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Jul 21, 2023

水

Pubblicato il 31 luglio 2022 alle 17:59

2022 年 7 月 31 日午後 5 時 59 分に The Maritime Executive によって公開

(記事はもともと2022年5月/6月版に掲載されました。)

私たちは、ハイパーコネクテッドでデジタル中心の世界に住んでいます。

グローバリゼーションとテクノロジーの進歩により、私たちはこれまで以上につながりが深まり、商品、サービス、情報に簡単にアクセスできるようになりました。 そのため、あらゆるものの 90% が今でも 500 年前とまったく同じように移動しているということは忘れられがちです。

船で。

その貿易は、国際的に貿易する約55,000隻の商船によって運ばれます。 一般貨物、コンテナ、タンカーのいずれにも、船を水中で駆動する 1 つ以上のプロペラが装備されています。 プロペラはシャフトを介してエンジンに接続されており、そのシャフトはスムーズな回転を保つためにさまざまなベアリングによって支えられています。

これらのベアリングには、多くの場合、グリースまたはオイルの潤滑が必要です。 オイル潤滑船尾チューブ システムは、シャフト ベアリングの摩耗寿命の制御を目的として 1950 年代に導入されました。 システムのコンポーネントの 1 つは船尾チューブ ベアリングとして知られており、その主な役割は、油で満たされた船尾チューブを密閉し、その油が海に流れ込んで海洋汚染を引き起こすのを防ぐことです。

それでも事故は起きます。

漁網、プロペラシャフトの位置のずれ、シールのメンテナンス不良、または製造上の欠陥はすべて、シールの故障の原因となる可能性があります。 その結果生じる石油封じ込めの損失は、船主に多大な損害を与え、乗組員に罰金や懲役刑さえも科せられる可能性があります。

オイル潤滑船尾チューブ システムは、表向きはベアリングの摩耗寿命を制御するために開発されました。 しかし、これらのシステムが石油をまったく必要としないとしたらどうなるでしょうか?

水冷ベアリング

水冷軸受には、オイル潤滑や EAL (環境に許容される潤滑剤) が不要で、汚染リスクがゼロになるという利点があります。 シャフトが高速で回転している間、水によってくさびが形成され、シャフトがベアリング素材から完全に分離され、摩擦係数が 0.001 未満になります。 これにより、システムの磨耗が無視できる程度に軽減されます。

また、水の比熱は油の 2 倍です。 同じ重量の水は油潤滑剤の 2 倍の熱を吸収するため、冷却特性がはるかに優れています。 水を潤滑剤として使用することにより、汚染シールが不要になります。 シールが不要な場合はポンプやタンクが不要になる場合があります。 これにより、シャフト ベアリング システムが簡素化され、構築段階での即時的なコスト削減につながります。

船尾チューブベアリングは、縦方向に走る一連のランドとグルーブを備えて設計されています。 砂や砂利などの汚染物質がシステムに入ると、水によって溝に洗い流されます。 このスタイルのベアリングの材料構造により、曲がりのない金属ベアリングとは異なり、プロペラ シャフトに傷が付くのを防ぎます。

さらに、グリースを塗布したシャフトは汚染物質を捕捉し、本質的にシャフトをラッピング用コンパウンドに変えてしまいます。 これにより、回転するたびにシャフトが摩耗し続けます。

水冷ベアリングは、利用可能な最新の技術と、人類に知られている最も古い持続可能な資源の 1 つを使用して開発されました。

複合ベアリング

Thompson Gordon 社の Thordon Bearings は、オイルとグリースを使用しないベアリングとシールの製造を専門とするオンタリオ州に拠点を置くメーカーです。 同社は独自のグリースフリーの水潤滑ポリマー材料を使用しています。 この低係数のベアリング材料は、シャフト/ベアリングの摩擦を軽減し、スティック スリップを排除するのに役立ちます。ソードンは最近、これまでに製造された中で最大のラダー ベアリングを 24 時間以上かけて製造しました。

ドバイで乾ドックに停泊中のコンテナ船の舵軸受のクリアランスが限界に達していることが判明した。 メンテナンス期間の終了が間近に迫っているため、所有者は乾ドックに戻るか、既存の金属ベアリングをソードンの水潤滑技術に交換するかを決定する必要がありました。 ソードンの現地パートナーであるオーシャン・パワー・インターナショナルは、造船所に対しベアリングを予定通りに納入できると保証した。

オンタリオ州バーリントンを拠点とするソードン氏のチームは、舵ストックの図面だけを参考にして、十分な安全マージンを確保した特大の部品を鋳造しました。 完成品の寸法は 1,250 mm x 1,050 mm x 1,350 mm、重量は 2,500 ポンドでした。 これまでに納入されたベアリングとしては最大のものでしたが、それでも同等の青銅製ベアリングよりも 7 倍軽く、その夜民間旅客機に積み込まれるほど十分な軽さでした。

24 時間後、ベアリングはドバイに到着し、現地チームが正確な仕様に合わせて最終機械加工を完了しました。 次に、この部品を液体窒素を使用して過冷却すると、外径が 21.93 mm 縮小し、ベアリングを所定の位置に簡単に取り付けることができるようになりました。結果として得られた取り付けは、交換した青銅製ベアリングよりも耐摩耗性が高く、予想耐用年数が 2 倍になりました。

複数船舶契約

水冷軸受の利点と Thordon の短納期の組み合わせにより、世界最大の内陸船舶運航会社である Maritime Partners との複数船舶協定が締結されました。

ルイジアナに本拠を置くFMT造船所から、RiverToughテールシャフトベアリング、パッカーシール付きThorPlas-Blueラダーベアリング、ThorPlas-Blueステアリングリンケージブッシング、SXLスラストワッシャー、TG100テールシャフトシールを含む設備を備えた12隻の二軸プッシュボートが納入される予定です。米国内陸の河川ネットワークを横断する最も近代的で新しく、環境効率の高い船舶の 1 つであるマリタイム パートナーズは、信頼性の高い運航と汚染リスクのゼロを保証するために、ソードンの水冷ソリューションを全面的に採用しました。

木製ベアリング

スペクトルの対極には、歴史上最も長く稼働している水冷ベアリング ソリューション、つまりリグナムバイタから作られた木製ベアリングがあります。

リグナム・バイタエは 3 世紀以上にわたって使用されてきました。 1852 年に最初の特許を取得しました。1882 年に SNAME に登録されました。第一次世界大戦では艦隊全体で使用され、その後第二次世界大戦でも再び使用されました。 これは、世界初の原子力潜水艦である USS ノーチラスでの使用に選ばれました。 世界最速の遠洋定期船である SS 米国号は、1952 年の処女航海で大西洋を最速で横断したとしてブルー リボン賞を受賞し、その記録は今日まで保持されています。

そのシャフトベアリングはリグナムバイタから作られました。

LV ほどの歴史や寿命を持つ軸受材料は他にありません。 また、完全に再生可能な資源であるため、利用可能な中で最も環境に優しいソリューションであるという名誉を保持しています。

何がそんなに良いのでしょうか？

リグナムバイタは取引される木材の中で最も硬く、ジャンカスケールで 4,390 lbf と表示されます。これはアルミニウムに相当します。 また、黒檀の密度が 5.8 ポンド/BD フィートであるのに対し、この木は 6.8 ポンド/BD フィートで、すべての広葉樹の中で最も密度が高くなります。これらの木の 1 本が成熟するまでに何世紀もかかります。

天然油が含まれており、自己潤滑性と耐摩耗性をもたらします。 アメリカ海軍による研究では、LV の摩擦係数がこれまでに記録された中で最も低いことが判明しました。 これらの油は耐腐朽性ももたらし、木材なので電気分解による損傷を受けません。

これらの特性のほとんどは、その独特の細胞構造の結果です。 縦方向のパターンで木目を形成するほとんどの木材とは異なり、LV は木目が 60 度の角度で織られた母材として形成されます。 これはプリロードされたスプリングのように機能します。 100 トンのプレスを使用して圧縮することができ、数日後には元の形状に戻り、完全に記憶された形状に戻ります。

この最後の特性により、船尾チューブでの使用に最適になります。 木製ベアリングは時間の経過とともにシャフトに適合し、基本的にラップインし、この時点で係数が最も低くなります。 また、シャフトの振動はクリアランスが大きすぎることによって発生するため、シャフトの位置がずれている場合でも、この特性により振動がほぼ完全に除去されます。

絶え間ない発展

リグナム・ヴィタ・ノース・アメリカの創設者であるボブ・ショートリッジは、常に素材の限界に挑戦しています。 彼は現在、海洋および水力発電産業向けのベアリング技術を専門とするカナダに本拠を置くハイドロテック社によってベアリングのテストを受けています。

あらゆる条件に最適なベアリングを開発するために、二人はあらゆる種類の材料と設計に対して LV をテストしています。 低速での摩耗を制限しながら、高速で最も効果的なウォーターウェッジを開発できる材料を見つけることが究極の目標であり、リグナムバイタの初期結果は、それがトップに浮上していることを示しています。

ショートリッジは歴史愛好家でもあり、SS アメリカ号と彼女をあれほど速く走らせた理由に長年魅了されてきました。 この記事の執筆時点では、彼はSS米国保護博物館に展示するためにリグナムバイタのベアリング素材を寄贈しており、設計をさらに改良することを目的として船尾管のベアリングを検査するために船に乗船する許可を待っています。 最古の信頼できる素材に最新の製造方法を適用することが、持続可能な成功の秘訣です。

物事がうまくいかないとき

乾ドックにいる間にベアリングとシールを再取り付けまたは取り付けることは別のことです。 故障後に船舶が水中にある間に修理または交換することは、まったく別のことです。

船尾シールと推進システムを専門とする Aegir Marine は、船舶のメンテナンスに柔軟なアプローチを提供します。 乾ドックの時間枠に合わせられるのは嬉しいことですが、特に重要なのは、浮体式修理や緊急水中修理の実施です。

Aegir 独自の SealDock は、水面下に乾燥した作業環境を作り出す水中生息地です。 プロジェクトの要件に合わせてカスタム設計された SealDock は、正の空気圧と組み合わせたゴム製シール機構を使用します。 これにより、訓練を受けた技術者が現場にアクセスして修理を完了できるようになります。

Aegir は、Prime 自社ブランドまたは交換部品を DNV 認定施設で製造しています。 世界的な配送ネットワークを備えているため、船舶を修理、再装備して運航に戻すのに理想的な位置にあります。

これらの機能により、2022 年に Spliethoff と提携し、船尾管のシーリング部品とサービスを提供することになりました。 50 隻以上の船舶からなる世界的な乾貨物船団を運営している Spliethoff は、高価値の貨物を配送しており、船団の稼働時間を最大限に高める必要があります。 Aegir とのパートナーシップは、貨物の移動を維持するために必要なすべての船尾管シーリング部品とサービスの世界的な供給と対応を保証するのに役立ちます。

環境に優しい技術

海事分野の進歩に関して言えば、その使命は明らかです。それは、世界の海運業界向けに環境的に持続可能なソリューションを開発し、提供することです。 水冷ベアリング技術は、汚染のリスクがゼロで、最も環境に優しい選択肢です。

最新のポリマー技術を使用する場合でも、まだ発見されていない特性を持つ古代の木材を使用する場合でも、仕事を遂行するための優れた選択肢があります。 – MarEx 頻繁に寄稿する Sean Hogue は、Baker Marine Solutions の運営担当上級副社長です。

ここで表明された意見は著者のものであり、必ずしも The Maritime Executive の意見ではありません。