Что такое дейдвудное устройство
Схемы дейдвудных устройств
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.
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.
Дейдвудное устройство: подшипники, трубы, сальник
Дейдвудное устройство предназначено для обеспечения водонепроницаемости в районе выхода валопровода из корпуса судна. Оно состоит из дейдвудной трубы, внутри которой находятся подшипники, и уплотнительного устройства, предотвращающего проникновение забортной воды внутрь судна. В дейдвудных подшипниках вращается гребной вал. У двухвинтовых судов обычно устанавливают дополнительные подшипники в кронштейнах гребных валов.
Дейдвудные трубы изготовляют из стали и, реже, из чугуна. Для малых судов трубы делают сварными, для крупных судов среднюю часть трубы сваривают из листа, а привариваемые к ней оконечности отливают из стали. С носовой стороны дейдвудную трубу присоединяют к кормовой водонепроницаемой переборке. Кормовую часть трубы у одновинтовых судов закрепляют в ахтерштевне, у двухвинтовых судов — в мортире.
Дейдвудные подшипники помещают в дейдвудные втулки, которые плотно вставляют внутрь дейдвудной трубы, их можно вынимать при ремонте. Обычно применяют две дейдвудные втулки, причем кормовая втулка имеет большую длину, так как воспринимает большее усилие от массы гребного вала. В качестве антифрикционных материалов для подшипников используют бакаут, древесно-слоистый пластик (лигнофоль), текстолит, резину или баббит.
Бакаут — гваяковое (железное) дерево, растущее в Южной Америке, содержит до 30% смолистых веществ, обладает хорошими антифрикционными свойствами при трении с металлом в воде с температурой до 50° С.
За исключением баббитовых подшипников, смазываемых маслом, смазка подшипников из других материалов осуществляется забортной водой.
На рис. 106 показано дейдвудное устройство крупного одновинтового судна. Дейдвудная труба 9 крепится на шпильках к наварышу 2 кормовой переборки 1 и с другой стороны гайкой 12 — к яблоку ахтерштевня 11. Флор 8 поддерживает трубу в средней части. Бронзовые дейдвудные втулки 5 и 10 крепят стопорами 7. В дейдвудных втулках расположены подшипники 6, набранные из планок бакаута с последующей расточкой. Продольному перемещению планок препятствует бронзовое кольцо 13, укрепленное на фланце кормовой втулки. В носовой части дейдвудной трубы находится дейдвудный сальник, состоящий из колец сальниковой набивки 4 и нажимного фланца 3.
Дейдвудный сальник является весьма ответственным узлом дейдвудного устройства. Сальниковую набивку на плаву заменяют только при наличии специального устройства, предотвращающего поступление воды внутрь судна, или при постановке (водолазом) в зазор между гребным валом и дейдвудным подшипником (со стороны гребного винта) уплотнительных колец.
Для смазки подшипников насосом подводят воду (рис. 107).
При смазке дейдвудных подшипников маслом дейдвудные втулки, обычно чугунные, заливают внутри баббитом и растачивают с необходимым зазором под шейки гребного вала. На рис. 108 показано дейдвудное устройство с баббитовыми подшипниками, которые смазываются маслом. Давление масла в подшипнике должно быть больше, чем давление забортной воды на уровне дейдвуда. Обычно для этого в машинной шахте на высоте трех—пяти метров над грузовой ватерлинией помещают цистерну с маслом, трубопровод которой соединен с дейдвудными подшипниками. Для предотвращения вытекания за борт масла или проникновения забортной воды внутрь дейдвуда между кормовой дейдвудной втулкой и ступицей гребного винта устанавливают сальниковое устройство. В сальнике находятся два нажимных резиновых кольца, которые прижимают вращающееся бронзовое кольцо с торцевой баббитовой заливкой к неподвижному кольцу, закрепленному на фланце кормовой дейдвудной втулки. Для уменьшения отрицательного воздействия электрохимической коррозии предусмотрены протекторы.
В качестве уплотнительного устройства часто применяют сальник Цедерваля, у которого вращающееся кольцо прижимается обоими торцами к двум неподвижным, залитым баббитом кольцам обоймы. Обойма обжимается сальником и имеет возможность только некоторого осевого перемещения. Вращающееся кольцо прикрепляется к ступице гребного винта и состоит из двух колец с распорными пружинами внутри.
В последние годы находит распространение уплотнительное устройство «Симплекс» (рис. 109). В корпусе 1 размещено направляющее кольцо 5 с баббитовой заливкой. Резиновые уплотнительные кольца 3 прикреплены к направляющему кольцу 5 и зажаты в корпусе нажимными кольцами 2 и 8. С помощью пружины 4 обеспечивается плотное прилегание резиновых колец к втулке 7 (из хромистой стали), присоединенной фланцем к ступице гребного винта. Резиновое кольцо 6 защищает основное уплотнение от попадания частиц песка и ила, имеющихся в воде. Через пробку 9 в полость над направляющим кольцом заливают масло. При просадке вала уплотнение не нарушается, так как направляющее кольцо опускается вместе с валом и концы резиновых колец остаются по отношению к валу концентричными. Аналогичное уплотнение, но без защитного резинового кольца, устанавливается и с носовой стороны дейдвудной трубы.
§ 26. Конструкция и назначение дейдвудного устройства
Одним из основных элементов линии валопровода является дейдвудное устройство, общее расположение которого у двухвинтового судна показано на рис. 87. В состав дейдвудного устройства входят: стальная литая дейдвудная труба 7, носовой фланец которой крепится к приварному кольцу 9, установленному на переборке 8, а кормовой конец закрепляется в мортире 5 и фиксируется гайкой 4; носовая и кормовая бронзовые втулки (на рисунке не показаны); дейдвудный (или гребной) вал 6, сальник 10 и нажимная втулка 11 сальника. На рисунке также показаны: гребной винт и гребной вал, кронштейн 2, необходимый для поддержания и центровки гребного вала, кольцо 1 и бронзовая втулка 3 кронштейна.
Рис. 87. Расположение дейдвудного устройства.
Таким образом, дейдвудное устройство является самостоятельным узлом, предназначенным для обеспечения правильного расположения концевого участка линии валопровода (дейдвудного и гребного валов) и водонепроницаемости судна в наиболее узкой его кормовой части. Конструкция широко применяемого на судах дейдвудного устройства показана на рис. 88, а. Носовой фланец дейдвудной трубы 8 крепится фланцем 10 на шпильках к стальному приварышу 9 на кормовой водонепроницаемой переборке.
На кормовом конце трубы имеется кольцевой выступ 6, которым она упирается в торец ахтерштевня (или мортиры) 5 и закрепляется снаружи гайкой 3 со стопорной планкой 4. Бронзовые втулки 7, запрессованные внутрь трубы с ее носового и кормового концов, являются подшипниками дейдвудного (или гребного) вала. Кормовая втулка крепится фланцем 2 при помощи потайных винтов к торцу дейдвудной трубы; обе втулки упираются в ее внутренние заплечики. Внутри втулок крепятся антифрикционные вкладыши 1, набранные из планок, которые ранее изготовляли из твердого дерева — бакаута *. В настоящее время вместо дорогостоящего бакаута применяют вкладыши из древеснослоистого пластика — лигнофоля (поз. 3, рис. 88,6), из текстолита или специальные резино-металлические планки 4 (рис. 88, в) из водостойкой твердой резины, закрепленные во втулке винтами 5. Длина планок в зависимости от размеров втулки составляет 80—400 мм, ширина 60—80 мм и толщина 15—25 мм. Планки 2 имеют скошенные края и раскрепляются специальными металлическими (чаще всего латунными) вставками (поз. 2, рис. 88, а, в). Между планками и гребным валом оставляют зазор не более 4,0—6,0 мм, через который внутрь дейдвудной трубы свободно протекает морская вода, служащая смазкой подшипников дейдвуда.
Рис. 88. Конструкция дейдвудного устройства (а) и дейдвудных втулок (б, в).
Протекание воды внутрь судна предотвращает сальник 11, имеющий специальную сальниковую набивку. Иногда на судах малого водоизмещения применяют дейдвудные втулки, залитые баббитом (белым металлом). В этом случае требуется масляная смазка подшипников дейдвуда и установка специального уплотнения (например, типа «Симплекс») для обеспечения масло- и водонепроницаемости носового конца дейдвудной трубы.
* Бакаут — вечнозеленое дерево, обладающее очень крепкой и смолистой древесиной, тяжелее воды; растет только в Южной Америке.
Что такое дейдвудное устройство
Дейдвудное устройство предназначено для обеспечения водонепроницаемости в районе выхода валопровода из корпуса судна. Оно состоит из дейдвудной трубы, внутри которой находятся подшипники, и уплотнительного устройства, предотвращающего проникновение забортной воды внутрь судна. В дейдвудных подшипниках вращается гребной вал. У двухвинтовых судов обычно устанавливают дополнительные подшипники в кронштейнах гребных валов.
Дейдвудные трубы изготовляют из стали и, реже, из чугуна. Для малых судов трубы делают сварными, для крупных судов среднюю часть трубы сваривают из листа, а привариваемые к ней оконечности отливают из стали. С носовой стороны дейдвудную трубу присоединяют к кормовой водонепроницаемой переборке. Кормовую часть трубы у одновинтовых судов закрепляют в ахтерштевне, у двухвинтовых судов — в мортире.
Дейдвудные подшипники помещают в дейдвудные втулки, которые плотно вставляют внутрь дейдвудной трубы, их можно вынимать при ремонте. Обычно применяют две дейдвудные втулки, причем кормовая втулка имеет большую длину, так как воспринимает большее усилие от массы гребного вала. В качестве антифрикционных материалов для подшипников используют бакаут, древесно-слоистый пластик (лигнофоль), текстолит, резину или баббит.
Бакаут — гваяковое (железное) дерево, растущее в Южной Америке, содержит до 30% смолистых веществ, обладает хорошими антифрикционными свойствами при трении с металлом в воде с температурой до 50° С.
За исключением баббитовых подшипников, смазываемых маслом, смазка подшипников из других материалов осуществляется забортной водой.
На рис. 106 показано дейдвудное устройство крупного одновинтового судна. Дейдвудная труба 9 крепится на шпильках к наварышу 2 кормовой переборки 1 и с другой стороны гайкой 12 — к яблоку ахтерштевня 11. Флор 8 поддерживает трубу в средней части. Бронзовые дейдвудные втулки 5 и 10 крепят стопорами 7. В дейдвудных втулках расположены подшипники 6, набранные из планок бакаута с последующей расточкой. Продольному перемещению планок препятствует бронзовое кольцо 13, укрепленное на фланце кормовой втулки. В носовой части дейдвудной трубы находится дейдвудный сальник, состоящий из колец сальниковой набивки 4 и нажимного фланца 3.
Дейдвудный сальник является весьма ответственным узлом дейдвудного устройства. Сальниковую набивку на плаву заменяют только при наличии специального устройства, предотвращающего поступление воды внутрь судна, или при постановке (водолазом) в зазор между гребным валом и дейдвудным подшипником (со стороны гребного винта) уплотнительных колец.
Для смазки подшипников насосом подводят воду (рис. 107).
При смазке дейдвудных подшипников маслом дейдвудные втулки, обычно чугунные, заливают внутри баббитом и растачивают с необходимым зазором под шейки гребного вала. На рис. 108 показано дейдвудное устройство с баббитовыми подшипниками, которые смазываются маслом. Давление масла в подшипнике должно быть больше, чем давление забортной воды на уровне дейдвуда. Обычно для этого в машинной шахте на высоте трех—пяти метров над грузовой ватерлинией помещают цистерну с маслом, трубопровод которой соединен с дейдвудными подшипниками. Для предотвращения вытекания за борт масла или проникновения забортной воды внутрь дейдвуда между кормовой дейдвудной втулкой и ступицей гребного винта устанавливают сальниковое устройство. В сальнике находятся два нажимных резиновых кольца, которые прижимают вращающееся бронзовое кольцо с торцевой баббитовой заливкой к неподвижному кольцу, закрепленному на фланце кормовой дейдвудной втулки. Для уменьшения отрицательного воздействия электрохимической коррозии предусмотрены протекторы.
В качестве уплотнительного устройства часто применяют сальник Цедерваля, у которого вращающееся кольцо прижимается обоими торцами к двум неподвижным, залитым баббитом кольцам обоймы. Обойма обжимается сальником и имеет возможность только некоторого осевого перемещения. Вращающееся кольцо прикрепляется к ступице гребного винта и состоит из двух колец с распорными пружинами внутри.
В последние годы находит распространение уплотнительное устройство «Симплекс» (рис. 109). В корпусе 1 размещено направляющее кольцо 5 с баббитовой заливкой. Резиновые уплотнительные кольца 3 прикреплены к направляющему кольцу 5 и зажаты в корпусе нажимными кольцами 2 и 8. С помощью пружины 4 обеспечивается плотное прилегание резиновых колец к втулке 7 (из хромистой стали), присоединенной фланцем к ступице гребного винта. Резиновое кольцо 6 защищает основное уплотнение от попадания частиц песка и ила, имеющихся в воде. Через пробку 9 в полость над направляющим кольцом заливают масло. При просадке вала уплотнение не нарушается, так как направляющее кольцо опускается вместе с валом и концы резиновых колец остаются по отношению к валу концентричными. Аналогичное уплотнение, но без защитного резинового кольца, устанавливается и с носовой стороны дейдвудной трубы.
