碳纖維軸系聯(lián)軸器驅(qū)動軸在船舶推進應(yīng)用

德國CENTA公司專門從事高彈性聯(lián)軸器、離合器、碳纖維軸系、萬向軸傳動裝置及減震裝置的生產(chǎn)和開發(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、機車、工程機械（混凝土泵車、挖掘機、壓路機、銑刨機、電機帶液壓泵、其他靜壓傳動如平臺車等）、建筑機械、風(fēng)力發(fā)電、柴油發(fā)電機組、空氣壓縮機、特種汽車、專用車、掃路車、發(fā)動機試驗臺架、軍艦、快艇、氣墊船、大型船艦及工業(yè)設(shè)備等傳動系統(tǒng)。目前在全球有超過一千多萬個聯(lián)軸器在使用中。



德國CENTA Antriebe kirschey 公司董事長和創(chuàng)始人幾年來,高速渡船市場和船型設(shè)計都有長足的發(fā)展，主要是通過增加推進功率和減輕船體重量來提高航速。
為此，開發(fā)應(yīng)用了系列新型的大功率柴油機。同時，燃氣輪機的應(yīng)用也越來越引人注目，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中，推進系統(tǒng)的動力傳輸部件的減重也提到了議事日程。典型的是，在2臺或4臺高速柴油機通過減速齒輪箱驅(qū)動噴水推進器的高速船上，無論柴油機與齒輪箱之間，還是齒輪箱和噴水推進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落布置4臺柴油機，前部柴油機中發(fā)出的功率必須通過后部的柴油機傳輸出去。因此，這就要求配備重量最輕、部件最少的傳動裝置。

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

碳纖維驅(qū)動軸的主要優(yōu)點

1） 明顯地減輕了驅(qū)動軸的重量。和堅硬的鋼質(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，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)點體現(xiàn)在長的推進軸系上。換言之，軸承之間的距離會較長。因此，長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） 長壽命、低噪聲、無腐蝕、無磨擦、免維修、不導(dǎo)電、無磁性。

設(shè)計特點

所有CENTA的復(fù)合軸都設(shè)計得輕巧，重量最小，尺寸最佳。為此，專門開發(fā)一套計算機程序，以便設(shè)計出效率最高的長纖維層裝置（filament layering systems），使推進軸具有良好的技術(shù)特性。CENTA牌碳纖維復(fù)合軸的獨特之處在于采用主動鎖緊系統(tǒng)，就是采用錐形鈦金屬銷銷住鋼質(zhì)或鋁質(zhì)金屬法蘭，這種技術(shù)提供了經(jīng)濟、可靠的解決功率傳輸?shù)霓k法，并受專利保護。這種主動鎖緊系統(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應(yīng)力，CENTA公司在軸管的兩端原則上采用柔性連接。

實船使用情況

自1996年以來，已經(jīng)交付了近100根碳纖維軸用于船舶推進系統(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。

長度：每段的長度可達8米，用戶要求的任何長度都可以按段組合；
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300轉(zhuǎn)／分。
認可：到目前為止，該產(chǎn)品已經(jīng)由美國船級社、挪威船級社、德國勞氏船級社、英國勞氏船級社和英國皇家造船師協(xié)會認可，如須經(jīng)其它船級社認可,也可以滿足要求。
最后忠告用戶，在船舶設(shè)計的早期階段，如果CENTA公司能夠盡早介入的話，可根據(jù)現(xiàn)有經(jīng)驗提供最佳的推進系統(tǒng)方案。因為使用碳纖維軸不只是一般意義上的推進軸材料的替換，所以在船舶設(shè)計階段需要統(tǒng)盤考慮碳纖維軸的設(shè)計。 本文來自123

摘自《國際船艇》電子版 碳纖維驅(qū)動軸在船舶推進系統(tǒng)的應(yīng)用