ЛекціЯ № 3

Тема: Валопровід корабля

1. Валопровід і його основні елементи.

2. Вали валопроводу.

3. Сполучні муфти.

4. Сальники.

5. Підшипники.

Навчальна література:

1. В.Д. Колосов и др. Корабельные ДЭУ: Учебное пособие. -Л.: ЛВВМИУ, 1993, гл. 1. §§1.1 - 1.4.

2. Г.М. Хуршудян и др. «Корабельные ДЭУ и основы их общего проектирования». Л.: 1980. гл. 1. §§1.11.4.

3. Ребров Б.В. Корабельные газотурбинные и дизель - газотурбинные энергетические установки, ч.1. Л. 1970.

4. Ермолаев А.Н. и др. Корабельные энергетические установки с двигателями внутреннего сгорания и их боевое использование, М. 1963.

5. В.П.Кузин, в.И.Никольский „Корабли вмф ссср. 1945 – 1991”. Имо. С-Петербург.-1996. Вступ

Головний двигун корабельної ГЕУ розвиває певну потужність для обертання гребного гвинта. Передача цієї потужності безпосередньо здійснюється через корабельний валопровід. Крім цього до складу валопроводу входять пристрої, що дозволяють відключати гребний гвинт від головного двигуна. На даний момент часу валопроводи кораблів ВМС ЗСУ обладнані конструктивними елементами 50 ÷ 60 років минулого століття, які відрізняються в порівнянні із сучасними конструкціями відносною складністю та труднощами технічного обслуговування. Тому актуальність лекції полягає у вивченні морально застарілих, але досить надійних наявних на даний момент в експлуатації валопроводів. Гарне знання будови та особливостей експлуатації дозволить інженер-механіку використовувати їх з максимальною ефективністю.

1. Валопровід і його основні елементи

Система валів, з'єднаних між собою, а також із двигуном і рушієм, називається лінією вала або валопроводом. Корабельний валопровід призначений для передачі гребному гвинту крутного моменту, що розвивається головним двигуном (або декількома двигунами), а також для сприйняття упору, створюваного гребним гвинтом при його обертанні, і передачі його через упорний підшипник корпусу корабля. Іноді, наприклад, у випадку застосування крильчатих рушіїв, призначення валопроводу обмежується тільки передачею крутного моменту.

Рисунок 1. Ухил та віяловість лінії вала.

Залежно від розташування центра диска гребного гвинта та центра кормового фланця двигуна (редуктора) лінія вала може скласти кут α с горизонтальною площиною і кут β с діаметральною площиною (рис. 1).

Кут α називають ухилом, а кут β – віяловістю лінії вала. Величина кутів α і β залежать від конкретних можливостей розміщення гвинтів і двигунів. Звичайно α = 0 ÷ 5 град., а β = 0 ÷ 3 град. Варто мати на увазі, що ухил і віяловість лінії вала зменшують корисний упор гвинта, а отже і силу тяги.

На конструкцію, масу та розміри валопроводу істотний вплив робить тип головних двигунів, їх потужність і число обертів. Основні розміри кожного з ділянок валопроводу визначаються розрахунковим шляхом, виходячи з діючих навантажень. Для зниження ваги механічних втрат у підшипниках, зменшення вартості виготовлення, підвищення надійності та живучості валопровід прагнуть виконати більше простої конструкції і по можливості більше коротким. Довжина валопроводу може досягати більше 100 метрів для великих кораблів (довжина валопроводу фрегата пр. 1135 становить 41,22 м, маса – 11300 кг).

Рисунок 2. Загальне розташування валопроводу фрегата пр. 1135: 1 - обтічник гребного гвинта; 2 - гребний гвинт; 3 - кронштейн; 4 - обтічник кронштейна; 5 - місця установки дейдвудних підшипників; 6, 12, 14 - проміжний вал; 7, 8 - опорний підшипник; 9 - перебірковий сальник; 10 - упорний вал; ГУП – головний упорний підшипник; 11 - ШПМ; 13 - монтажний підшипник із пристосуванням для зрушення вала.

Гребний гвинт закріплений на гребному валу. Гребний вал обертається в підшипниках з водяним змащенням, розташованих у кронштейні та дейдвудной трубі. Для того, щоб через дейдвудную трубу в корпус корабля не надходила забортна вода, вона обладнана дейдвудным сальником. Гребний вал через проміжний вал, встановлений на підшипниках, з'єднується з упорним валом. Через упорний гребінь вала упор, створюваний гребним гвинтом через упорний підшипник, передається корпусу корабля. Носовий кінець упорного вала з'єднаний через роз'єднувальну муфту з валом передачі від двигуна (редуктора). Крім зазначених основних елементів, валопровід має стрічкове гальмо, валоповоротний пристрій, сполучні муфти та перебіркові ущільнення (сальники). Крім того, валопровід звичайно обладнаний системою охолодження, змащення та сигналізації.

Рисунок 3. Загальне розташування валопроводу КУ пр. 1288.4:1 - гребний гвинт; 2 - дейдвудна труба; 3 - гребний вал; 4 - дейдвудне ущільнення «НЕПТУН»; 5, 6 - опорний підшипник; 7 - механізм зміни кроку гребного гвинта; 8 - вал-проставка; 9 - гальмо валопроводу; 10 - кормовий проміжний вал; 11 - первинний перетворювач тахометра; 12 - перебірковий сальник; 13 - пристрій контактний щітковий; 14 - носової проміжний вал.

Валопроводи обертаються в опорних підшипниках. З'єднання валів між собою здійснюється за допомогою сполучних і роз'єднувальних муфт, а також фланцевих з'єднань. У випадку аварійного стану самого валопроводу, його опорних і упорних підшипників, або у випадку аварійного стану головного двигуна застосовуються гальмові пристрої. Для провертання головного двигуна і валопроводу призначений валоповоротний пристрій.

Рисунок 4. Гальмо: 1 - гвинт стяжний; 2 - вісь-гайка; 3 - колодка гальмова; 4 - обмежник; 5 - вісь; 6 - підстава гальма.

Гальмовий пристрій. Гальмо призначене для застопорення валопроводу, коли його обертання за якимись причинами неприпустимо: при виконанні регламентних робіт або поломці дейдвудного сальника, упорного підшипника, гребного гвинта та ін. Зупинки головного двигуна в цьому випадку недостатньо, тому що гребний гвинт буде обертатися в турбінному режимі в потоці води при русі корабля за рахунок роботи іншої автономної групи руху.

Гальмо (рис. 4) працює за рахунок ефекту сухого тертя. У якості гальмового диску звичайно використовується один із фланців сполучної муфти валопроводу. Для кращого використання гальмового моменту доцільно використовувати диск найбільшого діаметру.

Для підвищення ефективності роботи гальма внутрішня поверхня колодок іноді облицьовується фрикційними накладками.

Стопоріння виробляється тільки при нерухливому валопроводі, що можливо при відсутності або незначному ході корабля. Гальмові пристрої розраховується з умови втримання валопроводу від обертання на ходу корабля при швидкості до 10 ÷ 15 вузлів.

Валоповоротний пристрій. До складу кожної автономної групи руху входить валоповоротний пристрій. Валоповоротний пристрій забезпечує провертання головного двигуна і валопроводу з малою частотою для того, щоб переконатися у відсутності перешкод їхньому обертанню перед пуском, а також при виконанні регламентних або ремонтних робіт.

На кораблях застосовують ручний, пневматичний або електричний приводи валоповоротного пристрою. Зусилля, що розвивається приводом, додається до спеціального вінця, що звичайно встановлюється на сполучній муфті.

З метою виключення пуску дизеля при включеному валоповоротним пристрої передбачається необхідне блокування.