2018年,雪龙号在从北极地区开展航行任务的返航途中,推进系统轴承发生故障,我方受邀配合调查故障原因,主要故障现象是:轴承---磨损,并伴有---的温度升高。
(图:雪龙号轴承故障图)
问题分析:
---到船上实地查看轴承后同船上机组人员进行了详细交流。经讨论,对于当前轴承故障,我方初步提出三条可能的故障原因:
(1)未知原因的轴承润滑油泄露;
(2)极低风暴条件下的螺旋桨---载荷激励影响;
(3)冰冲击下的回旋振动诱发动态载荷导致轴承压力过载;
故障定位:
综合上述三点原因,经机组人员确认无漏油现象,故基本上排除了个原因;此外,货运船设计技术培训,在---风暴气候条件下,船舶已经航行了24年,所以第二个原因也被排除。故,由于冰冲击以及回旋振动诱发的动力载荷造成的轴承过载是接下来要重点检查和验证的原因。
(图:雪龙号轴系检测)
解决方案:
为了验证上述轴承故障原因,我们技术团队利用 软件对当前轴系进行了建模和分析。为此,我们研究了该船的原始设计和校中计算文件,以及主机厂商在校中安装期间测量的数据。
通过软件的计算得到一个未预期的事实:雪龙号即使是在正常航运环境下运行,轴承就已存在大约6%的压力过载。通过研究现有的轴系校中计算报告文件,我们注意到,根据轴承历史的计算结果,轴承的安全冗余量很小,几乎很接近限值。
值得注意的是,艉管轴承计算时采用的是逐点模型。我们重新对艉轴管轴承采用用更为---的可扩展支撑模型进行计算后,得出了上述6%的轴承过载量;雪龙号轴系的特点是采用单尾管轴承设计,这使得后面的中间轴承更容易受到来自螺旋桨的外部载荷的影响。
船舶舵系统是船舶的操作系统,主要---船舶保持直
线航行或进行回转运动的设备。船舶舵系安装是船舶建造
中的重要组成部分,舵系安装的优劣直接影响着船舶
的---性能。
1 常见舵系故障及其原因
船舶舵系需要进行修理,多数情况均是在出现海损事
故后,否则一般具有较长的使用期。舵系修理的内容和范
围需要根据实际情况而定,在实际工作中出现的故障主要
包括以下几方面。
1.1 转舵不灵敏,转满舵时间过长
在舵机功能正常下,也存在着舵叶进水使得转舵力矩
增加;舵杆受力过大发生扭曲变形,使各舵承处承受的负
荷不均匀,摩擦阻力变大;或是舵承损坏、舵系安装精度不
足等情况,这就造成了转舵不灵活的现象。
1.2 转舵有异声,并伴有撞击现象
产生此种故障主要是由于舵系统内部各组成部分配
合间隙过大(如舵承与舵杆、舵轴、舵销等)、转舵时舵叶左
右位移量过大,产生碰撞;或是舵承内部滚珠破损,垫圈移
位松动等造成的操舵异常并伴有撞击现象。
1.3 转舵舵角控制不,舵角回归零位
在舵角指示器正常下,仍出现此类问题,可归结为舵
杆扭曲变形过大,舵叶亦随之变形;舵叶安装时舵角未对
准零位。
1.4 操舵异常轻松,航向失控
出现此种现象时,多为发生舵杆折断后,造成舵叶丢
失导致的。若舵杆与舵叶采用法兰连接时,也可能是连接
螺栓脱落造成的。
1.5 舵系振动
虽然舵叶一般安装在螺旋桨的后面,螺旋桨在工作时
会存在振动。但是只要舵系设计合理、安装工艺符合要求,一
般不会产生舵系振动的。因此若产生舵系振动,就要从这两
方面寻找原因。通常为合理的解决方式就是检查舵系安装
工艺的合理性。检查舵系是否安装不正、安装间隙是否过大、
安装部位的主船体刚度、强度是否满足规范的要求等。
在早期的研究中,船体被视为弹性梁,根据装载状态判断船体变形方向,并按照线---估算船体
变形值,这种方法过于简化和粗糙。国外部分船级社通过测量大量实船船体变形数据建立船体变形数据
库,从而为轴系校中提供参考,这种方法在大型散货船和油船的轴系校中计算中应用比较广泛。但是,由
于不同船型的轴系变形趋势并不相同,且对所要研究的大型液化(liquefied natural gas,lng)船
缺少足够的测量样本,因此该方法不具可行性。有些研究者[7]通过建立机舱和艉部有限元模型来求解船体
局部变形,但结果表明船体模型的范围和边界条件对计算结果影响较大,且目前还未对适用于轴系对中船
体变形分析的艉部模型提出一个合适的边界条件。
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