Перспективы развития дейдвудного устройства

Корабль или судно – это плавучее транспортное средство, предназначенное для перевозки людей и грузов, а также для водного промысла, спортивных состязаний, военных целей и многого другого. В наше время по морям и океанам ходит огромное количество совершенно разных кораблей и подавляющее большинство – это чрезвычайно сложные технические проекты. Каждый вид современного корабля имеет свою богатую историю. Удачные конструктивные решения приживаются и используются в новых проектах. Одним из таких удачных революционных решений было – дейдвудное устройство.

Дейдвудное устройство представляет собой ряд уплотнительных устройств, направленных на герметизацию гребного вала, между гидросферой и внутренней частью судна. Дейдвудное устройство в значительной мере не ограничивает движение вала и имеет износостойкую компоновку [2, с. 1].

История самого слова «Deadwood – Дейдвуд» корнями уходит в английский язык, так дословно: «Dead – мертвое» и «wood – дерево». На первый взгляд это словосочетание никак не вяжется с практическим назначением дейдвудного устройства. Однако все встает на свои места после изучения конструкции первых парусников. Исторически дейдвуд – это твердые пиломатериалы в носу и в корме, чуть выше киля, где обводы сужаются, а стрингера не доходят. Они крепко соединены с килем. Но, с появлением двигателя, появляются технологические отверстия для гребного вала, а точнее дейдвудные трубы, как, ни странно названия этих труб и всего устройства получено благодаря их историческому расположению [1, с. 8].

Рис. 1. Дейдвуд

Развитие дейдвудного устройства, напрямую связано с эволюцией флота. Впервые устройства появляются на теплоходах. Поначалу это были простые механизмы, но со временем суда становились больше и сложность рассматриваемого устройства возрастала. К простым механизмам можно отнести: дисковый дейдвуд – герметизация соединения происходит за счет трения металлического и керамического дисков; набивной дейдвуд – герметизация соединения за счет плотной пеньковой набивки и смазочных материалов; дейдвуд на основе цельной уплотнительной резинки - герметизация соединения за счет монолитного резинового уплотнения. Износостойкий и надежный набивной дейдвуд прижился на небольших судах (плюсы, почему прижился), и эксплуатируются до сих пор. А в свою очередь дисковый и дейдвуд на основе цельной уплотнительной резинки имели ряд значительных проблем с износоустойчивостью, нагреванием, дороговизной, сложности ремонта и так далее. Наиболее экономически значимые современные торговые суда из-за своих размеров и особенностей эксплуатации имеют сложные многосоставные дейдвудные устройства [3, с. 3; 5, с. 2].

Для основного примера опишу дейдвудное устройство от компании KOBELKO. Данное устройство эксплуатируется на кораблях класса Panamax дедвейтом около 100 000 тонн. Технически все это устройство можно разделить на три составные части: forward seal (переднее уплотнение), oil bath (масляная ванна) и aft seal (кормовое уплотнение). Масляная ванна – это камера, в котором находится дейдвудный подшипник, он полностью погружен в масло, а специальный насос прокачивает это масло через охладитель. На случай технических неполадок с системой охлаждения или при необходимости отключить циркуляцию масла через масляную ванну, все дейдвудное устройство помещено в специальный танк, что на постоянной основе заполнен пресной водой. В случае прекращения циркуляции, генерируемое в подшипнике тепло будет отводиться в воду.

Рис. 2. Упрощённая схема дейдвудного устройства

Помимо масляной ванны есть еще переднее и заднее уплотнения. Переднее уплотнение: два композитных кольца уплотняют дейдвуд со стороны машинного отделения. За первым кольцом начинается масляная ванна, соответственно первое и второе уплотнительное кольцо и все что между ними и есть forward seal. Для этого сектора предусмотрена своя циркуляционная система со своим теплообменником и своим расширительным танком. В этих системах конструктивно реализована разница давлений. Последовательное снижение давлений продляет жизнь уплотнением, а дискретная система позволяет вести контроль за состоянием внутреннего кольца. Кормовое уплотнение: четыре уплотнительных кольца. За первым кольцом следует масляная ванна. Смазочное масло является продуктом нефтепереработки, поэтому допускать её утечки в окружающую среду строго запрещено. Пропуски масла предотвращают третье и четвертое кольца.

Уплотнительные кольца forward seal и aft seal расположены зеркально. Уплотнительные кольца aft seal смотрят наружу, под ними подаётся сжатый воздух, это увеличивает износоустойчивость дейдвудного устройства, а конструкция уплотнительных колец позволяет не пропускать забортную воду и масло из системы oil bath. В спокойную, солнечную погоду, во время стоянки в порту по корме можно наблюдать мелкие пузырьки, поднимающиеся из бездны. Это и есть тот самый воздух.

Сама схема дейдвудного устройства KOBELKO помимо основных вышеперечисленных узлов и агрегатов включает вспомогательные системы: многоконтурная станция снабжения воздухом, воздушные фильтрующие установки, масленый напорный танк stern tube, сигнализация по высокому уровню, устройство постоянного протока сжатого воздуха, система контроля качества рабочего масла и многое другое [4, с. 5].

Рис. 3. Схема дейдвудной установки KOBELKO

Нынешняя история дейдвудного устройства не стоит на месте, и на это есть несколько причин. Во-первых, ужесточение экологических норм вынуждает судовладельцев переходить на биоразлагаемые смазочные материалы, такие материалы обладают худшими смазочными характеристиками по сравнению с системными маслами, а также биомасла подвержены сильной эмульсификации и меньшим сроком эксплуатации. Суда со старыми дейдвудными установками крайне прихотливы и не надежны при эксплуатации с биомаслами. Поэтому целесообразно проектировать новые дейдвудные установки под современные биоразлагаемые смазочные материалы, в таких установках будет полностью пересмотрена система oil bath и модернизированы системы forward seal, aft seal, stern tube, система контроля качества рабочего масла и другое. Во-вторых, с повышением дедвейта на новых судах системы forward seal, aft seal усиливаются дополнительными кольцами, а также внедряется более мощная система снабжения воздуха. В-третьих, набирающие популярность судовые электродвигатели из-за особенностей расположения в судне требуют конструктивного уменьшения всей установки в целом.

Изучение строения дейдвудных устройств начиная с самых первых модификаций, даёт толчок для грамотного конструирования данных систем, подстраиваясь под новые требования флота.