Influence of Propeller-Ice Loads on the Wear Development in Stern Tube Bearings of Marine Propulsion Systems and Identification of Critical Operating Conditions

斯特恩 推进 海洋工程 螺旋桨 方位(导航) 扭矩 传动轴 脉冲(物理) 地质学 主轴承 摩擦力矩 工程类 航空航天工程 机械工程 计算机科学 物理 热力学 人工智能 量子力学 曲轴
作者
Markus Gilges,Ahmed Saleh,Mohit Jain,Anriëtte Bekker,Benjamin Lehmann,Georg Jacobs
标识
DOI:10.1115/omae2023-102785
摘要

Abstract Increasing ship traffic in ice-covered waters leads to more frequent collisions between ship propellers and sea ice which causes extreme impulse loads on the propeller. Theses loads are transferred through the propeller shaft to the sliding bearings of the stern tube, especially, the aft stern tube bearings. Extreme bearing loads can lead to mixed-friction regimes which cause wear in the bearings and eventually results in a failure of the entire propulsion system. The effect of ice-induced loads on the contact conditions in the sliding bearings is widely unknown. Thus, a study of the influence of these loads on the contact conditions and wear behavior in stern tube bearings resulting from observed sea ice conditions and operating conditions of the ship is necessary. This paper aims to investigate the influence of ice collision loads on the contact conditions in the bearings of the stern tube of the research vessel SA Agulhas II. For this purpose, an elastohydrodynamic simulation and a multibody simulation based on field measurements were performed. As a result, this paper identifies the operating condition thresholds (i.e. propeller torque and rotational speed) during propeller-ice collisions that cause mixed-friction conditions in the bearings. On the basis of these conditions, a risk map is generated to assess the actual wear risk by including the frequency of occurrence of the corresponding mixed-friction condition over the duration of a voyage.

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