Судовые гребные валы и промежуточные валы: обработка

Судовые гребные и промежуточные валы являются ключевыми компонентами судовой пропульсивной системы, используемыми для передачи мощности от главного двигателя (двигателя) к гребному винту, приводящему судно в движение.

1. Судовой гребной вал

Гребной вал - это вал в судовой пропульсивной системе, который напрямую соединяется с гребным винтом, расположен в кормовой части судна и отвечает за передачу мощности от промежуточного вала или главного двигателя к гребному винту, приводящему судно в движение.

Функции

• Передача мощности: передача вращательной мощности от промежуточного вала или редуктора к гребному винту.
• Выдерживание нагрузки: выдерживание тяги, крутящего момента гребного винта, а также вибраций и ударов во время плавания судна.
• Герметизация и смазка: предотвращение попадания морской воды в корпус судна с помощью уплотнительных устройств гребного вала (например, сальников или водяных уплотнений), а также снижение трения с помощью системы смазки.

Особенности конструкции и структуры

• Структура:
  • Обычно это длинный цилиндрический вал, длина которого зависит от размера судна (от нескольких метров до десятков метров).
  • Один конец соединен с гребным винтом, а другой - с промежуточным валом или редуктором через муфту.
  • Часто оснащен дейдвудной трубой (Stern Tube), внутри которой находятся подшипники (обычно смазываемые маслом или водой), поддерживающие вращение вала.
• Уплотнение гребного вала:
  • Масляная смазка: использование сальников и сальниковых набивок для предотвращения проникновения морской воды.
  • Водяная смазка: использование износостойких материалов (таких как резина или композитные материалы), подходящих для экологических требований.
• Подшипники: внутри дейдвудной трубы обычно находятся передний и задний подшипники гребного вала, изготовленные из баббита, медного сплава или полимерных композитных материалов.
• Размеры: диаметр рассчитывается в зависимости от мощности главного двигателя и нагрузки гребного винта, обычно в диапазоне 50 мм ~ 500 мм.

Материалы

• Кованая сталь (например, 35CrMo, 40CrNiMo): высокая прочность (предел прочности на разрыв ≥ 600 МПа), высокая ударная вязкость, подходит для крупных судов.
• Нержавеющая сталь (например, 316L, 17-4PH): устойчива к коррозии, подходит для длительного воздействия морской воды.
• Обработка поверхности: открытые части гребного вала часто хромируются или покрываются антикоррозийным слоем, а втулки (Sleeve) могут быть изготовлены из медного сплава или нержавеющей стали для защиты от коррозии.

Сценарии применения

• Коммерческие суда (например, балкеры, танкеры, контейнеровозы).
• Военные корабли, рыболовные суда, яхты и т. д.
• Специальные суда (например, подводные лодки, научно-исследовательские суда), требующие более точной конструкции гребного вала.

2. Судовой промежуточный вал

Промежуточный вал - это трансмиссионный вал, соединяющий главный двигатель (или редуктор) с гребным валом, расположенный в машинном отделении судна и отвечающий за передачу мощности главного двигателя на гребной вал.

Функции

• Передача мощности: передача вращательной силы от главного двигателя или редуктора к гребному валу, приводящему в движение гребной винт.
• Виброизоляция и центровка: поглощение вибраций с помощью муфт и промежуточных подшипников, обеспечивающих плавную передачу мощности.
• Регулировка длины: в зависимости от компоновки машинного отделения промежуточный вал может состоять из нескольких секций, соединенных фланцами или муфтами.

Особенности конструкции и структуры

• Структура:
  • Состоит из одной или нескольких секций цилиндрического вала, длина которого зависит от расстояния от машинного отделения до гребного вала (от нескольких метров до десятков метров).
  • Соединяется с главным двигателем, редуктором и гребным валом с помощью фланцев, муфт или шпоночных пазов.
  • Оснащен промежуточными подшипниками (обычно подшипниками скольжения или роликовыми подшипниками), поддерживающими вращение вала.
• Требования к центровке: промежуточный вал должен быть точно отцентрирован (отклонение <0,05 мм/м), чтобы избежать вибраций и преждевременного износа подшипников.
• Муфты: обычно используются эластичные муфты (например, резиновые или стальные пружинные) для поглощения вибраций главного двигателя и защиты валопровода.
• Размеры: диаметр зависит от мощности главного двигателя (от нескольких десятков миллиметров до нескольких сотен миллиметров), обычно немного меньше, чем у гребного вала.

Материалы

• Кованая сталь (например, 40Cr, 42CrMo): высокая прочность, высокая ударная вязкость, подходит для судов с высокой мощностью.
• Легированная сталь (например, 35CrNiMo): используется в условиях высоких нагрузок, обладает отличной усталостной прочностью.
• Обработка поверхности: полировка или хромирование поверхности вала для снижения трения; для подшипниковых опор могут использоваться медные сплавы или баббит.

Сценарии применения

• Крупные суда: промежуточный вал необходим, когда расстояние между главным двигателем и гребным валом велико (например, балкеры, танкеры).
• Средние и малые суда: если главный двигатель расположен близко к гребному валу, промежуточный вал можно опустить и подключить непосредственно к гребному валу.
• Многовальные суда: например, суда с двумя гребными винтами, каждая пропульсивная система требует независимого промежуточного вала.

3. Связь между гребным и промежуточным валом

• Цепь передачи мощности: главный двигатель → промежуточный вал (если есть) → гребной вал → гребной винт, образующие полную пропульсивную систему.
• Совместное проектирование:
  • Диаметр, материалы и подшипники обоих должны быть спроектированы единообразно, чтобы обеспечить эффективность передачи мощности и стабильность системы.
  • Гребной вал непосредственно подвергается воздействию морской воды и требует более сильных мер защиты от коррозии; для промежуточного вала, находящегося в машинном отделении, основное внимание уделяется центровке и виброизоляции.
• Установка и калибровка: при установке необходимо использовать лазерный центровщик или индикатор часового типа, чтобы обеспечить отклонение валопровода <0,05 мм/м, чтобы предотвратить вибрацию и износ.