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水冷奇迹:可持续艉轴管轴承技术

2022-08-01 11:09:27 来源:
摘要:此外,润滑过的轴会捕获污染物,基本上将其变成研磨剂。Thordon的当地合作伙伴OceanPowerInternational向造船厂保证,它可以按时交付轴承。Thordon位于安大略省伯灵顿的团队只需要参考舵杆图纸,就铸造了一个具有足够安全裕度的超大尺寸部件。

通过全球化和技术进步,我们比以往任何时候都更紧密地联系在一起,并有更多的机会获得商品、服务和信息。所以很容易忘记,90% 的东西仍然像 500 年前一样旅行。
这种贸易由大约 55,000 艘国际贸易商船进行。无论是普通货物、集装箱还是油轮,每一个都配备一个或多个螺旋桨,驱动船只在水中航行。螺旋桨又通过轴连接到发动机,该轴由各种轴承支撑,以保持其平稳旋转。
 
   

    这些轴承通常需要油脂或油润滑。1950 年代引入了油润滑的艉轴管系统,以帮助控制轴轴承的磨损寿命。该系统的组件之一被称为艉轴管轴承,其主要工作是密封充油的艉轴管,防止油进入大海造成海洋污染。然而事故仍然发生。
 
    渔网、未对准的螺旋桨轴、维护不善的密封件或制造缺陷都可能导致密封件失效。由此造成的油壳损失可能会给船东带来高昂的代价,并导致船员被罚款甚至入狱。油润滑艉轴管系统的开发表面上是为了控制轴承的磨损寿命。但是,如果这些系统根本不需要油怎么办?  
 
水冷轴承
 
    水冷轴承的优点是不需要油润滑或 EAL(环保润滑剂),将污染风险降低到零。当轴高速旋转时,水会形成一个楔子,将轴与轴承材料完全分开,使摩擦系数低于 0.001。这将系统磨损减少到可以忽略不计的程度。
 
    水的比热也是油的两倍。同等重量的水将吸收两倍于润滑油的热量,从而使冷却性能更加优越。通过使用水作为润滑剂,不需要污染密封。如果不需要密封,则可能不需要泵和水箱。这导致更简单的轴承系统和构建阶段的直接成本节约。
 
    艉管轴承设计有一系列纵向延伸的平台和凹槽。当沙子或沙砾等污染物进入系统时,水会将其冲入凹槽中,然后将其冲出。由于这种轴承的材料结构,它避免了螺旋桨轴的划伤,不像金属轴承那样没有弹性。此外,润滑过的轴会捕获污染物,基本上将其变成研磨剂。这将在每次旋转时不断磨损轴。水冷轴承是使用最现代的技术和人类已知的最古老的可持续资源之一开发的。
 
 复合轴承
 
    Thordon Bearings 隶属于 Thompson Gordon 公司,是一家位于安大略省的制造商,专门生产无油无油脂轴承和密封件。该公司使用专有的、无油脂、水润滑的聚合物材料。这种低系数轴承材料有助于减少轴/轴承摩擦并消除粘滑。
Thordon 最近在 24 小时内生产出有史以来最大的舵轴承!
 
    一艘停靠在迪拜干船坞的集装箱船被发现其舵承间隙已达到极限。随着维护期即将结束,船东需要决定是返回干船坞还是使用 Thordon 的水润滑技术更换现有的金属轴承。Thordon 的当地合作伙伴 Ocean Power International 向造船厂保证,它可以按时交付轴承。
 
   

    Thordon 位于安大略省伯灵顿的团队只需要参考舵杆图纸,就铸造了一个具有足够安全裕度的超大尺寸部件。成品尺寸为 1,250 毫米 x 1,050 毫米 x 1,350 毫米,重 2,500 磅。虽然是迄今为止交付的最大轴承,但它仍然比同类青铜轴承轻 7 倍,并且足够轻,以至于当晚它被装载到一架商用客机上。
 
    24 小时后,轴承抵达迪拜,当地团队完成了最终加工,达到了精确的规格。然后使用液氮对该部件进行过冷,使外径缩小 21.93 毫米,从而使轴承易于安装到位。
由此产生的安装比它所取代的青铜轴承具有更高的耐磨性,预期工作寿命增加了一倍。
 
多船合同
 
    水冷轴承的优势与 Thordon 的快速交货时间相结合,促成了与世界上最大的内陆船舶运营商 Maritime Partners 达成的多船协议。十二艘双螺杆推船计划从位于路易斯安那州的 FMT 造船厂交付,其设备包括 RiverTough 尾轴轴承、带褶皱密封件的 ThorPlas-Blue 舵轴承、ThorPlas-Blue 转向连杆衬套、SXL 止推垫圈和 TG100 尾轴密封件。
 
    海事合作伙伴在美国内陆河网络中运营着最现代化、最新型和最环保的船队之一,全力采用 Thordon 的水冷解决方案,以确保可靠运行和零污染风险。
 
木轴承
 
    另一方面是历史上运行时间最长的水冷轴承解决方案:由生石灰制成的木制轴承。
 
    Lignum vitae 已经使用了三个多世纪。它于 1852 年获得了第一项专利。1882 年在 SNAME 中列出。在第一次世界大战中在整个舰队中使用,然后在第二次世界大战中再次使用。它被选用于世界上第一艘核动力潜艇USS Nautilus。世界上速度最快的远洋班轮美国 SS 号在 1952 年处女航中以最快的速度穿越大西洋被授予蓝丝带奖,这一纪录保持至今。  
 
    它的轴承是由木质素制成的。没有其他轴承材料具有 LV 的历史或寿命。因为它是一种完全可再生的资源,所以它有幸成为最环保的解决方案。
 
是什么让它这么好?
 
    Lignum vitae 是所有交易木材中最坚硬的,在 Janka 等级上读数为 4,390 lbf - 相当于铝。它也是所有硬木中密度最大的 6.8 lb/bd ft。与 5.8 lb/bd ft 的乌木相比。其中一棵树需要几个世纪才能成熟。 
 
    它含有天然油脂,具有自润滑性和耐磨性。美国海军的一项研究发现,LV 的摩擦系数是有记录以来最低的。这些油还提供抗腐性,并且作为木材,它不易受到电解损坏。
 
   

    大多数这些特性是其独特的细胞结构的结果。与大多数以纵向图案形成纹理的木材不同,LV 形成为具有 60 度角的纹理的编织矩阵。这就像一个预加载的弹簧。它可以用 100 吨的压力机压缩,几天后会弹回并恢复其形状并具有完美的记忆力。
 
    正是这最后一个特性使其非常适合用于尾管。随着时间的推移,木制轴承与轴一致,基本上是磨合,这是形成最低系数的时候。而且由于轴振动是间隙过大的函数,因此即使轴未对准,该特性也几乎可以完全消除振动。
 
不断发展
 
    Lignum Vitae North America 的创始人 Bob Shortridge 不断突破材料的极限。目前,他的轴承正在接受总部位于加拿大的 HydroTech 的测试,该公司专门从事海洋和水电行业的轴承技术。 
 
    为了开发适用于所有条件的最佳轴承,两人正在针对所有材料类型和设计测试 LV。寻找一种可以在高速下产生最有效的水楔同时在低速下限制磨损的材料是最终目标,而 lignum vitae 的初步结果表明它上升到了顶峰。 
 
    Shortridge 也是一位历史爱好者,长期以来一直对 SS United States 着迷,以及是什么让她如此迅速。在撰写本文时,他正在捐赠 lignum vitae 轴承材料以在 SS 美国自然保护博物馆展出,并等待获准登船检查艉管轴承,以进一步完善他的设计。     
将现代生产方法应用于最古老的可靠材料之一是可持续成功的秘诀。
 
当事情出错时
 
    在干船坞改装或安装轴承和密封件是一回事。在船舶发生故障后在水中修理或更换它们完全是另一回事。Aegir Marine 专注于船尾密封和推进系统,提供灵活的船舶维护方法。虽然很高兴与您的干船坞时间表相匹配,但真正脱颖而出的是进行浮动和紧急水下维修。  
 
    Aegir 专有的 SealDock 是一种水下栖息地,可在水线以下创造干燥的工作环境。SealDock 专为满足项目要求而设计,使用橡胶密封机制与正气压配对。这允许其训练有素的技术人员进入工地并完成维修。
 
    Aegir 拥有其 Prime 内部品牌或在其 DNV 批准的设施中制造的替换零件。凭借全球分销网络,它处于理想的位置,可以让您的船舶得到维修、改装和重新开航。
 
    这些能力促成了 2022 年与 Spliethoff 的合作,以提供艉管密封件和服务。Spliethoff 经营着一支由 50 多艘船舶组成的全球干货船队,提供高价值货物,并需要最大限度地延长船队的正常运行时间。与 Aegir 的合作将有助于确保全球供应和响应所有艉管密封件和保持货物运输所需的服务。
 
环保技术
 
    在海运方面取得进展时,使命很明确:为全球航运业开发和提供环境可持续的解决方案。水冷轴承技术是最环保的选择,污染风险为零。  

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