6.4万吨级散货船艉轴高温损坏分析

王树宝

(扬州中远海运重工有限公司， 江苏 扬州 225211)

0　引　言

由于环保力度加大，越来越多的国家要求到达其海域的船舶，艉轴需使用可降解的生物环保油作为滑油，以避免对海洋环境造成污染。2013年3月，美国环保署发布了《2013船舶正常航行中产生的污染物排放通用许可》，并于同年12月19日正式生效。由于生物油油膜对温度敏感特性，高温易造成油膜破坏导致艉轴承损坏，使很多船舶所有人认为轴承烧毁是由生物油导致的，但事实情况并非如此，船员操作不当同样会导致轴承负荷加大乃至轴承烧毁。现对某6.4万吨级散货船艉轴损坏及该系列船轴系运转情况进行分析，以避免该类事故的发生。

1　主要船舶参数简介

该6.4万吨级散货船是一艘单机、单桨、单舵的散货船，设有风暴压载舱(NO.3货舱)。总长为199.9 m，型宽为32.26 m，型深为18.5 m，设计吃水为11.3 m，结构吃水为13.3 m。主机机型为MAN B&W 5S60ME-C8.2-Tier II。主机最大选定功率为8 050 kW，最大转速为89 r/min，持续服务功率为6 842.5 kW，持续转速为84.3 r/min，转速禁区为48～58 r/min。在设计吃水下，主机为额定转速时的航速为14.4 kn。

图1　艉管后轴承

该船轴系由一根螺旋桨轴(艉轴)和一根中间轴组成。艉轴承仅有后轴承(见图1)，无前轴承，中间轴由中间轴承支承。

艉轴密封装置采用传统的油封方式，即采用高置重力油柜的方式来维持滑油与水位的压力平衡，艉管装置总图中后轴承处见图2。

图2　艉管装置总图中后轴承处

艉轴的润滑油依据航区要求需使用生物油，轴系布置见图3。

2　艉轴损坏的发生的背景

该船在阿尔及利亚卸完货开往直布罗陀，加注燃油的途中发生艉轴高温报警。离港时的艉部吃水为7.12 m，艏部吃水为4.36 m，螺旋桨全部浸没在水中，且离港时天气状况良好。

该船约11：40时，开始面对恶劣海况天气，海况为6～7级，蒲氏风级7～8级；艉轴高温约出现在16：00时；19：00时船舶开始向风暴压载舱中加注压载水；约21：30时艉轴高温报警消失，此时船舶艉部吃水为7.57 m，艏部吃水为4.95 m。

随后对该船的温度传感器进行检测，无异常；对滑油进行检查，发现金属颗粒；检查艉轴下沉量，测得下沉为0.3 mm。确认艉轴承烧毁后，就近寻找修船厂进行抽轴检查。

图3　轴系布置

3　轴系检查

把艉轴抽出后发现在距艉轴承最后端约400 mm处，有巴氏合金高温烧融排挤现象，其余部分正常，且烧融部位与正常部位没有明显的高低差，属于轻微烧融(见图4)。

通过第三方公司进行测量，检查艉轴承斜度及轴系对中等数据，数据均满足设计要求，可见该船轴系设计及施工均符合要求。斜度实测数据见图5。

a) 艉轴承损坏照片(近景)

b) 艉轴水损坏照片(远景)

图5　轴承斜度实测数据

4　确认艉轴承磨损的原因以及分析

4.1　艉轴磨损原因

根据以上的轴承损坏背景及对轴系的测量，确认造成艉轴承高温及导致艉轴承损伤的主要原因有以下2点。

1) 船舶在离港时螺旋桨完全浸没在水中，但船舶在行驶途中遇到恶劣的海况天气，致使螺旋桨处于非正常工况条件。

2) 在上述条件下，该船船员未进行得当处理，未及时对风暴压载舱进行压载，螺旋桨长时间处于非正常工况(螺旋桨仅部分浸没于水中)，致使艉轴承长时间处于高负荷状态。

4.2　艉轴承磨损原因分析

船舶所有人始终认为是由于生物油油膜具有对温度敏感特性，高温造成油膜破坏导致艉轴承损坏。该船舶设计初即考虑到生物油受热产生黏度降低的问题，所以采用CASTROL BIOSTAT 150生物油，该生物油比普通生物油的黏度高。生物油参数见表1，且造船厂同设计的船已交付14条，均未发生此类情况，可断定艉轴承磨损非生物油本身的问题。

表1　油品技术

根据船舶设计，所有船舶运行的装载工况需依据经船级社认可的装载手册。船舶建造规范要求船舶正常长时间航行时，螺旋桨需处于全浸状态。该船在离港时螺旋桨虽处于全浸没状态，但在恶劣天气时船员并未妥当处置，导致船舶前后倾斜并与大浪发生共振，此时螺旋桨深处在部分浸没的异常工作状态。这种状态下，外部流体对桨叶的作用力是其在静水中自由状态下的6倍，当桨叶浮出水面时，作用在螺旋桨上的弯曲力矩会传递到轴上，轴承受到的压力会急剧增大(见图6)。相对于艉轴负荷的增加及相对转角的变大，会对轴系造成更大的危害。

在艉轴承支点处的相对转角代表艉轴和轴承间的夹角。轴承与轴的相对转角过大轴承间隙过小将不利于油膜的形成，同时相对转角急剧增大意味着负荷更多的集中在轴承尾部，尾部的比压会增大(见图7)，轴瓦的受力不均会形成较大的边缘负荷，影响轴与轴承间形成足够厚度油膜，致使艉轴承高温烧毁。

图6　艉轴示意

图7　艉轴示意

5　结　语

在恶劣海况下，船员未进行合理的处置，未对风暴压载舱进行压载，导致船舶长时间处于非正常的航行状态，造成该船艉轴承由于高温导致损伤。

建议船舶管理公司对船员加强培训，传授船员遇到大风大浪时的处置经验，面对恶劣天气，需根据要求对船舶进行压载，并增减主机转速，加强对艉轴等重点区域的巡查及检测，提前做好应急预案。同时，建议在船舶开航前，造船厂应编制一些简要的细则和说明，并以警告铭牌的方式张贴在驾驶室和压载控制室，避免此类状况再次出现，以减少经济损失。

参考文献：

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