碳纖維軸系聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)軸在船舶推進(jìn)應(yīng)用

德國(guó)CENTA公司專門(mén)從事高彈性聯(lián)軸器、離合器、碳纖維軸系、萬(wàn)向軸傳動(dòng)裝置及減震裝置的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)。產(chǎn)品類型有二十多種，扭矩覆蓋范圍：10～1000,000Nm，廣泛應(yīng)用于船舶、機(jī)車(chē)、工程機(jī)械（混凝土泵車(chē)、挖掘機(jī)、壓路機(jī)、銑刨機(jī)、電機(jī)帶液壓泵、其他靜壓傳動(dòng)如平臺(tái)車(chē)等）、建筑機(jī)械、風(fēng)力發(fā)電、柴油發(fā)電機(jī)組、空氣壓縮機(jī)、特種汽車(chē)、專用車(chē)、掃路車(chē)、發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架、軍艦、快艇、氣墊船、大型船艦及工業(yè)設(shè)備等傳動(dòng)系統(tǒng)。目前在全球有超過(guò)一千多萬(wàn)個(gè)聯(lián)軸器在使用中。



德國(guó)CENTA Antriebe kirschey 公司董事長(zhǎng)和創(chuàng)始人幾年來(lái),高速渡船市場(chǎng)和船型設(shè)計(jì)都有長(zhǎng)足的發(fā)展，主要是通過(guò)增加推進(jìn)功率和減輕船體重量來(lái)提高航速。
為此，開(kāi)發(fā)應(yīng)用了系列新型的大功率柴油機(jī)。同時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用也越來(lái)越引人注目，而且船體及船用設(shè)備的重量也在減輕。當(dāng)今，鋁質(zhì)材料在高速單體和雙體船上得到了廣泛的應(yīng)用。 123,123

在減輕船體重量的趨勢(shì)中，推進(jìn)系統(tǒng)的動(dòng)力傳輸部件的減重也提到了議事日程。典型的是，在2臺(tái)或4臺(tái)高速柴油機(jī)通過(guò)減速齒輪箱驅(qū)動(dòng)噴水推進(jìn)器的高速船上，無(wú)論柴油機(jī)與齒輪箱之間，還是齒輪箱和噴水推進(jìn)裝置之間的距離都縮短了。尤其是在雙體船狹小的空間里要求錯(cuò)落布置4臺(tái)柴油機(jī)，前部柴油機(jī)中發(fā)出的功率必須通過(guò)后部的柴油機(jī)傳輸出去。因此，這就要求配備重量最輕、部件最少的傳動(dòng)裝置。

而采用由碳纖維管材料的驅(qū)動(dòng)軸，能夠輕而易舉地達(dá)到減輕傳動(dòng)部件重量的目的。

碳纖維驅(qū)動(dòng)軸的主要優(yōu)點(diǎn)

1） 明顯地減輕了驅(qū)動(dòng)軸的重量。和堅(jiān)硬的鋼質(zhì)軸相比較，碳纖維軸的重量明顯地減輕了約70％，這其中包括復(fù)合管端部必要的金屬部件，其實(shí)僅碳纖維管本身的重量的確很輕。一般可以規(guī)納為：軸越長(zhǎng)，減重的量越大，復(fù)合軸減重的效果越明顯。

2） 臨界速度高。由于轉(zhuǎn)速是設(shè)定的，故使用碳纖維軸的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在長(zhǎng)的推進(jìn)軸系上。換言之，軸承之間的距離會(huì)較長(zhǎng)。因此，長(zhǎng)軸系上通常不需要布置軸承，至少減少了軸承的數(shù)量，這樣就降低了成本，減輕了軸系，減少了部件，而且還節(jié)省了軸承支撐件的成本以及減輕了重量。
3） 長(zhǎng)壽命、低噪聲、無(wú)腐蝕、無(wú)磨擦、免維修、不導(dǎo)電、無(wú)磁性。

設(shè)計(jì)特點(diǎn)

所有CENTA的復(fù)合軸都設(shè)計(jì)得輕巧，重量最小，尺寸最佳。為此，專門(mén)開(kāi)發(fā)一套計(jì)算機(jī)程序，以便設(shè)計(jì)出效率最高的長(zhǎng)纖維層裝置（filament layering systems），使推進(jìn)軸具有良好的技術(shù)特性。CENTA牌碳纖維復(fù)合軸的獨(dú)特之處在于采用主動(dòng)鎖緊系統(tǒng)，就是采用錐形鈦金屬銷(xiāo)銷(xiāo)住鋼質(zhì)或鋁質(zhì)金屬法蘭，這種技術(shù)提供了經(jīng)濟(jì)、可靠的解決功率傳輸?shù)霓k法，并受專利保護(hù)。這種主動(dòng)鎖緊系統(tǒng)使軸系在額定扭矩下安全系數(shù)提高到6倍，疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)提高到3倍。 123456
為了避免由于軸的裝配偏差和船體的扭曲所造成的危險(xiǎn)應(yīng)力，CENTA公司在軸管的兩端原則上采用柔性連接。

實(shí)船使用情況

自1996年以來(lái)，已經(jīng)交付了近100根碳纖維軸用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)，絕大多數(shù)都用在高速渡輪上，但有些也用于軍船、巡邏艇、豪華游艇、賽艇、挖泥船和泵站上。

長(zhǎng)度：每段的長(zhǎng)度可達(dá)8米，用戶要求的任何長(zhǎng)度都可以按段組合；
扭矩：可承載的扭矩為200千牛頓米，如果用戶要求更大的扭矩，也可以滿足要求；
轉(zhuǎn)速：軸的轉(zhuǎn)速可達(dá)300轉(zhuǎn)／分。
認(rèn)可：到目前為止，該產(chǎn)品已經(jīng)由美國(guó)船級(jí)社、挪威船級(jí)社、德國(guó)勞氏船級(jí)社、英國(guó)勞氏船級(jí)社和英國(guó)皇家造船師協(xié)會(huì)認(rèn)可，如須經(jīng)其它船級(jí)社認(rèn)可,也可以滿足要求。
最后忠告用戶，在船舶設(shè)計(jì)的早期階段，如果CENTA公司能夠盡早介入的話，可根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)提供最佳的推進(jìn)系統(tǒng)方案。因?yàn)槭褂锰祭w維軸不只是一般意義上的推進(jìn)軸材料的替換，所以在船舶設(shè)計(jì)階段需要統(tǒng)盤(pán)考慮碳纖維軸的設(shè)計(jì)。 本文來(lái)自123

摘自《國(guó)際船艇》電子版 碳纖維驅(qū)動(dòng)軸在船舶推進(jìn)系統(tǒng)的應(yīng)用