碳纤维轴系联轴器驱动轴在船舶推进应用

德国CENTA公司专门从事高弹性联轴器、离合器、碳纤维轴系、万向轴传动装置及减震装置的生产和开发。产品类型有二十多种，扭矩覆盖范围：10～1000,000Nm，广泛应用于船舶、机车、工程机械（混凝土泵车、挖掘机、压路机、铣刨机、电机带液压泵、其他静压传动如平台车等）、建筑机械、风力发电、柴油发电机组、空气压缩机、特种汽车、专用车、扫路车、发动机试验台架、军舰、快艇、气垫船、大型船舰及工业设备等传动系统。目前在全球有超过一千多万个联轴器在使用中。



德国CENTA Antriebe kirschey 公司董事长和创始人几年来,高速渡船市场和船型设计都有长足的发展，主要是通过增加推进功率和减轻船体重量来提高航速。
为此，开发应用了系列新型的大功率柴油机。同时，燃气轮机的应用也越来越引人注目，而且船体及船用设备的重量也在减轻。当今，铝质材料在高速单体和双体船上得到了广泛的应用。 123,123

在减轻船体重量的趋势中，推进系统的动力传输部件的减重也提到了议事日程。典型的是，在2台或4台高速柴油机通过减速齿轮箱驱动喷水推进器的高速船上，无论柴油机与齿轮箱之间，还是齿轮箱和喷水推进装置之间的距离都缩短了。尤其是在双体船狭小的空间里要求错落布置4台柴油机，前部柴油机中发出的功率必须通过后部的柴油机传输出去。因此，这就要求配备重量最轻、部件最少的传动装置。

而采用由碳纤维管材料的驱动轴，能够轻而易举地达到减轻传动部件重量的目的。

碳纤维驱动轴的主要优点

1） 明显地减轻了驱动轴的重量。和坚硬的钢质轴相比较，碳纤维轴的重量明显地减轻了约70％，这其中包括复合管端部必要的金属部件，其实仅碳纤维管本身的重量的确很轻。一般可以规纳为：轴越长，减重的量越大，复合轴减重的效果越明显。

2） 临界速度高。由于转速是设定的，故使用碳纤维轴的优点体现在长的推进轴系上。换言之，轴承之间的距离会较长。因此，长轴系上通常不需要布置轴承，至少减少了轴承的数量，这样就降低了成本，减轻了轴系，减少了部件，而且还节省了轴承支撑件的成本以及减轻了重量。
3） 长寿命、低噪声、无腐蚀、无磨擦、免维修、不导电、无磁性。

设计特点

所有CENTA的复合轴都设计得轻巧，重量最小，尺寸最佳。为此，专门开发一套计算机程序，以便设计出效率最高的长纤维层装置（filament layering systems），使推进轴具有良好的技术特性。CENTA牌碳纤维复合轴的独特之处在于采用主动锁紧系统，就是采用锥形钛金属销销住钢质或铝质金属法兰，这种技术提供了经济、可靠的解决功率传输的办法，并受专利保护。这种主动锁紧系统使轴系在额定扭矩下安全系数提高到6倍，疲劳强度的安全系数提高到3倍。 123456
为了避免由于轴的装配偏差和船体的扭曲所造成的危险应力，CENTA公司在轴管的两端原则上采用柔性连接。

实船使用情况

自1996年以来，已经交付了近100根碳纤维轴用于船舶推进系统，绝大多数都用在高速渡轮上，但有些也用于军船、巡逻艇、豪华游艇、赛艇、挖泥船和泵站上。

长度：每段的长度可达8米，用户要求的任何长度都可以按段组合；
扭矩：可承载的扭矩为200千牛顿米，如果用户要求更大的扭矩，也可以满足要求；
转速：轴的转速可达300转／分。
认可：到目前为止，该产品已经由美国船级社、挪威船级社、德国劳氏船级社、英国劳氏船级社和英国皇家造船师协会认可，如须经其它船级社认可,也可以满足要求。
最后忠告用户，在船舶设计的早期阶段，如果CENTA公司能够尽早介入的话，可根据现有经验提供最佳的推进系统方案。因为使用碳纤维轴不只是一般意义上的推进轴材料的替换，所以在船舶设计阶段需要统盘考虑碳纤维轴的设计。 本文来自123

摘自《国际船艇》电子版 碳纤维驱动轴在船舶推进系统的应用