Ремонт водометных движительно-рулевых комплексов
Повреждения и износы движительно-рулевых комплексов
В движительно-рулевые комплексы скоростных судов входят водометные движители, реверсивно-рулевое и дейдвудное устройства, гребные валы. Схема водометных движителей, состоящих из гребных винтов (роторов), спрямляющего аппарата, водовода и защитной решетки на входе воды, показана на рисунке 5.1. Водовод движителей неразъемный, может быть выполнен из различных материалов: малоуглеродистых сталей (теплоход «Заря»), алюминиевых сплавов (теплоход «Зарница») и нержавеющей стали (теплоход «Буревестник»).
Рисунок 5.1 – Схемы водометных движителей: а – теплохода «Заря»; б – СВП «Зарница»; в – СПК «Буревестник»
У СВП водозаборник с защитной решеткой съемный. Он крепится к всасывающему участку водовода на шпильках. Это облегчает замену и ремонт защитной решетки, подвергающейся частым повреждениям.
Во всех движительных комплексах гребные винты устанавливают с очень малыми зазорами между кромками лопастей и внутренней поверхностью обечаек. В период эксплуатации, вследствие абразивного и кавитационного износов, зазор увеличивается и становится неравномерным, что ухудшает пропульсивные качества водомета.
На стенки обечайки при прохождении вблизи ее периферии лопасти гребного винта периодически воздействуют кавитационные удары, вызываемые щелевой кавитацией и замыканием кавитационных каверн на засасывающей поверхности лопасти.
В зоне пульсирующих кавитационных каверн абразивные частицы получают дополнительные ускорения и с большей силой бомбардируют поверхности обечайки. Крупные частицы, попав в зазор между лопастью винта и обечайкой, разрушаются, образуя острые обломки. Они оставляют глубокие царапины на поверхности обечайки.
Зазор между лопастью и обечайкой постоянно меняется вследствие расцентровки гребного вала, износа его шейки и кормового подшипника дейдвуда. Чаше всего происходят проседание гребного винта и уменьшение зазора между лопастью и обечайкой в нижней части.
Изменение зазора может быть обусловлено также колебаниями гребного вала в результате механической и гидродинамической неуравновешенностей гребного винта, вызванных несовершенством метода статической балансировки и обмеров гребных винтов при ремонте и изготовлении. В результате указанных причин возможно касание лопастью винта стенки обе чайки. Это приведет к более интенсивному износу контактирующих поверхностей, деформированию и упрочнению поверхностного слоя стенки.
По данным обследований, обечайки теплоходов типа «Заря» подвержены эрозионным разрушениям уже через несколько часов работы. Через 1000 – 1200 ч работы глубина эрозионной раковины может достигать 1 – 2 мм. Разрушения чаще всего наблюдаются в нижней части обечайки. Они представляют собой сложные изъязвленные поверхности с резко выделяющимися местными очагами усиленной эрозии.
В процессе эксплуатации водометных движительно-рулевых комплексов встречаются усталостные повреждения водометных труб и корпусных конструкций, возникающие вследствие вибрации. Большое влияние на развитие вибрации оказывают не только недостаточно тщательная центровка валовой линии и балансировка гребных винтов, но и качество выполнения водометного комплекса.
Усталостные трещины обнаруживают на различных участках водоводов и, в особенности, в сварных швах и околошовных зонах. Так, на теплоходах типа «Заря» трещины появляются в районе приварки лап кронштейна к стенке водовода. Протяженность их достигает более 100 мм.
Замечено, что некоторыми ремонтными базами допускались к установке на суда винты с погнутыми и невыправленными лопастями, что приводило к повышенной вибрации водометов и резкому росту напряжений в кронштейнах дейдвудной трубы, После непродолжительной работы с такими винтами суда приходилось ставить на ремонт из-за усталостных разрушений кронштейнов, водометной трубы и других конструкций.
Однако наблюдаются случаи появления трещин и после замены винта более качественным в отношении геометрии лопастей, т. е. при низких напряжениях в конструкции. Это говорит о том, что на судах, работавших длительное время с повышенной вибрацией, идет процесс накопления усталостных микро и макро повреждений. При ремонте таких судов требуется не только устранять причины вибрации водометного комплекса, но и подкреплять или усиливать его конструкции.
Особое внимание при ремонте должно быть уделено контролю движительного комплекса на отсутствие вибрации. Так, например, для теплоходов «Заря» и «Зарница» контроль следует выполнять при частоте вращения вала соответственно 1600 и 1450 об/мин как при сдаче их после ремонта в эксплуатацию, так и перед постановкой на межнавигационный ремонт. При этом испытания нужно проводить с гребным винтом, тщательно проверенным на отсутствие разношаговости и погнутости лопастей.
К основным повреждениям защитной решетки водозаборника относят обрывы и деформации защитных полос, отрыв решетки от корпуса и др. Причиной этих повреждений является попадание крупных камней, затонувших бревен и т. п. в приемную воронку движителя.
Нижняя часть решетки может получить повреждения при снятии судна с мели или движении через перекаты с минимальным запасом воды под днищем. Часть камней, увлекаемых судном, проходит через решетку и застревает в ней, приводя к местным деформациям полос. Выступы крупных камней в ложе реки ударяют в полосы решетки, сильно их деформируя и срывая с места. Такие же повреждения возникают от ударов бревен при заклинивании последних между защитными полосами. При значительных ударах происходит обрыв решетки в местах ее крепления к корпусу судна.
При прохождении через движитель потока с большим содержанием абразивных частиц появляется значительный износ у реверсивно-рулевого устройства. При ремонте приходится заменять отдельные детали и узлы или все устройство.
Абразивному износу особенно интенсивно подвергаются нижние подшипниковые узлы руля и заслонок, так как они не имеют специальной защиты от попадания к трущимся поверхностям абразивных частиц.