СЭУ, Модуль 2.3., Чистяков А.Ю., 29.10.10

Судовые энергетические установки

Модуль 2.3

2.3.1. Специальные устройства, механизмы и вспомогательное оборудование валопровода

Специальными устройствами валопроводов являются валоповоротное, тормозное и стопор­ное. Два последних устанавливают в случае применения несамотормозного валоповоротного устройства, а также по требованию заказчика.

Эти устройства должны обеспечивать стопорение валопровода на максимально возможном ходу судна во время парциальной работы ГД многовальной установки, а также при буксировке судна со скоростью до 10 уз. Стопорение валопровода должно происхо­дить на режиме «Стоп».

Выбор типа тормозного устройства определяется диаметром фланца вала и значением вращающего момента, развиваемого застопоренным гребным винтом.

Валоповоротное устройство предназначено также для прово­рачивания валопровода на стоянках (рис. 2.3.1). Это устройство устанавливают на валопроводе в случае отсутствия его в составе ГД или главной передачи (например, при электродвижении) и размещают между ГУП и ГД или главной передачи. Частота вра­щения при проворачивании составляет 0,3—1,0 об/с, валоповоротный механизм приводится в действие асинхронными электро­двигателями переменного тока. На малотоннажных судах применяются механизмы с ручным приводом с частотой не менее 0,05 об/с. Валоповоротное устройство одновременно используется для проворачивания ГД. Перед пуском установки устройство от­ключают и стопорят. Во избежание пуска ГД при включенном валоповоротном устройстве оно снабжено соответствующей бло­кировкой.

Рис. 2.3.1. Схема валоповоротного устройства, встроенного в редуктор ГТЗА

1 – фланец промежуточного вала; 2, 3 – 2-я и 1-я ступени зубчатой передачи ТВД; 4, 5 – 2-я и 1-я ступени червячной передачи; 6 – асинхронный реверсивный электродвигатель

Тормозное устройство (рис. 2.3.2.) представляет собой простую бугельную конструкцию, надежную и удобную в эксплуатации, работающую по принципу сухого механического трения. Тормоз размещен на фланцевом соединении гребного или дейдвудного вала с промежуточным. Для обеспечения большого тормозного момента фланцы, используемые в качестве тормозного диска, имеют увеличенный диаметр по сравнению с фланцами других соединений того же валопровода.

Рис. 2.3.2. Тормозное устройство

1 – гайка тяги; 2 – тяга; 3,5 – штыри тяги и бугеля;

4, 8 – бугели с головкой для штыря и тяги;

6 – фундамент; 7 – фрикционные колодки

Защита от электрохимической коррозии стальных поверхностей корпуса судна и пера руля в районе расположения гребного вала, а также гребного винта, металлической защитной обшивки греб­ного вала и поверхностей дейдвудной трубы достигается установкой протекторов. В зависимости от места расположения цинковые и алюминиево-магниевые протекторы выполняют в виде двух полу­колец или отдельных элементов. Первые закрепляют на защитном кожухе дейдвудной трубы, вторые — так же или на гайках трубы. Протекторы обоих типов можно устанавливать в районе яблока ахтерштевня.

К системе электрохимической защиты валопровод подключа­ется с помощью токосъемного устройства (рис. 2.3.3.), предназна­ченного для замыкания вращающихся элементов валопровода на корпус судна и размещаемого на кормовом промежуточном валу.

Рис. 2.3.3. Токосъемное устройство

1 – вал; 2 – токосъемное кольцо; 3 – токосъемные щетки; 4 – щеткодержатели; 5 – заземление

На судне с двумя гребными валами или более следует преду­сматривать устройства, препятствующие в случае поломки вы­ходу гребного вала из дейдвудного сальника, либо другие устрой­ства, предотвращающие затопление МО в случае потери гребного вала.

Ограничительное устройство, препятствующее выходу греб­ного вала из дейдвудного сальника, показано на рис. 2.3.4. Оно состоит из двух частей, образующих массивное кольцо, диаметр которого больше, чем диаметр вала. Устройство устанавливают на носовом конце гребного (или дейдвудного) вала за фланце­вым или другим соединением.

Рис. 2.3.4. Ограничительное устройство

1 – части устройства; 2 – вал; 3 - крепеж

С целью увеличения инерции гребных винтов и сглаживания пиков вращающих моментов на ледоколах и судах активного ле­дового плавания между промежуточными валами валопровода можно устанавливать маховики.

Гребные винты с регулируемым шагом (ВРШ) в зависимости от типа силового органа для поворота лопастей — механизмы изменения шага (МИШ) бывают гидравлическими, электромеханическими, механическими и ручными. Большинство ВРШ имеет гидравлический МИШ, механический и ручной приводы применяют только для винтов малой мощности. Механизм изменения шага может быть установлен на линии вало­провода внутри судна или в ступице винта. Для ВРШ с гидрав­лическим МИШ поршень и цилиндр чаще всего располагают на линии валопровода внутри судна (рис. 2.3.5.). Гребной вал имеет максимальный диаметр 940, минимальный 850 мм, максимальный диаметр расточки полости составляет 600, минимальный 475 мм.

Рис. 2.3.5. Валопровод с ВРШ:

1 - осенесимметричная насадка; 2 — ВРШ;

3 — дейдвудное устройство с уплотнениями типа «Симплекс-компакт»; 4 — маслобукса; 5 — гребной вал; 6 — опорный подшипник; 7 — соединительная полумуфта; 8 — МИШ; 9 — маслобукса МИШ;

10 — промежуточный вал; 11— упорный вал;

12 — упорный подшипник; 13 — муфта;

14 — ГТЗА

ВРШ обычно применяют на судах с высокой маневренностью (буксиры, паромы, траулеры и др.) или в многомашинных уста­новках для использования полной мощности. В последнее время их стали устанавливать на ледоколах, где с целью увеличения махового момента на валопроводах ставят ледовый маховик.

Смазка, охлаждение и прокачка неметаллических дейдвудных подшипников осуществляются подачей забортной воды в дейдвудную трубу от насоса системы охлаждения ГД с последующим сливом за борт (рис. 2.3.6.).

Рис. 2.3.6. Схема системы смазки, охлаждения и прокачки подшипников дейдвудного устройства и охлаждения опорных подшипников промежу­точных валов:

1 — гребной вал; 2 — дейдвудная труба;

3 — дейдвудные подшипники; 4 — под­шипники валов; 5 — подо­греватель; 6 — ГД

Вода подводится к трубе через водораспределительное кольцо с целью равномерного распределения воды по всему сечению трубы и предотвращения вихреобразования. В зимнее время трубу прокачивают подогретой водой либо обогревают паром или водой, залитой в ахтерпик. Для судов, работающих на мелководье, в систему вводят фильтр грубой очистки и циклонный сепаратор, улавливающие взвешенные в воде абразивные частицы. Опорные подшипники промежуточных валов прокачивают индивидуально. Подшипник гребного вала охлаждается и смазывается забортной водой, поступающей из дейдвудной трубы, если есть кожух между мортирой и кронштейном, а если его нет, то — естественным протоком или подводом по трубам.

Рис. 2.3.7. Схема системы масляной смазки дейдвудного устройства с уплотнениями «Симплекс-компакт»:

1 – дейдвудное устройство; 2 – напорные цистерны;

3 – фонарь; 4 – охладитель; 5 – фильтр; 6 – насос;

7 – стояночная цистерна

Смазку металлических дейдвудных подшипников уплотнений типа «Симплекс-компакт» выполняют с естественной и принудительной циркуляцией масла, постоянство давления которого обес­печивается напорными цистернами. Система принудительной циркуляции масла применяется при окружной скорости гребного вала более 5 м/с и статическом давлении масла в трубе более 0,08 МПа или когда температура масла в МО больше 40 °С. При плава­нии судна в балласте повышается давление масла на манжеты в кормовом уплотнении, что приводит к их преждевременному старению. Поэтому при разнице между осью валопровода и гру­зовой ватерлинией более 14 м применяют две цистерны (рис. 2.3.7.), располо­женные соответственно на 3 м выше гру­зовой А и балластной Б ватерлиний.

Контрольно-измерительные приборы валопровода предназначены для заме­ров: частоты вращения (тахометрами); температуры элементов валопровода (термометрами сопротивления и обыч­ными); просадки гребного и промежу­точного валов (микрометрами); передаваемого вращающего момента (торсиометрами, динамометрами).

Для турбинных установок вследствие постоянства вращающего момента на установившемся режиме мощность ГД определяется с высокой степенью точности измерением угла закручивания вало­провода. С этой целью используются, торсиометры, которые по принципу ра­боты бывают механическими, световыми, оптическими, электрическими и акусти­ческими.