5.4 Эксплуатационная надежность элементов гребного вала (валопровод, дейдвудное устройство, гребной винт).

5.4.1 Надежность водопровода и дейдвудных устройств

Поскольку валопровод является важнейшей частью энергетического комплекса судна - его надёжность весьма важна в повседневной эксплуатации. Отказ валопровода может привести к серьёзным последствиям (остановка судна в море, затраты на его буксировку в порт) вплоть до гибели судна. Валопровод постоянно подвержен воздействию внешних нагрузок:

- крутящий момент от ГД;

- упор гребного винта;

- вес гребного винта, валов и деталей прикреплённых к ним. На валопровод воздействуют и другие нагрузки:

- гидродинамические силы при работе гребных винтов (ГВ);

- неуравновешенность ГВ;

- остаточные деформации корпуса судна;

- расцентровка частей валопровода;

- волнение моря;

- колебания (продольные, поперечные, крутильные)

- удары лопастей ГВ о лёд.

В последнее время возрастает число отказов гребных валов в связи с увеличением массы и размеров ГВ (увеличение тоннажности судов). Наибольшее количество отказов приходится на гребные валы и вкладыши дейдвудных подшипников. Данные Бюро «Веритас» - 25% отказов приходится на гребные валы диаметром более 400 мм. Для гребных валов характерен и низкий ресурс (38% валов имеют срок службы до трех лет, 13% работают без замены от 9 до 12 лет).

Причины низкой надёжности валопроводов и дейдвудных устройств:

1. Снижение прочности гребных валов в местах концентраций напряжений и появление усталостных трещин в результате воздействия переменных гидродинамических усилий.

2. Электрохимическая коррозия незащищённых гребных валов (снижается усталостная прочность и происходит разрушение вала).

3. Дополнительные напряжения, связанные с изменением условия работы опор (интенсивный износ дейдвудных подшипников, упругая деформация

корпуса судна).

4. Крутильные колебания и вибрация валопровода.

5 Неудовлетворительная уравновешенность ГД и ГВ.

6 Продольные колебания коленвалов и валопроводов.

Наиболее уязвимые части валопровода - вкладыши рамовых подшипников.

Оценка технического состояния валопроводов и дейдвудных устройств тесно

связана с изучением характерных отказов элементов валовой линии и выявления

причин их возникновения. Следовательно, поиск причин отказов с в настоящее

время(1).

5.4.2 Надёжность гв

ГВ - важнейший элемент судна. Его отказ приводит к выходу из действия судна вцелом.

Основные виды отказов ВФШ:

- коррозионно-усталостные трещины и изломы;

- кавитационно-эрозионные износы поверхностей лопастей;

- химическая и электрохимическая эрозия;

- поломки и остаточные пластические деформации из-за импульсных нагрузок;

- остаточные деформации и хрупкие изломы из-за повышенных гидродинамических нагрузок;

- повреждения деталей фланцевых соединений винтов со съёмными лопастями;

Причины отказов:

дефекты проектирования (ошибки при оценке показателей прочности, ошибки при выборе материала)

дефекты технологии производства (ошибки в технологическом изготовлении на первоначальной стадии производства, отклонения от технологических режимов)

неправильная техническая эксплуатация (нарушение правил технической эксплуатации)

По характеру появления различают постоянные и внезапные отказы.

Гребной винт в реальных условиях ТЭ работает как неремонтируемое изделие в прерывистом регулярном режиме, а его отказы обычно происходят в море и далеко от ремонтных баз. В этом случае возрастает роль планового ремонтно-профилактического обслуживания, которое может регулярно проводиться в периоды докования. Их можно рассматривать как причину прерывистого регулярного характера ТЭ винта.

Другая из особенностей гребных винтов с позиций их объектов надежности - они эксплуатируются до предельного состояния, которое для цельнолитых конструкций наступает при: поломке большей части лопасти или больших ее остаточных деформациях; достижении заданной наработки или окончании заданного срока службы. Следует отметить, что предельное состояние винтов наступает обычно при окончании срока службы судна.

Для ВФШ в качестве основных показателей надёжности используют: вероятность безотказной работы Р(t_p) в течении периода t_p

- ресурс t_pec или срок службы t_eл

Поскольку, отказы ГВ возникают внезапно, в открытом море - они

представляют серьёзную угрозу безопасности плавания судна. Значит, в период

| докованиями судна ГВ должны обладать высокой степенью надёжности (быть, практически, безотказными).

Основными задачами по обеспечению надёжности ГВ являются - выбор и нормирования показателей надёжности, разработка методов оценки показателей надёжности, разработка системы мероприятий по контролю, поддержанию и повышению надёжности.

Значительно ухудшает эксплуатационные качества винтов кавитация (процесс парообразования на поверхности лопасти), а также процессы химической и электрохимической эрозии. Методы предотвращения -использование катодной защиты, подбор материала ГВ (1).