03.02 船和潜艇的螺旋桨连接处是如何防水的?

055驱逐舰舰长


船舶以及潜艇的传动轴和舰体的连接处除了可以自主添加润滑油的高压力轴承以外,在传动轴和舰体的连接处还有专门的水密舱用来注水平衡密封时所受到的水压,在潜艇上甚至有多个包裹传动轴的水密舱来通过注水来层层缓解深水时水压对密封装置的影响,所以船舶和潜艇的传动轴和船体连接处很少会出现漏水的情况。


图为船舶螺旋桨

而且,目前很多的船舶和潜艇已经可以利用轴承的高密封来避免发生漏水现象,极大的节省了传动轴附近的水密舱的布置,而轴承的高密封结构用轴承的制造原理就可以进行很好的解答。众所周知,轴承是在两个内有沟壑的圆环中填装钢珠和润滑油来保持同轴转动的。

图为橡胶密封轴承

而两个一上一下的铁环在利用滚和转动轴维持形态时,两个环之间肯定是有一定的间距的。而只要在两环之间的间隔上覆盖上一层延伸性较好的橡胶就可以极大程度的避免密封不严的问题,轴承和船体的连接以及和传动轴的连接完全可以用高密封度的焊接结构所代替,所以总的来说许多小型民用船舶即使不用水密舱的布置也完全不会发生漏水现象。

图为核潜艇螺旋桨推进装置

此外,潜艇上的尾轴密封箱现在也因为结构占用的问题而逐渐消失在潜艇上。技术的进步使得刚性密封成为了可能,延伸性较好的橡胶圈也完全可以在深水中对潜艇进行密封,只是出于长时间的压力会导致橡胶变形后橡胶无法直接复位的考虑会影响出动时间,所以很多国家在建造潜艇时仍然选择了保守。


双马尾班长


70年代农村公社都有轮船(也是象舰艇样尖头的机动轮,用于拖动驳船),由于我读书时跳过几次年级,至高中毕业时年龄很小〈跳级害了我啊,要是正常升学那我就能赶上恢复高考、按我能力可上很好的大学)毕业后就在农机厂做了3年车工才去当兵(修坦克要有一定文化,当时高中生在部队也是很少的,后外出学习),我是加长630,技术也很好的(那时的人钻研技术),公社的轮船上的地轴、就是连接螺旋桨的4米多米、外径最大在120mm,这径长比已是称细长轴(经调质时效),用中心架及跟刀架切削,为了不至加工中变形,因此机床基本不停,吃饭时也要开着空转,此种轴一般近30小时完成(我不睡一下子完成,很累的,但脸上光荣啊),主要小心的是轴承档的公差,那是绝对不能出错的,千分尺量了又量,试刀试了又试。那么在尾端部分就是水封油封,水封分2部分,三处是车出R槽3道R用于形密封,必须精准,二处车出弹簧E型水封挡(就是收口油封),船轴与螺旋桨出处的后端水封部分有沉坑,就是假如密封不太好渗透那就水滴在其中,不会弄湿,那时农机厂还没有长的外圆磨,水油封处的光洁度(老国标注▽,而现在叫粗糙度)为▽▽▽9,要达到镜面状怎么弄,那就是土办法,把研磨条夹在刀架上进行研磨,好在水油封是弹力的,外径尺寸掌握偏差允许在·1。


老康哥


万吨巨轮、军舰潜艇在大海中川流不息,全靠在水下的螺旋桨驱动。从船舱里伸出来的尾轴,一头连着螺旋桨,一头连着机舱,尾轴和轴管间必然有缝隙。

既要保证传动效率,又要不漏水,就要考验船舶的密封工作了。密封不好,海水在压力下沿缝隙涌入,那就危险了。

大型船舶的尾轴安装在尾轴管内,由前后两个轴承支撑起来运转。一个叫前轴承,一个叫尾轴承,两个轴承之间是密闭的尾轴管。整个系统由尾轴管、尾轴承、密封装置、润滑和冷却系统构成。

轴承的种类很多,分水润滑、油润滑两类。水润滑轴承有铁梨木、桦木层压板、橡胶轴承等;油润滑轴承有白合金轴承、滚动轴承等等。

这些轴承各有优缺点:比如橡胶轴承,因其弹性大,适合在内河、近海等含泥砂较多的水域使用;而白合金轴承、铁梨木轴承在海船上应用广泛。

▲铁梨木轴承

铁梨木是一种自然生长的珍稀木材,价格昂贵,做家具也是极好的。桦木层压板是它的替代品。

在轴承与尾轴轴套之间有密封装置,担负着封水封油的任务,一类是接触式,另一类是非接触式。

1、接触式:用盘根、橡胶制品等填充在缝隙中,在压力下与尾轴(或轴套)紧密贴合。

其中广泛使用的 辛泼莱克斯Simplex型(皮碗式)密封装置,获各国船级协会认证,有CX基本型、DX型、无污染AX型等。

▲Simplex型AX密封装置

它的密封件是唇形橡胶圈,用弹簧箍在尾轴轴套上,在海水、弹簧压力和橡胶弹力下,密封圈紧紧的贴合在轴套上。这种密封圈要布置好几组,比较流行的是尾轴承4组,前轴承2组。

▲唇形橡胶圈

尾部的4组密封圈两组往前翻,两组往后翻。它们责任重大,既要防止海水涌入,又要防止滑油泄漏到海中污染环境。#3S号密封圈是备用,当#3号密封圈故障时切换使用。


密封圈之间注入压缩空气和润滑油,一方面润滑冷却,一方面与海水压力保持动态平衡,阻止海水涌入,并随船舶吃水变化调整气压。

▲尾3前2

首部的2组密封圈任务简单多了,只要阻止滑油泄漏到船内就行了。

润滑油循环使用,由导管连接到重力油柜或低位观测柜。如果密封圈漏水,水进入油柜,船员观察油柜液面变化和水油比例,就能知道是哪里的密封圈坏了,要及时进船坞修理更换。

Simplex型密封轴追随性好,适应面广,密封效果好,使用寿命也长。

2、非接触式。比如常见的端面密封,是一种机械密封装置。

端面密封里面有动环、静环,由耐磨材料制成。动环随尾轴一起转动,在流体压力和弹簧弹力作用下,动环与静环紧密的贴合在一起,再配合辅助密封,就将海水封闭在船舱之外了。

端面密封效果好、泄漏量小、寿命长,但价格比较贵,安装维修要求也比较高。

此外,还有骨架式橡胶油封、浮动式密封、填料函式水密封、EVK式水润滑密封、油圈式密封等等。

潜艇在深海里航行,承受的水压大,密封方式也比一般水面船舶更复杂。它有多道密封组件,尾部还有密封皮碗,在海水压力下紧贴在尾轴上,保护潜艇不受海水侵犯。

形形色色的密封装置保护着船只,既实现了高效动力传输,又将海水泥砂拒之门外,还防止滑油泄漏。它们不但用在尾轴上,也用在舵管、减摇鳍这些与海水连通的零件上,是船舶最重要的装置之一。


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在大型船上他们使用的是效率更高的密封件,这是非常复杂的原件,最大的制造商是来自瑞典的SKF。这些系统具有内部密封和外部密封,在它们之间的空间中充满油,在轻微的超压下,由一个headertank加以控制,这也可以用作监视内部或外部的泄漏。密封件由两个或更多的橡胶手柄组成,内侧有三个橡胶手柄,外面有三个橡胶手柄,滑过轴上的衬套,因此不会磨损轴,而是使用轴。在外部系统中,内部套筒面向内部(将轴内的油保持在内部,而外部的两个或更多个套筒则将水排出。外部密封件4或这些套管5中的更现代的类型具有外部2个套筒之间的水,套筒2和3之间的空气以及内部3个套筒之间的油。这虽然是一个相当复杂的系统,非常可靠,而且在大多数远洋轮船上都有使用。

传动轴周围有一个密封圈,位于进入船体的点的后面:

包装材料通常由纤维 - 大麻或棉花 - 或者橡胶制成,通过螺母拧紧在轴周围。更现代的设计可能会使用先进的材料,如凯夫拉或特氟龙,但基本原理是相同的。轴密封的另一种型号使用连接在轴上的旋转不锈钢盘,压在涂有石墨的固定盘上。
应该注意的是,轴封 ,旧款的机型并不完全是水密的。实际上海水可能用于帮助冷却传动轴。泄漏的水将被排放到船的舱底,然后被泵出。


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船只从发明以来,经过几百年发展至现在的水平,已经较为成熟。因为浮力的存在,就算是重于水的钢铁船只也可以在水中浮起来。既然船身都使用钢铁了,那么动力源也自然而然的升级为各种“热机”,为了提高推进效率将推进用的螺旋桨全部埋入水线以下。众所周知,螺旋桨的工作原理是旋转整个桨盘从而产生推力,动力其他部分为了避免腐蚀肯定要安放在船身内,那么转轴处是如何防水的?

一般来说,转轴与船尾的连接处都会安装密封件,例如橡胶、特氟龙等具有水密特性的装置,其次还会在多层水密装置内填充润滑油以及海水,并加压,形成正压以后便可阻止船只进水。这样在行驶的途中,船只的机舱也能继续保持干燥,就算停船以后水密环也可以保证不会进水。这样一来,船只便能继续在水中航线而不需要担心转轴的水密问题。

那么潜艇也是一样吗?虽然原理相同,但是潜艇水密结构却大不相同。潜艇的尾轴主要是填料来保证水密的,其主要组成结构为端面密封。最外侧为皮碗,在静止时可以保证转轴不会进水。潜艇开动之后的密封模式为动静环。

动环在静止时是箍在静环之上,转动时将会从内而外注入压力更高的冷却水,带走热量与残渣,最后冲开皮碗流入海洋。最后还拥有填料,主要确保能在动静环失效后继续保持密封功能。随着泵推技术的逐渐进步,连这种密封技术都不需要了。


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螺旋桨是自从蒸汽时代以来舰船的必备推进装置。在蒸汽时代之前,人们靠人力与风力航行,受到人体机能和风向的限制,人们难以造出可以在任意水域长时间航行的船只。直到蒸汽机出现才有了明轮的发明——这是一种在船体两侧如同水车一样划水前进的装置。由于效率太差与机动不佳,看着就让人着急。螺旋桨成为蒸汽机时代最佳的推进装置。但螺旋桨是唯一穿出船壳的活动部件,到底其传动轴如何防水避免船舱进水呢?对于这种情况,人们发明了多种方式避免进水,即水封,油封,气封。

螺旋桨虽然是在船体外的唯一部件,但其实只是整个推进系统的一小部分。在螺旋桨之后与船体相连的是长长的传动轴,传动轴后是船只的发动机。发动机有着许多的驱动方式,有用煤烧锅炉产生蒸汽推动传动轴转动的形式,也有用重油浇上煤使煤燃烧更加充分的形式,也有重油专烧的形式,最新的推进方式是通过燃气燃烧推动涡轮转动用差速带动螺旋桨转动。这发动机的部分无论是哪个,进了水都会损坏,更何况从这里一旦进水,整个船都会注水沉没。

防水的工作重点在于防漏,防渗透,立即排出。防水的防渗透过程在传动轴中完成,在传动轴中填满了油料或认为制造气压阻止水分渗入。在船体内预留一定的水密封传动伸出部位,允许部分水进入但不超过安全范围,仅能与其他措施配合下让水量不再变大即可。


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分级驱动轴,对每级轴的油封受力安装压力传感器,当达到增加一定压力自动对腔内加油压,反之就减压,需要多少级的密封安全级别,就按装多少个级别的密封轴。


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我们国家的潜艇是喷水式发动机,每台机器功率是580万千瓦


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船舶的螺旋桨安装在一根旋转轴上,这个轴叫艉轴。

尾轴的密封,是用来防止海水进入尾轴管或者船舱。最简单的是用填料密封,填料是油浸石棉绳,用4-6道缠绕在艉轴上,每一道斜面搭接,放填料的地方叫填料涵,用一个压盖压紧,跟我们家里水阀旋转杆的密封一样,水阀旋转杆上的密封部位也叫填料涵。这种装置是艉轴浸泡在海水里,稍微向机舱里漏海水,允许漏水一分钟10-20滴水,但是,不能不漏水,漏水起冷却作用,否则,艉轴旋转会发热烧毁填料的,填料时间久了会磨损,漏水加重,就要调整拧紧一点填料盖的螺丝。填料涵的位置在艉轴通进机舱的位置,填料涵压盖在机舱,方便观察和调整松紧度。从螺旋桨到机舱之间的艉轴有一个叫做艉轴管的装置作为艉轴的通道,尾轴管是一个独立的管道,在填料涵位置和艉轴伸出船体的部位都有艉轴承,以保证艉轴的支撑和同轴度,艉轴管焊接在船体上,与船上其他地方都是密封的。

还有用Y型、骨架式橡胶密封圈的,这种装置在机舱和艉轴伸出船体的位置都装上密封圈,艉轴管里面就没有海水了,是润滑油,在机舱高处设置一个重力油柜,利用高度差,让润滑油自动流入艉轴管,从而是防止海水进入尾管的。

再有一种比较复杂的机械密封装置,也是装各种密封圈的。就不详细介绍了。

洗衣机的防漏水也是跟船舶的道理一样的。


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好多人都说不漏,其实这是误解。漏水是正常,就看漏水多少而已。有水就抽,漏多了抽不过来就修,就是换轴封。并且这种大轴轴封都是可以调节松紧,并且这个地方都有温控器,过紧会导致大轴温度升高那就得松一点,过松就会漏水。舰艇底舱有很多种泵,最底舱一般是喷射泵。喷射泵不用电,是可以吸那种最角落里的水。


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