениями, и обычно погружены в воду.

Смазанные морской водой или маслом, подшипники выдерживают нагрузку при вращении вала.

Вал испытывает сложные комбинированные нагрузки, включая крутящий момент, осевую нагрузку и изгибающие нагрузки от веса или несоосности.

Дейдвудные подшипники — это важнейшие опорные подшипники для гребного вала судна, расположенные в кормовой раме и обеспечивающие бесперебойную работу при высоких нагрузках.

Они поддерживают линию вала, обеспечивая его свободное вращение при прохождении через корпус.

На производительность влияют вибрация, нагрузка на вал, качество смазочного материала и уровень загрязнения воды, что может привести к износу вкладышей подшипников.

Коэффициент жесткости этих подшипников имеет решающее значение для предотвращения резонанса гребного вала. Повышение их надежности является ключевым направлением проектирования и технического обслуживания судов, часто требующим специальных расчетов

EDN RWHSNQ нагрузки, износа материалов и гидродинамических воздействий.

Динамика износа, включая гидродинамику масляного слоя и случайную нагрузку, является ключом к пониманию срока службы этих подшипников.

Одним из наименее надежных и доступных для контроля и ремонта объектов на судне является дейдвудное устройство. Отказ любого из основных его элементов вызывает необходимость прекращения эксплуатации судна и постановки его в док. Повысить надежность и долговечность дейдвудного устройства можно различными путями. Применяются наиболее износостойкие материалы, например, такие, как капро-лон, в дейдвудных подшипниках, периодическое освидетельствование, безразборная и разборная диагностики, позволяющие осуществить освидетельствование дейдвудного устройства [1-3].

Проведены обследования судов [4-5]. Достижение параметрами технического состояния дейдвудного устройства (например, зазоры в дейдвудных подшипниках, геометрия наружной поверхности облицовки гребного вала) предельно допустимых значений может произойти в достаточно широком диапазоне его наработки, причем потребность в ремонте устройства может возникнуть уже после 1 тыс. ч эксплуатации [6]. Подобная ситуация хорошо иллюстрируется различием в техническом состоянии для элементов дейдвудного устройства и гребного вала траулеров (рис. 1 - 4).

Освидетельствование вала, как правило, связано с полной разборкой устройства, для которой, в свою очередь, необходимо докование судна. При этом весьма часто выявляется отсутствие необходимости в его ремонте. Подобная ситуация возникает менее чем в 60 % случаев освидетельствования устройства. С другой стороны, значительная трудоемкость сопутствующих работ (демонтажных и монтажных), связанных с подетальной дефектацией устройства, подтверждает актуальность и практическую целесообразность применения безразборного диагностирования его технического состояния. Исследования и анализ состояния дейдвудных устройств продолжает оставаться актуальным [7-17].

Нормальные условия эксплуатации характеризуется тем, что зазоры в дейдвуцных подшипниках не достигли предельно допустимых значений, имеются вибрация гребного вала, выработка облицовки гребного вала в районе носового дейдвудного уплотнения (требуется подтяжка набивки сальника).

При аварийных ситуациях фиксируется повышенная вибрация гребного вала, трещины на его поверхности, выбивание сальника из гнезда уплотнений, поломка гребного вала.

Отмечаются следующие дефекты гребного вала: поломка гребного вала под носовой облицовкой в районе дейдвудного уплотнения, трещины.

Рисунок 1 – Зависимость скорости роста зазора в кормовом дейдвудном подшипнике v от наработки дейдвудного устройства τ. (Условия эксплуатации типовые. Показаны пределы погрешностей и линейная линия тренда-точки)

Рисунок 2 – Зависимость скорости роста зазора в кормовом дейдвудном подшипнике v от наработки дейдвудного устройства τ. (Условия эксплуатации аварийные. Показаны пределы погрешностей и линейная линия тренда-точки)

Рисунок 3 – Зависимость величины зазора в кормовом дейдвудном подшипнике ẟ от наработки дейд-вудного устройства τ. (Показаны пределы погрешностей и линейная линия тренда-точки)

использованы следующие методы: виброметрия, тензометрия, электрохимические измерения.

На параметры вибрации гребного вала влияют: нарушение посадки в сопрягаемых парах; искажение геометрии наружной поверхности облицовки гребного вала; изменение несущей способности дейдвудных подшипников; величины удельных напряжений, возникающих в теле гребного вала; снижение запаса прочности материала гребного вала и предполагаемый район их расположения.

Зазор в носовом дейдвудном подшипнике, геометрию наружной поверхности облицовки гребного вала, глубину эрозионно-коррозионного поражения облицовки гребного вала, состояние узла носового дейдвудного уплотне-

Рисунок 4 – Зависимость величины зазора в носовом дейдвудном подшипнике ẟ от наработки дейдвудного устройства τ. (Показаны пределы погрешностей и линейная линия тренда-точки)

Разработка и внедрение метода технического диагностирования позволяет производить освидетельствование устройства как в условиях судоремонтного предприятия, так и бее вывода судна из эксплуатации, без докования судна и трудоемких сопутствующих работ, при этом, станет возможным: предварительное назначение объемов ремонта, его содержания, повышение эффективности подготовки ремонта; оценка качества производственного ремонта; прогнозирование технического состояния устройства, определение его остаточного ресурса и назначение научно- -обоснованных периодов эксплуатации; назначение оптимальных режимов эксплуатации в зависимости от технического состояния устройства.

Проанализированы возможности практического применения различных методов диагностирования применительно к дейдвудному устройству. Для диагностирования могут быть ния, целость гидроизоляционного покрытия гребного вала можно прогнозировать по эмпирическим зависимостям, связывающим эти параметры с зазором в кормовом дейдвудном подшипнике, с наработкой устройства.

В рейсе диагностирование проводится через каждые 1000 ч наработки дейдвудным устройством специалистами из числа судовой команды. Результаты диагноза и прогноза, а также принятые по результатам прогноза оптимальные режимы работы устройства заносятся в карту диагностирования и оформляются подобно судовым техническим документам.

Диагностирование проводится перед каждым ремонтом, постановкой судна в док и в период очередного освидетельствования.

По результатам диагностирования принимается решение об отказе разборки устройства или частичной разборке о ремонтом отдельных его элементов.

Практически диагностирование дейд-вудного устройства перед ремонтом производится на мерной миле перед заходом судна в порт.

Техническое диагностирование позволяет оценить качество произведенного ремонта устройства. Исходя из возможностей судоремонтного завода, данная операция выполняется на швартовых испытаниях в доккамере или на ходовых испытаниях в море.

Периодическая проверка вала на коррозию и усталость, а также техническое обслуживание системы уплотнений необходимы для предотвращения попадания воды.

Обычно для валов используется высокопрочная сталь, а для повышения коррозионной стойкости используется двухслойная сталь или нержавеющая сталь.

Регулярные осмотры вала и его компонентов имеют решающее значение для раннего выявления износа, коррозии или несоосности. Регулярные проверки помогают предотвратить серьезные поломки и продлить срок службы вала.

Подшипники и другие движущиеся части должны быть надлежащим образом смазаны, чтобы уменьшить трение и предотвратить перегрев. Для работы в суровых условиях морской среды обычно используются смазочные материалы морского качества.

Необходимо периодически проверять центровку, чтобы убедиться, что вал правильно совмещен с двигателем и гребным винтом. Не-соосность может привести к чрезмерному износу и увеличить риск механических повреждений.

Уплотнения вокруг кормовой трубы и других частей вала следует регулярно проверять и обслуживать, чтобы предотвратить попадание воды, которая может привести к коррозии и другим повреждениям.