轴系制动在船舶中的意义:减少磨损,提高操纵性

国际金属加工网 2019年07月04日

采用螺旋桨推进的船舶,是如何在水中航行的呢?其工作原理是主机输出的扭矩经齿轮箱减速放大后(也有无齿轮箱的直接传动形式),再由传动轴把扭矩传递给艉部的螺旋桨使其转动起来。转动的螺旋桨桨叶拨水向后(使水具有一定的速度),而自身受到水流的反作用力,其推力通过螺旋桨轴和推力轴承传递到船体上,推动船舶前进。

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水面舰艇航行

同理,我们假设未工作状态下的螺旋桨处在一个具有一定流速的水流中,水流则相对它具有一定的速度。此时,具有一定速度的水流冲击桨叶,当速度达到一定时,则可以推动螺旋桨转动。这个就有点类似风力发电设备和风扇的关系了。根据螺旋桨的驱动关系,反之螺旋桨的转动也可以经螺旋桨轴带动整个轴系转动。那么这种反向的驱动是否对轴系有危害?实际船舶上又有何措施防范?在这里也就引出了今天的主题——轴系制动在船舶中的意义。

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风力发电

轴系制动在船舶中的意义

轴系自转的危害:

当船舶在停泊时(内河湍急的航道会更加明显);或者在一些多轴系的船舶中的某一个主机停机或损坏时(尤其是军用舰艇);以及船舶在被拖带状态时,水流都可能会冲击已停止工作的螺旋桨桨叶,造成螺旋桨带动整个轴系转动,而这种转动在润滑系统没有正常工作时很容易造成轴系不必要磨损。同时,对于一些没有离合器的轴系来说,螺旋桨还可能会直接带动主机转动,而主机的被迫转动同样也是在润滑系统没有正常工作的状态下,这样很容易造成主机的不必要磨损甚至损坏。另外这种转动还会造成主机的维护保养困难。(注:海上的大型单机单桨船舶可以不考虑这个问题)

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船舶轴系

轴系制动的必要性:

为了减少船舶在停泊时,或者某一个主机停机或损坏时,以及被拖带状态时,因水流作用造成整个轴系不必要的磨损,可以在整个轴系中引入一种制动装置,即“轴系制动器”。除此之外,对于一些采用牙嵌离合器的船舶在结合时,也必须要对轴系进行制动,所以对于这类船舶也要设置“轴系制动器”。当然,“轴系制动器”并不是船舶上的必备装置,所以并不是所有船上都有,这点还是要明确的。

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船舶轴系

轴系制动对操纵性的影响:

优良的操纵性能对于水面舰艇在躲避打击、规避风险、提高生存能力具有很大的意义。为此,不少水面舰艇采用了双桨或者多桨加可调螺距螺旋桨的组合。但是对于没有可调螺距螺旋桨的军用舰艇来说,则可以通过“轴系制动器”来提高船舶的操作性能。如当船舶遇到紧急情况需要倒车时,可以通过“轴系制动器”让整个轴系更快的停止转动,然后再让主机倒转或者齿轮箱挂入“倒挡”,那样既能减少船舶的倒车时间,也能保护主机和齿轮箱。

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水面舰艇高速机动

轴系制动器的形式

“轴系制动器”就是用来制止轴系有可能产生旋转运动的趋势,使船舶轴系保持静止。最常见的就是“抱箍式”和“气胎式”。下图为“抱箍式轴系制动器”的结构形式,多用于小船上。(注:“轴系制动器”采用的是传动轴联轴器法兰的外圆作为制动盘,这样既能提高制动力矩又能保护主轴。)

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抱箍式轴系制动器


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