陸建平　李文勝　不詳

0　引言

某載重噸為82 000 t的散貨船在出廠不久后的航行途中, 發生艉軸承高溫報警并觸發主機安保系統, 主機自動減速。當時船舶位于離岸230 n mile的海面上, 船員檢查發現艉軸承溫度繼續升高至80℃, 決定立即停車檢查。

打開艉管滑油泄放閥, 發現艉管滑油內含有部分金屬碎屑, 見圖1。待艉軸承冷卻后再次啟動主機, 密切觀察艉軸承溫度, 主機逐步加速至70 r/min, 艉軸承溫度穩定在41℃。船舶繼續駛往目的地, 航行期間船員密切觀察艉軸承溫度, 未出現異常。

1　維持運行

根據故障表現, 初步判斷艉軸承已部分燒熔。到達目的地港口后, 邀請潛水員對船尾進行水下檢查, 未發現異物撞擊、螺旋槳被漁網纏繞或滑油泄漏的情況。測量艉軸承下沉量, 新的讀數為81.9 mm, 較原始數據多0.1 mm, 微量下沉, 屬于合理范疇。在港期間更換新的艉管滑油。

因備件至少需要3個月才能供應到船, 故該船繼續航行, 并將此情況通報船級社。驗船師建議: (1) 滑油取樣后送實驗室化驗, 并保持每月取樣化驗; (2) 在航行期間, 每小時觀察、檢查艉管滑油; (3) 密切監控密封油箱的油位變化情況, 判斷是否有海水進入或漏油; (4) 對艉軸油每日放殘, 查看是否含有金屬碎屑以及含水量變化情況。同時要求船舶所有人盡早安排船舶進塢更換艉軸承及密封裝置。

經過1個航次后, 在確認備件到位的情況下, 安排船舶在新加坡船廠進塢修理。首先對整個軸系進行測量、檢查, 對比出廠時的數據, 未發現明顯偏差;抽出艉軸, 未發現明顯損傷, 但艉軸承下部1/3處已經部分燒熔 (見圖2) , 部分白合金呈片狀剝落 (見圖3) 。

2　雙斜坡設計

供應商認為其艉軸承產品歷史悠久, 各項測試參數均符合要求, 應不是產品質量問題。船舶所有人認為:該船廠的另一艘姊妹船在試航時就出現高溫情況, 在出廠前進行了進塢修理、更換艉軸承及密封裝置;在其他船廠訂制的該系列船舶也出現同樣的問題。

排除產品質量、船廠安裝工藝等方面的問題后, 推斷是艉軸承的設計問題。船級社根據船廠現場軸系校中測量的數據重新計算, 將艉軸承設計加工成雙斜坡 (double slope) 型, 以解決艉軸承高溫問題。船舶所有人根據船級社專家計算的數據, 邀請專業廠家對艉軸承進行現場加工, 將原有的單斜坡的艉軸承改成雙斜坡形狀。重新安裝艉軸承并試航, 船舶再次投入營運, 未再出現異常情況。

3　原因分析

針對頻繁出現的艉軸承高溫問題, 筆者調查后發現, 出現這些問題的船舶有以下共同點: (1) 艉軸承采用單點支撐, 即艉管內只有1個軸承, 而之前的同系列船舶都是前后2個軸承; (2) 使用環保滑油, 不能確定是否存在高溫不穩定性, 但之前的同系列船舶都使用礦物滑油 (進入美國沿岸水域的船舶均須使用環保油, 而其他船舶并未發生艉軸承高溫故障, 因此應該可以排除環保滑油問題) ; (3) 出現艉軸承高溫時, 船舶處于壓載狀態, 即螺旋槳部分葉面露出水面; (4) 艉軸承損壞狀態類似, 都是在軸承后端1/3處燒熔; (5) 艉軸承高溫后經過冷卻或換油, 船舶還能繼續航行, 有的甚至還能正常航行, 即達到船舶經濟航速, 并未繼續出現艉軸承高溫現象。

在各種負荷下, 船舶的軸心線實際是1條折線而非直線。如果船舶設計輕槳裕度不足, 那么螺旋槳就顯得偏重, 即“重槳”。當海況惡劣時, 部分螺旋槳槳葉露出水面, 螺旋槳上方失去水的反作用力、螺旋槳下方又受到水的反作用力, 從而產生力矩 (見圖4) , 使得艉軸承負荷增加并產生高溫。

因此, 整個軸系尤其是后部艉軸承會承受過高的壓力, 當軸與軸承之間旋轉形成的楔形油膜壓力不足于支撐軸系負荷時, 軸與軸承之間產生干摩擦, 導致艉軸承艉端燒熔。

由圖2可知, 只是艉軸承白合金的上表面部分燒熔, 即艉軸承的白合金未被徹底破壞, 反而形成局部斜坡, 使得軸與軸承之間能更好地貼合, 無形中達到雙斜坡的效果。因此, 當出現艉軸承高溫后, 船舶還能繼續航行。

4　謹慎選擇單斜坡設計

查閱美國船級社2017年《鋼質船舶規范》船舶系統與機械的第4部分, 可以找到明確要求:對于在艉管內沒有前軸承裝置的船舶, 艉管內的后軸承必須是雙斜坡設計, 只有遞交適當的技術文件證明單斜坡設計能提供等效或更好的功用, 才會給予單斜坡設計特別考慮。

5　結論

近年來, 國內多艘散貨船舶艉軸承出現高溫問題, 損失很大。當艉軸承高溫報警達到80℃時就可判斷軸承已經燒熔。此時不必驚慌失措, 必須采取上述正確措施維持運行, 待到適當時候進塢修理。

船廠應該謹慎選擇艉軸承單點支撐的新型設計, 必須經過實船試驗后才能批量生產。此外, 船舶空載時必須充分注入壓載水, 使得螺旋槳盡可能多地浸沒在水中。如果海況惡劣, 那么還應按照壓載手冊進行風暴艙壓載。

參考文獻：

[1]陸建平,李文勝.船舶艉軸承高溫問題及操作注意事項[J].航海技術,2018(06):57-58.

來源：《航海技術》2018年第6期