Упорный подшипник гребного вала малого судна. Гребной винт и валопровод. Дейдвудные трубы и облицовки

Гребной спорт Строительство первого искусственного слаломного канала в России должно закончиться в 2013 году, заявил глава Федерации гребного слалома России (ФГСР) Сергей Папуш.Памятный знак в честь начала строительства гребного слаломного канала был установлен

§ 47. Передача мощности двигателей на гребной вал

§ 47. Передача мощности двигателей на гребной вал Передаточные механизмы от главного судового двигателя на гребной вал служат главным образом для снижения количества оборотов ГССУ, передающихся движителю. Для получения максимального значения пропульсивного к. п. д.

Назначение дейдвудного устройства состоит в том, чтобы обеспечить необходимую водонепроницаемость корпуса судна, а гребному валу - одну или две опоры, воспринимать статические нагрузки от веса вала и винта и динамические от работы гребного винта в условиях различного погружения.

Дейдвудные устройства морских судов подразделяются на две группы: с неметаллическими и металлическими вкладышами.

В качестве антифрикционного материала подшипника в первом случае применяется бакаут, текстолиты, древесно-слоистый пластик, резинометаллические и резиноэбонитовые сегменты, термопластические материалы (капрографит, капролон) и др.

У металлического подшипника с масляной смазкой вкладыши опорных подшипников заливаются баббитом.

При эксплуатации судна в дейдвудном устройстве возникают постоянные и переменные нагрузки под действием сил и моментов, передаваемых гребному валу от гребного винта, которые вызывают напряжения в дейдвудных подшипниках и трубах. Двигатель передает на винт крутящий момент, который не является постоянным.

Периодические изменения крутящего момента в системе двигатель- валопровод-винт вызывают крутильные колебания. При совпадении частоты возмущающих сил с частотой собственных крутильных колебаний возникают условия резонанса, при которых усилия в деталях резко возрастают.

Значительные усилия наблюдаются и в околорезонансных зонах, когда происходит частичное совпадение частот. В диапазоне 0,85-1,05 расчетной частоты вращения вала наличие запретных резонансных зон не допускается.

В процессе работы гребного винта на его лопастях возникают периодические возмущающие силы и моменты, которые воспринимаются дейдвудным устройством и передаются корпусу судна через его подшипники. Данные усилия возникают в результате изменения за один оборот винта его упора и тангенциальной силы сопротивления вращению каждой лопасти. При этом могут создаться условия, при которых частота возникающих усилий на винте совпадает с частотой собственных изгибающих колебаний валопровода, что приведет к резонансным колебаниям гребного вала и высоким напряжениям в его основных участках.

Суммарный изгибающий момент складывается из момента от массы винта, гидродинамического изгибающего момента и момента от инерционных усилий при изгибающих колебаниях валопровода.

Гидродинамическая неуравновешенность гребного винта возникает из-за различия по шагу каждой лопасти или при работе частично погруженного винта. При изготовлении лопастей их шаг отличается незначительно, но в процессе эксплуатации при поломке или деформации отдельных лопастей возникающие при этом силы могут привести к опасной для дейдвудных опор вибрации. При балластных переходах вследствие разницы упора создается дополнительный изгибающий момент, что приводит к значительной гидродинамической неуравновешенности и как следствие к повышенной вибрации корпуса судна.

Нагрузка от массы гребного вала и винта воспринимается дейдвудными подшипниками, которые также воспринимают построечную статическую неуравновешенность гребного винта. Максимальная часть нагрузки приходится на кормовой дейдвудный подшипник и его кормовую часть. В процессе эксплуатации могут возникнуть дополнительные нагрузки на дейдвудное устройство при ударе гребных винтов о посторонние предметы.

Дейдвудное устройство одинаково для всех судов независимо от их размерений и назначения и состоит из дейдвудной трубы, внутри которой находятся подшипники, и из уплотнительного устройства, предотвращающего проникновение забортной воды внутрь судна. На рис. 1 показано дейдвудное устройство одновинтового судна с неметаллическими подшипниками, наиболее широко распространенное на морском флоте. Носовой конец дейдвудной трубы 4 фланцем 11 прочно крепится к ахтерпиковой переборке 12, а кормовой конец вводится в яблоко ахтерштевня 3, уплотняется резиновыми кольцами 15 и затягивается накидной гайкой 16 со специальным стопором 2. Уплотнительная резина устанавливается между ограничительным буртом 14 дейдвудной трубы и яблоком ахтерштевня с носовой стороны и накидной гайкой и яблоком ахтерштевня с другой стороны для предотвращения проникновения забортной воды в пространство между дейдвудной трубой и яблоком ахтерштевня.

В районе выхода дейдвудной трубы внутрь судна ставится сальниковое уплотнение, которое включает набивку 9, установленную между валом и трубой, и нажимную втулку 10. К сальнику имеется доступ со стороны машинного отделения или тоннеля гребного вала. В средней части дейдвудную трубу поддерживают флоры 13, которые могут быть приварены к трубе или опираться на подвижную опору, как показано на рис. 1.

Внутри дейдвудной трубы установлены кормовая дейдвудная втулка 5 и носовая 7 с набранными в них бакаутовыми планками или его заменителем 6 и 8 по схемам "в бочку", реже "ласточкин хвост". От проворачивания дейдвудные втулки крепятся к трубе стопорными винтами, продольному смещению планок кормового подшипника препятствует кольцо 1.
Для обеспечения надежной смазки и охлаждения подшипники принудительно прокачивают забортной водой, для чего в наборе из планок подшипника у их стыков предусмотрены канавки для свободного прохода воды. В наборе бакаута нижние планки имеют торцовое расположение волокон, верхние - продольное (см. рис. 1, разрез А-А), так как нижние воспринимают большие удельные нагрузки. Между нижними и верхними планками из бакаута установлены латунные упорные планки 18, с помощью которых исключается их проворачивание в дейдвудной втулке. Для предохранения гребного вала от коррозионного воздействия забортной воды в районе дейдвудной трубы он имеет бронзовую облицовку 17 или защищен специальным покрытием.

В дейдвудные трубы монтируются подшипники - они воспринимают усилия от винта и валопровода. Для изготовления дейдвудных труб применяется сталь, реже серый чугун марки СЧ 18-36. Они могут изготовляться вварными или вкладными. В первом случае труба соединяется сваркой с яблоком ахтерштевня, флорами набора корпуса судна и ахтерпиковой переборкой, во втором - заводится в корпус судна с кормы или носа и крепится. Вкладные трубы изготовляются литыми, сварно-литыми или ковано-сварными. Соединение дейдвудной трубы с яблоком ахтерштевня по длине в подавляющем большинстве цилиндрическое, а в отдельных случаях - коническое. Толщина стенки дейдвудной трубы должна быть не менее (0,1-0,15) dr, где dr - диаметр гребного вала по облицовке.

В целом яблоко ахтерштевня, дейдвудная труба, корпус и усиленная ахтерпиковая переборка должны представлять собой единую хорошо скрепленную жесткую конструкцию. Недостаточная жесткость этого узла, отсутствие жесткой связи трубы с флорами набора, наличие ослабленных посадок в соединениях дейдвудной трубы с яблоком ахтерштевня не обеспечивают надежной и безаварийной работы дейдвудных устройств, способствуют усилению вибрации кормовой части судна.

Уплотнительные сальники являются важным узлом в дейдвудном устройстве. Опыт эксплуатации дейдвудных устройств крупнотоннажных судов показывает, что наиболее надежны в эксплуатации такие конструкции, которые обеспечивают не только жесткость узла, но и надежное сальниковое уплотнение, препятствующее попаданию забортной воды внутрь корпуса судна.
При этом предпочтение должно быть отдано таким сальниковым устройствам, которые размещают в себе как основной, так и вспомогательный сальник, дающий возможность его перебивки на плаву без дифферентовки. Сальниковое устройство может быть установлено в носовой части дейдвудной трубы, как показано на рис. 1, либо иметь выносной корпус.

Рис. 2. Сальники гребных валов

Выносной сальник дейдвудного устройства (рис. 2, а) состоит из корпуса 4, который крепится к фланцу ахтерпиковой переборки при помощи шпилек 7. Внутри корпуса сальника находится набивка 3, которая уплотняется нажимной втулкой 6 с помощью гаек 5. Вспомогательный сальник может быть уплотнен специальным латунным кольцом 1, осевое перемещение которого обеспечивается одновременным повертыванием трех латунных винтов 2.

Конструкция выносного отдельно закрепляемого сальника нерациональна, так как перегружает дейдвудное устройство и сам сальник дополнительными нагрузками из-за нарушения центровки осевой сальниковой набивки и вала.

Широкое распространение на судах получила конструкция сальника, показанная на рис. 2, б. Отдельная сальниковая втулка 5 вместе с набивкой 4 полностью утоплена в дейдвудную трубу 3, благодаря чему увеличивается жесткость уплотнения и улучшается работа сальникового узла. Равномерное поджатие сальника осуществляется вращением одной из шести ходовых шестерен 1, связанных между собой зубчатым колесом 2.

В рассмотренной конструкции, как и во многих других, не предусматриваются вспомогательные сальники и, следовательно, исключается возможность перебивки сальника на плаву без дифферентовки судна. В этом случае представляет интерес уплотнение "Пневмостоп" (рис. 3) ледокола типа "Киев", которое устанавливается в кормовой части сальниковой коробки.
В корпус 1 носовой дейдвудной втулки вставляется до упора водораспределительное кольцо 2, которое уплотняется двумя резиновыми кольцами 5 и стопорится винтами 9. Водораспределительное кольцо имеет проточку для размещения в нем резинового кольца 3 (пневмостопа) с бронзовым внутренним кольцом жесткости 4.
Пневмостоп закрепляется крышкой 8 и болтами 7, после которых расположено пространство для набивки сальника. При необходимости прекращения доступа воды в корпус нужно подать воздух под давлением по каналу 6 в теле дейдвудной втулки внутрь фигурного резинового кольца пневмостопа, которое обожмет вал. При нормальной работе зазор между пневмостопом и гребным валом находится в пределах 3-3,5 мм, благодаря чему исключается их контакт.

1 - обтекатель; 2 - лопасть гребного винта; 3 - ступица гребного винта; 4 - кронштейн; 5 - гребной вал; 6 - дейдвудное устройство; 7 - промежуточный вал; 8 - опорный под­шипник; 9 - тормоз; 10 - упорный подшипник; 11 - упорный вал; 12 - вал главного двигателя.

Основными элементами валопровода являются:

Гребной вал;

Промежуточные валы;

Главный упорный подшипник;

Опорные подшипники;

Дейдвудное устройство.

ДЕЙДВУДНЫе ТРУБы И ОБЛИЦОВКи

В качестве дейдвудных подшипников применяют подшипники скольжения с водяной или масляной смазкой, устанавливаемые в дейдвудной трубе. Дейдвудная труба крепится носовым концом к последней ахтерпиковой переборке, а другим - к кормовой оконечности корпуса, например в отверстии мортиры.

В настоящее время в судостроении широко применяют два конструктивных типа неметаллических подшипников с охлаждением и смазкой водой: наборные из отдельных вкладышей и монолитные в виде цилиндрических втулок.

Для изготовления втулок дейдвудных подшипников, работающих в морской воде, используют коррозионно-стойкие материалы: латуни ЛЦ40Мц1,5, ЛЦ40МцЗЖ, ЛЦ16К4, бронзы БрА9Мц2Л, БрОЮЦ2 и ряд других латуней и бронз. В качестве антифрикционного материала для вкладышей неметаллических подшипников применяют бакаут, текстолит, резину, ДСП, полиамиды; для металлических подшипников - баббит. Характеристики неметаллических материалов приведены в табл. 6.2. Бакаутом называют древесину гваякового (железного) дерева.

Судовые движители.

Движителем наз. такое судовое устройство, которое, используя работу двигателя, создает в воде упор – силу, способную двигать судно в заданном направлении.

Движители делятся на:

Лопастные - гребные винты, крыльчатые движители, гребные колеса;

Водометные.

Гребной винт (рис.7) имеет от 3 до 6 лопастей, установленных радиально на ступице. Поверхности лопастей, обращенные в нос судна наз. засасывающими , обращенные в корму-нагнетающими. Различают винты правого и левого вращения. Для повышения эффективности гребных винтов применяют направляющие насадки и пропульсивные наделки на руль. Направляющие насадки бывают неподвижными и поворотными, применяются на больших и малых судах. Пропульсивная наделка на руль упорядочивает поток воды за ступицей и повышает КПД винта, а также улучшает условия руля.

Рис.7 Винт

Винт регулируемого шага (ВРШ) имеет лопасти, поворачивающиеся вокруг их вертикальной оси. Их можно устанавливать под любым углом, образуя шаг,необходимый для данного режима работы судна. ВРШ позволяет не только использовать двигатель судна в разных условиях эксплуатации, но и удерживать его на месте, не выключая двигатель.

Рис. 10. Винт регулируемого шага ,

/ - ползун; 2-шатун; 3 - кривошипный диск; 4 - шток; 5-поршень! 6-золотниковый регулятор; 7 -привод управления; 8 - масляный насос; 9 - электродвигатель; 10 - масляная цистерна.

По способу соединения лопастей со ступицей различают гребные винты цельные и со съемными лопастями. Широкое распространение получили гребные винты регулируемого шага (ВРШ), у которых шаг лопастей можно изменять путем их поворота на ходу судна. Число лопастей гребных винтов современных транспортных судов изменяется в пределах от трех до шести, редко - более.

Диаметр гребных винтов современных судов большого водоизмещения достигает 10 м и более.

Крыльчатый движитель представляет собой диск, вмонтированный заподлицо с днищевой обшивкой и приводящийся во вращение вокруг вертикальной оси судовым двигателем. По окружности диска перпендикулярно к нему расположены 4-8 погруженных в воду лопастей, каждая из которых вращается вместе с диском, а также вокруг своей оси.

Водометные движители

Водометный катер «Мурена»

На катере предусмотрена установка одноступенчатого водометного движителя. Основными его деталями являются: водозаборник с защитной решеткой на входе и фланцем для крепления движителя к транцу катера; четырехлопастной ротор, имеющий дисковое отношение A/Ad = 0,8, диаметр 189 и шаг 190 мм; сопло с вмонтированным в него спрямляющим аппаратом; реверсивно-рулевое устройство и гребной вал с подшипниками и дейдвудным уплотнением.

1 - гребной вал; 2 - крышка корпуса дейдвудного подшипника; 3 - сальник Ø 20X42X11; 4 - гайка М8, 10 шт.; 5 - шайба 8, 10 шт.; 6 - прокладка; 7 - подшипник № 46205; 8 - пресс-масленка; 9 - сальник Ø 25X47X11, 2 шт.; 10 - корпус дейдвудного подшипника; 11 - водозаборник; 12 - корпус смотрового лючка; 13 - гайка-барашек М10, 2 шт.; 14 - крышка лючка; металл, пенопласт, стеклопластик; 15 - статор (кольцо с фланцем); 16 - болт М8X70, 6 шт.; 17 - шплинт 2,5X45; 18 - гайка-обтекатель; 19 - реверсивно-рулевое устройство; 20 - резино-металлический подшипник; 21 - винт М4X12; 22 - гайка М24X1; 23 - стопорная шайба; 24 - сопло - спрямляющий аппарат; 25 - ротор; 26 - шпонка Б 8X50; сталь 2X13; 27 - заполнитель - пенопласт; 28 - приформовка, стеклопластик; 29 - винт М6Х12, 8 шт.; 30 - полоса защитной решетки 3Х18; 31 - планка 4X20X150, 2 шт.; 32 - штуцер - водозаборник системы охлаждения двигателя; 33 - штуцер вентиляции ротора; 34,35 - фланцы; 36 - ступица спрямляющего аппарата; 37 - лопатка спрямляющего аппарата; 38 - насадка реверсивно-рулевого устройства; 39 - шпилька М8X24; 40 - обтекатель.

Судовые устройства.

Служат для обеспечения необходимых эксплуатационных и навигационных качеств судна. К основным судовым устройствам, которыми оборудуют почти все суда, относятся: рулевое,якорное, швартовное, кранцевое, шлюпочное, грузовое, буксирное, леерное, тентовое и др.

Рулевое и подруливающее устройство.

Рулевое устройство, в состав которого входят руль и привод руля, предназначено для управления судном.

Руль состоит из пера и баллера. Перо - это плоский или двухслойный обтекаемый щит с внутренними подкрепляющими ребрами. Баллер - это стержень, при помощи которого поворачивают перо руля. Различают: обыкновенные рули, балансирные рули, полубалансирные рули.

Рис.12 Рулевое устройство с электрическим приводом:

а - расположение рулевого устройства.

1 - рулевая машина; 2 - рулевой штырь; 3 - полубалансирный руль; 4 - баллер руля.

b - секторная рулевая передача с электрическим приводом.

1 - ручной штурвальный привод (аварийный привод); 2 - румпель; 3 - редуктор;

4 - рулевой сектор; 5 - двигатель; 6 - пружина; 7 - баллер руля;

8 - профильный фигурный руль; 9 - сегмент червячного колеса и тормоза; 10 - червяк.

Рис.13 Рулевое устройство с гидравлическим приводом:

а - схема гидропривода рулевого устройства типа Атлас с телемоторами;

b - поршень гидравлической рулевой машины.

1 - подключение к бортовой сети; 2 - кабельные соединения; 3 - запасная канистра;

4 - рулевой насос; 5 - рулевая колонка с датчиком телемотора; 6 - индикаторный прибор;

7 - приемник телемоторов; 8 - двигатель; 9 - гидравлическая рулевая машина;

10 - баллер руля; 11 - датчик указателя положения руля.

Рис. 7.14. Схема рулевого устройства

1,2- втулки баллера; 3 - компенсирующее кольцо; 4 - упорный подшипник баллера; 5 - бугель; б - масленка; 7 - гельмпортова труба; 8 - резиновое кольцо; 9 - уплотнение ра; 10 - пятка ахтерштевня; 11 - упор; 12 - штырь; 13- облицовка штыря; 14 - втулка бронзовая; 15 - баллер; 16 - перо руля; 17 - рулевая машина

Привод руля состоит из механизмов и устройств, предназначенных для перекладки руля на борт. В их число входят рулевая машина, рулевой привод. Рулевую машину обычно размещают в специальном румпельном отделении. Передача на руль усилий. Развиваемых в рулевой машине, осуществляется с помощью рулевого привода . Различают румпельный, секторный и винтовой приводы.

Привод управления рулевой машины (рулевая передача) служит для передачи команд из рулевой рубки на рулевую машину.

Дополнительные средства управления:

Носовой руль;

Активный руль;

Поворотная насадка;

Подруливающее устройство.

Рулевая машина состоит из следующих основных конструктивных узлов: привода к баллеру (румпель, гидравлические цилиндры, плунжеры, ползуны); насосов постоянной или переменной производительности; электроприводов насосов; аварийного привода; системы управления и масляного трубопровода с ручным насосом, арматурой и баками.

Рис. 17.1. Привод к баллеру руля рулевой машины в четырехцилиндровом

Исполнении

Цилиндры (рис. 17.2) небольших рулевых машин изготовляют цельными, а больших размеров (для упрощения получения заготовки и обработки) - сварными либо собранными из двух частей: цилиндра и донышка.

Рис. 17.2. Цилиндр

Рис. 17.3. Плунжер

Рис. 17.4. Румпель

Основные детали должны обладать высокой прочностью, иметь большую точность взаимного расположения, высокую точность и шероховатость рабочих поверхностей.

Цилиндры, состоящие из двух частей, обрабатывают в следующем порядке. Вначале обрабатывают каждую часть в отдельности с припуском на дальнейшую механическую обработку и торцы под сварку. Чтобы получить высокую точность соосности и параллельности, расточку ведут двух пар цилиндров с проверкой индикатором их установки по поверхности сопряжения с направляющими балками с точностью 0,01 мм. При этом вначале растачивают поверхности первой пары цилиндров, а затем, не изменяя установку шпинделя по вертикали, - второй пары цилиндров одной рулевой машины.

Якорное устройство.

Служит для обеспечения надежной стоянки в море, на рейде и в других местах, удаленных от берега, путем крепления за грунт с помощью якоря и якорной цепи. В его состав входят: якоря (рис.9), якорные цепи (рис.9), якорные машины, якорные клюзы и стопоры.

Рис.9 Якорь, якорная цепь

Якоря различают на становые и вспомогательные .

Основными частями любого якоря являются веретено и рога (лапы).

Якорная цепь служит для крепления якоря к корпусу судна.

Якорными машинами для подъема якоря служат лебедки с горизонтальной осью вращения барабана- брашпили - или с вертикальной осью вращения барабана- шпили.

Рис. 7.13 Схема якорного устройства

1 - якорь; 2 - якорная ниша; 3 - труба якорного клюза; 4 - палубный клюз; 5 - якорная Цепь; б - винтовой стопор; 7 - брашпиль; 8 - труба в цепной ящик; 9 - цепной ящик; 10- зашивка цепного ящика; 11 - привод отдачи коренного конца якорной цепи; 12 - глаголь-гак

Якорно-швартовные шпили бывают одноголовые и двухголовые с вертикальным расположением швартовного барабана и цепной звездочки. Двухпалубные шпили изготовляют в виде отдельных узлов: головки с баллером, привода с редуктором и ручного привода тормоза,- из которых они собираются на стенде и на судне. Однопалубные шпили более компактны - у них отсутствует баллер; все узлы и детали располагаются в одной плоскости, что позволяет изготовлять их в агрегатном виде.

Двухпалубный одноголовый с электрическим приводом якорно-швартовный шпиль (рис. 18.1) включает в себя головку шпиля, состоящую из швартовного барабана 2, надетого на баллер на двух шпонках, и цепную звездочку 3,

.

Рис. 18.1. Якорно-швартовный двухпалубный шпиль с электрическим

приводом

.

Стопоры предназначены для крепления якорных цепей и удержания якоря в клюзе в походном положении.

Швартовное и кранцевое устройства.

Швартовное устройство служит для обеспечения надежной стоянки судна у пирса или около другого плавучего сооружения (судна, бочки).

В состав входят:

-кнехты- стальные или чугунные тумбы для крепления швартовов на судне;

-клюзы- стальные или чугунные отливки с овальным отверстием в фальшборте для направления швартова к швартовному кнехту;

Лебедки (рис.10) или шпили (рис.11) (паровые, электрические, гидравлические)- предназначены для подтягивания судна к пирсу после закрепления на нем швартовов. Лебедки бывают простые и автоматические.

Чтобы предотвратить повреждения борта при швартовке к причалу, особенно при швартовке судов друг к другу в открытом море на волнении, на судах предусматривают кранцевое устройство - мягкие или деревянные подушки, вываливаемые за борт или закрепленные постоянно на борту в местах, наиболее подверженных ударам.

Спасательные средства.

Спасательные средства - это совокупность предусмотренных на судне средств спасания пассажиров и экипажа, включающая:

§ шлюпочное устройство , предназначено для спасения людей в случаи гибели судна, а также для сообщения с берегом и другими судами. В состав входят: спасательные шлюпки (рис.12), плоты, капсулы , рабочие шлюпки, разъездные катера, шлюпбалки ;

§ спасательные плоты ;

§ плавучие приборы и спасательные средства индивидуального пользования.

Рис.12 спасательные шлюпки.

Грузовые устройства.

Предназначены для выполнения погрузочно-разгрузочных работ судовыми средствами. В состав грузовых устройств на сухогрузных судах входят стрелы или краны, закрытия грузовых люков и средства внутритрюмной механизации.

Рис. 23 Грузовые мачты: а) – одиночная; б) – Л-образная; в) – П-образная

Буксирные устройства буксирных судов.

Буксирное устройство , устанавливаемое на буксирных и спасательных судах, предназначено для буксировки несамоходных судов и плавсредств, а также самоходных судов, потерявших возможность двигаться своим ходом.

В состав входят:

Буксирная лебедка,

Гак, или направляющий блок,

Буксирная дуга,

буксирный клюз и ограничители буксирного троса.

Специальные устройства (например, передачи грузов, рыбопромысловые, научно-исследовательские и т.п.).

Арматура судовых трубопроводов служит для пуска и выключения системы, разобщения отдельных ее участков, регулирования количества и давления рабочей среды, изменения направления ее движения. Арматуру разделяют на краны, клапаны, клинкеты , захлопки и заслонки.