陆建平　李文胜　不详

0　引言

某载重吨为82 000 t的散货船在出厂不久后的航行途中, 发生艉轴承高温报警并触发主机安保系统, 主机自动减速。当时船舶位于离岸230 n mile的海面上, 船员检查发现艉轴承温度继续升高至80℃, 决定立即停车检查。

打开艉管滑油泄放阀, 发现艉管滑油内含有部分金属碎屑, 见图1。待艉轴承冷却后再次启动主机, 密切观察艉轴承温度, 主机逐步加速至70 r/min, 艉轴承温度稳定在41℃。船舶继续驶往目的地, 航行期间船员密切观察艉轴承温度, 未出现异常。

1　维持运行

根据故障表现, 初步判断艉轴承已部分烧熔。到达目的地港口后, 邀请潜水员对船尾进行水下检查, 未发现异物撞击、螺旋桨被渔网缠绕或滑油泄漏的情况。测量艉轴承下沉量, 新的读数为81.9 mm, 较原始数据多0.1 mm, 微量下沉, 属于合理范畴。在港期间更换新的艉管滑油。

因备件至少需要3个月才能供应到船, 故该船继续航行, 并将此情况通报船级社。验船师建议: (1) 滑油取样后送实验室化验, 并保持每月取样化验; (2) 在航行期间, 每小时观察、检查艉管滑油; (3) 密切监控密封油箱的油位变化情况, 判断是否有海水进入或漏油; (4) 对艉轴油每日放残, 查看是否含有金属碎屑以及含水量变化情况。同时要求船舶所有人尽早安排船舶进坞更换艉轴承及密封装置。

经过1个航次后, 在确认备件到位的情况下, 安排船舶在新加坡船厂进坞修理。首先对整个轴系进行测量、检查, 对比出厂时的数据, 未发现明显偏差;抽出艉轴, 未发现明显损伤, 但艉轴承下部1/3处已经部分烧熔 (见图2) , 部分白合金呈片状剥落 (见图3) 。

2　双斜坡设计

供应商认为其艉轴承产品历史悠久, 各项测试参数均符合要求, 应不是产品质量问题。船舶所有人认为:该船厂的另一艘姊妹船在试航时就出现高温情况, 在出厂前进行了进坞修理、更换艉轴承及密封装置;在其他船厂订制的该系列船舶也出现同样的问题。

排除产品质量、船厂安装工艺等方面的问题后, 推断是艉轴承的设计问题。船级社根据船厂现场轴系校中测量的数据重新计算, 将艉轴承设计加工成双斜坡 (double slope) 型, 以解决艉轴承高温问题。船舶所有人根据船级社专家计算的数据, 邀请专业厂家对艉轴承进行现场加工, 将原有的单斜坡的艉轴承改成双斜坡形状。重新安装艉轴承并试航, 船舶再次投入营运, 未再出现异常情况。

3　原因分析

针对频繁出现的艉轴承高温问题, 笔者调查后发现, 出现这些问题的船舶有以下共同点: (1) 艉轴承采用单点支撑, 即艉管内只有1个轴承, 而之前的同系列船舶都是前后2个轴承; (2) 使用环保滑油, 不能确定是否存在高温不稳定性, 但之前的同系列船舶都使用矿物滑油 (进入美国沿岸水域的船舶均须使用环保油, 而其他船舶并未发生艉轴承高温故障, 因此应该可以排除环保滑油问题) ; (3) 出现艉轴承高温时, 船舶处于压载状态, 即螺旋桨部分叶面露出水面; (4) 艉轴承损坏状态类似, 都是在轴承后端1/3处烧熔; (5) 艉轴承高温后经过冷却或换油, 船舶还能继续航行, 有的甚至还能正常航行, 即达到船舶经济航速, 并未继续出现艉轴承高温现象。

在各种负荷下, 船舶的轴心线实际是1条折线而非直线。如果船舶设计轻桨裕度不足, 那么螺旋桨就显得偏重, 即“重桨”。当海况恶劣时, 部分螺旋桨桨叶露出水面, 螺旋桨上方失去水的反作用力、螺旋桨下方又受到水的反作用力, 从而产生力矩 (见图4) , 使得艉轴承负荷增加并产生高温。

因此, 整个轴系尤其是后部艉轴承会承受过高的压力, 当轴与轴承之间旋转形成的楔形油膜压力不足于支撑轴系负荷时, 轴与轴承之间产生干摩擦, 导致艉轴承艉端烧熔。

由图2可知, 只是艉轴承白合金的上表面部分烧熔, 即艉轴承的白合金未被破坏, 反而形成局部斜坡, 使得轴与轴承之间能更好地贴合, 无形中达到双斜坡的效果。因此, 当出现艉轴承高温后, 船舶还能继续航行。

4　谨慎选择单斜坡设计

查阅美国船级社2017年《钢质船舶规范》船舶系统与机械的第4部分, 可以找到明确要求:对于在艉管内没有前轴承装置的船舶, 艉管内的后轴承必须是双斜坡设计, 只有递交适当的技术文件证明单斜坡设计能提供等效或更好的功用, 才会给予单斜坡设计特别考虑。

5　结论

近年来, 国内多艘散货船舶艉轴