Korea Ever-Power · Rakendustehnika juhend
Uss ja ussiratas merevintside ja sildumisvarustuse jaoks
Loodete sadamas sildunud 50 000 DWT puistlastilaev hoiab oma kai hoovuste ja tuule vastu kaheksa kinnitusköie abil, millest igaüks on pingutatud 15–30 tonnini kinnitusvintsiga. Iga vintsi sees olev ussülekandepaar hoiab seda pinget iselukustuva süsteemi abil – pidevalt, vaikselt, ilma mootorita –, samal ajal kui soolaprits, diiselmootori heitgaasid ja troopiline päike ründavad iga teki avatud pinda. Kui ühe vintsi iselukustuv süsteem ebaõnnestub, triivib laev kai äärest ja ülejäänud 7 köit neelavad asümmeetrilise koormuse, mis võib need järjestikku puruneda.
Merevintsid – sildumis-, ankur-, lasti- ja traalvintsid – kasutavad ussülekandepaare, kuna iselukustuv süsteem hoiab trossi pinget ilma eraldi pidurita (mis on sildumisohutuse seisukohalt kriitilise tähtsusega), kõrge ülekandearv annab mehaanilise eelise pingutada raskeid sildumisliine kompaktse tekile paigaldatud mootori abil ning ussülekandepaari geomeetria sobib laevade paki ja pukitekkide kitsaste tekiruumide piirangutega. ISO 12944 C5-M korrosioonikaitseprotokoll on spetsifikatsiooniraamistik, mis seob mere atmosfääri korrodeerivuse ussülekandepaari materjali, kattesüsteemi ja tihendi spetsifikatsiooniga. C5-M (väga kõrge merekindlus) nõuab 316L või dupleksroostevaba terast, nikkel-alumiiniumpronksratast, kolmekihilist katet (tsingirikas kruntvärv pluss epoksüüd ja polüuretaan) ja FKM-tihendeid – see tagab 25-aastase sihteluea standardi määratletud kõige agressiivsemas atmosfääri korrosioonikeskkonnas. Kõikide kommertslaevade vintsikomponentide jaoks on vaja klassifikatsiooniühingu heakskiitu (DNV, Lloyd's, BV, ABS).
Miks kasutavad merevintsid ussiülekandeid?
Sildumisvintsil peab olema kaks funktsiooni: vedada sildumisliini kai ääres seismise ajal (aktiivne, mootoriga, 2–5 minutit liini kohta) ja hoida liini pinget kogu sadamas seismise ajal (passiivne, mootor välja lülitatud, tundide kuni nädalate jooksul). Vintsi sees olev ussiülekandepaar tagab mõlema: suure pöördemomendiga kiiruse vähendamise vedamisel ja iselukustuva pinge hoidmise sadamas seismise ajal. Eraldi piduritrumlit ega hammasratasmehhanismi pole vaja – iselukustuv geomeetria hoiab täielikku sildumispinget lõputult.
See kahetine funktsioon teeb ussiülekande paarist merevintside standardi igat tüüpi laevadel – alates 500 GT rannikupüügilaevadest kuni 300 000 DWT VLCC-deni.
Iselukustuv süsteem hoiab ilma mootorita vintsi kohta 15–30 tonni ankurdamisköie pinget. Pinge varieerub olenevalt loodetest, hoovusetest ja tuulest – ussiülekandepaar neelab need dünaamilised kõikumised vaikselt. Kui laev lainel hoogu kogub, neelab hetkeline pingetõus (kuni 2 korda staatiline) iselukustuva hõõrdumise poolt, selle asemel et see mootorile edastada.
Laeva tekipind on üks piiratumaid igas tööstusharus. 90-kraadine ussikäigu paigutus asetab mootori vertikaalselt vintsitrumli alla – see mahub 600 × 800 mm tekipinnale, millele sama võimsusega ridakäigukast ei suudaks vastu pidada. Igal teki ruutmeetril on konkureerivad nõuded lastiluukide, ventilatsiooniavade ja meeskonna juurdepääsu osas.
Kaubalaevadel peavad kõik tekimasinad olema klassifikatsiooniühingu tüübikinnitusega (DNV GL, Lloyd's Register, Bureau Veritas, ABS). Ussülekandepaar peab olema projekteeritud, toodetud ja testitud vastavalt kehtivatele klassifikatsioonireeglitele – sealhulgas materjali sertifitseerimine, koormuskatse 1,5-kordse nimikoormusega ja dokumenteeritud kvaliteedijuhtimine.
ISO 12944 C5-M korrosioonikaitse — merekeskkonna ja ussiülekandepaari spetsifikatsioon
Standard ISO 12944 liigitab atmosfääri korrosiivsuse kategooriatesse C1 (väga madal – köetavad siseruumid) kuni CX (äärmuslik – avamere, otsese kokkupuutega soolase veega). Merevintside ussülekandepaarid töötavad kategooriates C4 kuni C5-M, olenevalt laeva tüübist ja tööpiirkonnast. Protokoll seob iga kategooria nõutava materjali, katte ja tihendi spetsifikatsiooniga, et saavutada sihtotstarbeline kasutusiga 15–25 aastat.
Kulude suurenemine C4-lt CX-le on ligikaudu 3–5 korda – peamiselt materjali (316L dupleks/monelkatteks), katte keerukuse (kahekihiline termopihustamine pluss epoksükate) ja avamere klassifitseerimiseks vajaliku dokumentatsiooni (koormustestid, kolmanda osapoole katte kontroll, materjali jälgitavus vastavalt standardile EN 10204 3.1) tõttu. Siseveekogude parvlaevavints C4-s maksab umbes 1200 USA dollarit ussiülekandepaari kohta; avamere platvormi sildumisvints CX-s maksab samaväärse pöördemomendi võimsuse eest 4000–6000 USA dollarit.
Soolapihustuskeskkond ja laeva teki vibratsioon
Soolapihustus pideva söövitava toimena. Ookeanilaevadel satub tekivarustusele pidevalt soolapritsi – õhus leviva soola kontsentratsioon tekil on 50–300 mg/m²/päevas (mõõdetuna ISO 9225 kloriidi sadestumise kiiruse järgi). See soolakile koos kõrge õhuniiskusega (merel 80–100% suhteline õhuniiskus) loob igale avatud metallpinnale elektrolüüdikihi, mis põhjustab pidevat elektrokeemilist korrosiooni. Standardne süsinikteras korrodeerub C5-M tingimustes 0,4–0,8 mm aastas – see kulutab 5–8 aasta jooksul standardse ussiülekande korpuse seina paksuse. ISO 12944 kattesüsteem loob soolaelektrolüüdi ja terasaluse vahele barjääri –, kuid katet tuleb hooldada (kahjustusi tuleb parandada regulaarse laevahoolduse käigus), et barjäär püsiks 20–25-aastase sihtotstarbelise eluea jooksul.
Laeva teki vibratsioon. Mere ussülekandepaarid kogevad pidevat vibratsiooni laeva peamasinast (10–25 Hz kiirusel 0,5–3 mm/s), abigeneraatoritest (25–50 Hz) ja lainetest tingitud kere painutusest (0,1–1 Hz madala amplituudiga, kuid suure nihkega). See vibratsioon ei tekita kaevanduspurustitele omaseid teravaid siirdeid (artikkel A26), kuid on pidev – 24 tundi ööpäevas merel. Ussülekandepaari mõju on hammaste kokkupuutepindadel hõõrdkorrosioon pikkade perioodide jooksul, mil vints ei tööta (sildumispinge hoidmine või merel hoiustamine). Hõõrdkorrosioonivastane määrdeaine või perioodiline käsitsi pöörlemine (üks täistrumli pööre nädalas ookeanireiside ajal) hoiab ära hõõrdkorrosiooni pikemate mittetöötavate perioodide ajal.
Korea laevatehas, mis ehitas kaheksast rannikulaevast (12 000 DWT) koosnevat seeriat, määras vööri vintside jaoks ussülekandepaarid – 4 vintsi laeva kohta, kokku 32 paari. Esialgses spetsifikatsioonis kasutati 304 roostevabast terasest usse alumiiniumpronksratastega ja kahekihilise epoksü-polüuretaankattega 200 µm DFT-ga – see sobis C4 jaoks (kaitstud sadam), kuid ei vastanud tegeliku töökeskkonna (Korea rannikuveed, C5-M) nõuetele. Pärast viieaastast teenistust teatas kolmas laev taifuunihooajal ussülekande iselukustuvast rikkest – ussülekandepaar oli korrodeerunud punktini, kus hõõrdetegur oli muutunud (ussikeerme punktkorrosioon muutis kontaktgeomeetriat), vähendades iselukustuva töökindlust suure pinge korral. Kõigi 32 paari kontrollimisel kogu laevastikus leiti 9 paari, millel oli ussikeermel mõõdetav punktkorrosioon – kõigil 9-l oli kate purunenud võllitihendi liideses (soola sissetungimise nõrgim koht). Laevastikuülene parandusmeede: kõigi 32 ussülekandepaari vahetamine 316L ussülekande ja NAB-ratta vastu ning uuendamine kolmekihilisele tsingirikastele epoksüüd-polüuretaankattele paksusega 320 µm kuiva paksusega (C5-M spetsifikatsioon). Kõigi võllitihendite vahetamine FKM kahehuulelise tüübi vastu. Paari vahetusmaksumus: 1850 USD (võrreldes algse 980 USD-ga). Laevastiku koguuuendus: 59 200 USD. C4 ja C5-M spetsifikatsioonide vahe 870 USD paari kohta – 27 840 USD kogu laevastiku ulatuses – oleks ära hoidnud 59 200 USD suuruse vahetuse pluss hinnanguliselt 120 000 USD avarii-dokkimise aja. Õppetund: avamerel tegutsevad rannikulaevad on C5-M, mitte C4 – isegi kui nad peamiselt silduvad varjatud sadamates. Ussülekandepaari spetsifikatsiooni määrab korrosioonile allutatud aine, mitte kai asukoht.
Kolm merevintsi ussiülekande paari spetsifikatsiooniümbrist
Juhtum 1 – Korea laevatehas: 50 000 DWT puistlastilaevu sildumisvintsid, C5-M, klassi sertifitseeritud
Korea laevatehas määras kindlaks ussülekande paarid 8 sildumisvintsi jaoks (4 ees, 4 ahtris) 50 000 DWT puistlastilaeval, mis oli mõeldud rahvusvahelistele kaubateedele. Sildumisköie tõmbejõud: 15 tonni vintsi kohta. Trumli kiirus: 8 m/min liinikiirusel. Mootor: 30 kW, 1450 p/min. Ussülekande paari suhe: 35:1. Väljundpöördemoment trumli võllil: 8500 N·m. Iselukustuv kandevõime: 12 750 N·m (1,5 × nimivõimsus DNV reeglite järgi). Klassifikatsioon: DNV GL tüübikinnitusega. Materjal: 316L roostevaba uss (C5-M ookeanisõiduk), NAB nikkel-alumiiniumpronksratas. Kate: tsingirikas kruntvärv 80 µm + epoksüvahekiht 120 µm + polüuretaan-pealiskiht 120 µm = 320 µm kogu kuiva kihi paksus. Tihend: FKM topelthuulega, IP66, määrdega täidetud labürindi abil. Õli: ISO VG 460 merekvaliteediga mineraalõli EP korrosiooni inhibiitoriga. Hind ussiülekande paari kohta: 2400 USD. Kokku 8 vintsi eest: 19 200 USD. Laeva 25-aastane projekteeritud eluiga nõuab ühte ussiülekande vahetust keskel (12.–15. kuivdoki aastal) ja tihendite liideste värvimist kaks korda aastas.
Juhtum 2 – Jaapani süvameretraaler: traalivints, kõrge töötsükkel, soola sattumise oht
Jaapani kalalaevaehitaja määras 500 tonnaažiga süvameretraaleri kahe traalvintsi jaoks ussülekandepaarid. Traalvintsid erinevad sildumisvintsidest töötsükli poolest: traalvints veab kalavõrku (5–15 tonni) 8–12 korda 24-tunnise kalapüügipäeva jooksul – see on palju aktiivsem kui sildumisvints, mis töötab üks kord sadamakülastuse kohta. Trumli tõmbejõud: 12 tonni. Traadi kiirus: 30 m/min (kiirem kui sildumisel – aeg kalapüügikohas on tootmisaeg). Mootor: 45 kW hüdrauliline. Ussülekandepaari suhe: 25:1. Väljundpöördemoment: 6200 N·m. Traalvints asus ahtri töötakil – otseselt avatud murdlainetele, kalajäätmetele, merevee pritsimisele ja kütteõli tilkadele. Korrosiooniklass: C5-M pritsmetsooni kattega (vahelduv merevee sattumine raskete ilmastikutingimuste ajal). Materjal: 316L uss, NAB-ratas. Tihedus: IP67 survestatud labürindi abil (positiivne määrderõhk hoiab ära merevee sissetungi üle teki kukkumise ajal). Hind paari kohta: 2800 USD (pritsmetsooni lisakaitse võrreldes tavalise C5-M-ga). Sirvi mereklassi ussikäigu reduktor vintsi-, ankru- ja tekimasinate rakenduste valikud.
Juhtum 3 – Vietnami siseveelaeva parvlaev: kuluoptimeeritud C4 sildumisvints
Vietnami parvlaevaoperaator määras Mekongi delta siseveeteede võrgustikus opereerivale 200 reisijat mahutavale jõeparvlaevale kindlaks nelja ussülekande paarid. Pöördejõud: 3 tonni (parvlaev oli sildunud rahulikus jõevoolus, loodeteta). Mootor: 5,5 kW elektriline. Ussülekandepaari suhe: 30:1. Väljundpöördemoment: 1800 N·m. Sisemaa magevee keskkond oli C4 (kõrge, kuid mitte mereline – soolapihustust ei esine, mõõdukas õhuniiskus). Materjal: kuumtsingitud uss (sobib magevee C4 jaoks), fosforpronksratas (magevees tsingikao oht puudub). Kate: kahekihiline epoksü-polüuretaan 200 µm kuiva kihi paksusega. Tihend: EPDM topelthuul, IP55. Maksumus paari kohta: 420 USD. Kokku 4 vintsi eest: 1680 USD. C4 spetsifikatsiooniga säästeti ookeanisõiduks mõeldud C5-M spetsifikatsiooniga võrreldes umbes 1400 USD paari kohta – see oli õigustatud, kuna parvlaev ei sisenenud kunagi soolasesse vette. Parvlaeva 15-aastane projekteeritud eluiga ei nõudnud kergetes ja ohututes mageveekeskkondades rataste vahetamist eluea keskel.
Korduma kippuvad küsimused
K: Kas meresildumisvintsi ussülekandepaar vajab klassifikatsiooniühingu heakskiitu?
SOLASi konventsiooni ja klassifitseerimiseeskirjadega hõlmatud kaubalaevade puhul (kõik kaubalaevad, reisilaevad ja avamerelaevad): jah – ussülekandepaar peab olema tüübikinnituse saanud või individuaalselt sertifitseeritud vastava klassifikatsiooniühingu poolt. Kinnitus hõlmab materjalide sertifitseerimist, konstruktsiooni kontrollimist (pingeanalüüs), tootmiskvaliteeti (keevitamine, mehaaniline töötlemine, kuumtöötlus) ja koormuskatseid (1,5-kordne nimivõimsus). Väikelaevade puhul, mis on alla klassifikatsiooniülevaatuse (alla 24 meetri pikkused kalalaevad, lõbusõidulaevad), ei ole klassikinnitus seadusega nõutav, kuid seda soovitatakse kindlustus- ja ohutuskaalutlustel. Klassikinnituse dokumentatsiooni maksumus lisandub 300–800 USA dollarit paari kohta – see sisaldub merekvaliteediga laevade hinnas.
K: Kuidas mõjutab hõõrdkorrosioon merel kasutatavaid ussiülekandepaare?
Hõõrdumine tekib siis, kui ussi- ja rattahammaste pinnad kogevad laeva vibratsiooni tõttu staatilise koormuse (sildumispinge) all mikroliikumist (amplituud 0,01–0,1 mm). Mikroliikumine katkestab määrdekilet, paljastab palja metalli ja tekitab oksiidipuru, mis toimib abrasiivina – kiirendades lokaalset kulumist hammaste kokkupuutepunktis. Kuude pikkuse kai ääres seismise ajal mootori edastatava vibratsiooni korral võib hõõrdumine põhjustada kokkupuutetsoonis nähtavat süvendikulumist. Ennetamine: kasutage hõõrdumist vähendava lisandiga (molübdeendisulfiid või grafiit) määret; pöörake vintsi trumlit pikema sadamas seismise ajal üks täispööre nädalas; ja planeerige ussiülekandepaari kontrollimine iga-aastase klassiülevaatuse käigus, et avastada hõõrdumist enne, kui see kahjustab iselukustuvat kontaktgeomeetriat.
K: Kas kahe käivitusega ussi saab kasutada meresildumisvintsis?
Ei – sildumisvintside ussülekandepaarid peavad iselukustuvaks muutmiseks olema ühe käivitusega. Kahe käivitusega paar liiguks sildumispinge all tagasi, võimaldades sildumisliinil kontrollimatult lahti painduda – see on kriitiline ohutusrisk. Lastivintsid (mis kasutavad koorma hoidmiseks eraldi pidurit, mitte iselukustuvat) võivad veooperatsioonide ajal suurema efektiivsuse saavutamiseks kasutada kahe käivitusega paare. Ankruvintsid kasutavad ühe käivitusega ajamiga ...
K: Milline on merevintsi ussiülekandepaari eeldatav kasutusiga?
Laeva elueaks kavandatud: 20–25 aastat, ühe keskmise eluea ratta vahetusega 12.–15. aastal (mis langeb kokku teise spetsiaalse ülevaatuse kuivdoki ajaga). Terasvelg (316L või dupleks) kestab kogu laeva eluea, kui katet hooldatakse. NAB- ehk alumiiniumpronksvelg on kulumiselement – töötunde on tavaliselt 200–500 aastas (ainult sildumisoperatsioonid), seega on mehaaniline kulumine väike. Eluiga piiravaks teguriks on korrosioon – kas väline (katte purunemine, mis paljastab korpuse) või sisemine (tihendi purunemine, mis laseb soolapihust õli sisse). C5-M spetsifikatsiooni ja iga-aastase katte hoolduse korral on 25-aastane eesmärk saavutatav.
K: Millist määrdeainet kasutatakse merevintside ussiülekandepaarides?
Standardina on saadaval merekvaliteediga mineraalõli EP ISO VG 460 või 680 koos korrosiooni inhibiitori ja hõõrdumisvastase lisandiga. Sünteetilist PAG-i kasutatakse äärmuslike temperatuuride korral (arktiline, troopiline), kus temperatuurivahemik ületab mineraalõli tööpiiri. Õlivahetuse intervall: igal aastal klassikontrolli käigus või kui õlianalüüs näitab veesisaldust üle 0,5 protsendi (mis näitab tihendi lagunemist, mis võimaldab soolalahuse sissetungi) või happearvu üle 2,0 mgKOH/g. Mõned väiksemad kalalaevade vintsid kasutavad lihtsuse huvides õli asemel merekvaliteediga määret – see on vastuvõetav alla 5-tonnise tõmbejõuga vintside puhul, kus veo ajal tekkiv soojus on piisavalt madal, et määrdega toime tulla.
Merevintside ussülekandepaarid töötavad kõige agressiivsemates atmosfääri korrosioonitingimustes mis tahes tööstuslikus rakenduses – ISO 12944 C5-M soolapihustus kontsentratsiooniga 50–300 mg/m²/päevas, pidev õhuniiskus üle 80 protsendi ja UV-kiirgus avatud tekkidel 20–25 aastat. C5-M korrosiooniprotokoll määrab selle keskkonna 316L roostevabast terasest või dupleks-usskattega, NAB-rattaga, kolmekihilise kattega minimaalse kuiva kihi paksusega 320 µm ja FKM-tihenditega – spetsifikatsioonitase, mis maksab 2–5 korda rohkem kui sisemaa C4, kuid on kohustuslik igale avatud ranniku- või ookeanivetes tegutsevale laevale. Iselukustuv süsteem hoiab sildumispinget ilma mootori jõuta – see on ohutusfunktsioon, mille korral tormi ajal tekkiv rike võib põhjustada laeva triivi ja konstruktsioonikahjustusi. Klassifikatsiooniühingu heakskiit tagab, et ussülekandepaar vastab meresõiduohutuse nõuetele vastavatele kontrollitud konstruktsiooni-, materjali- ja koormustestide standarditele.
Laevatehastele, merevarustuse tootjatele ja laevaoperaatoritele klassifitseerib meie inseneribüroo korrosioonikeskkonda ja soovitab ISO 12944 kaitsetaset. Standardkataloog merekvaliteediga ussiülekandekomplektid katta vintside suurused vahemikus 80 kuni 250 mm, kasutades C4 kuni C5-M materjali ja kattepakette. Esitada Merevintsi ajami spetsifikatsioon laeva tüübi, sildumisliini tõmbejõu, tegutsemisvete ja klassifikatsiooniühingu nõuetega.
Kas otsite ussülekandepaare merevintside või tekimasinate jaoks?
Saatke meile laeva tüüp, ankurdamisliini tõmbetugevus või ankru raskus, tegutsemisveed (sisemaa, rannikuala, ookean, avamere), klassifikatsiooniühing ja laeva kavandatud eluiga. Me klassifitseerime korrosioonikategooria ja soovitame materjali, katte ja tihenduse spetsifikatsiooni.
Toimetaja: Cxm
