轮船螺旋桨与船体的连接处是如何防水的?

小双聊国际 2025-04-26 03:34:53

我一直很好奇,轮船在大海中航行时,尾部的螺旋桨不停地在水下旋转,螺旋桨的转动必然会产生缝隙,而水下的压力又如此巨大,为什么海水不会从这些缝隙涌入船体,导致船舱被淹呢?

要解答这个疑问,就得从轮船的内部结构说起。

我们都知道,螺旋桨的动力来源于船舱内的发动机,发动机与螺旋桨之间有一根长轴相连,这根轴分为两部分,中间的部分与发动机相连,被称为中间轴;而后面与螺旋桨相连的部分则被称为尾轴。尾轴与螺旋桨的连接处,正好位于船体内外的交界点。

这个位置非常关键,一旦出现漏水的情况,海水就会从这里涌入船舱,后果不堪设想。因此,要确保船体的密封性,就必须在这个连接处做好防水措施。

在早期的轮船设计中,人们采用了一种比较简单的方法来解决这个问题,那就是在尾轴与螺旋桨的连接处缠绕浸油的石棉绳。石棉绳是一种比较耐磨的材料,而且浸油后还能增加其密封性。

然而,这种方法的效果并不理想。一方面,石棉绳在海水和压力的长期作用下,磨损速度很快,使用寿命很短,需要频繁更换。另一方面,尾轴本身也会因为摩擦而产生磨损,从而导致密封性下降,这种设计虽然在一定程度上能阻止海水进入,但并不能从根本上解决问题,仍然存在漏水的风险。

随着技术的进步,一大堆工程师开动脑筋,让现代轮船采用了更加先进的密封技术,即密封环轴封。现在的轮船在尾轴的前后两端都安装了密封环轴封,如果我们将轴封单独拿出来仔细观察,会发现它的工作原理相当巧妙。水要进入船体,就必须从轴套这里穿过,而在轴套上安装了4个皮碗,这4个皮碗套在轴套上,形成了3个类似腔式的结构。

最左边的是水腔,中间的是气腔,最右边的是油腔。值得注意的是,这4个皮碗的开口方向并不相同,左边的3个皮碗开口朝向螺旋桨的方向,而右边的1个皮碗开口则朝向相反的方向。

当海水从螺旋桨的方向过来时,首先会接触到第一个皮碗。皮碗的形状有点像钩子,因此皮碗与轴套之间会产生紧密的接触。随着螺旋桨的旋转和海水的压力,皮碗会被不断挤压,使其与轴套之间的密封性越来越强。

然而,尽管第一个皮碗能够挡住大部分的海水,但由于水下的压力实在是太大了,仍会有一部分海水从皮碗与轴套之间的缝隙渗过去。此时,海水就进入了第一个水腔。这还只是第一步,如果水腔的压力过大,海水还会继续流向中间的气腔。

与此同时,我们再来看看右边的油腔部分,油腔内部充满了大量润滑油,最前面的橘色部分也是润滑油,这些润滑油也会在压力的作用下向中间的气枪渗透。也就是说,左边的水和右边的油都会进入中间的气腔,但水并不会继续往前流动,这是因为右边的油腔也是有压力的,两边的压力会相互对抗,形成一种平衡。

气腔内部的压力会一直保持低于两边的压力,如果超过了这个平衡点,气腔就会自动释放压力,以维持这种微妙的平衡状态。

尾轴前端的密封结构与后端类似,也是由两个皮碗组成的,其原理与后端的皮碗设计一样,主要作用是让润滑油能够顺利地流向中间轴方向。

这种密封皮碗看起来像是一个超大号的O型圈,但实际上它的结构是经过特殊设计的,比普通的O型圈要复杂得多。它的尺寸也比较大,以确保更好的密封效果。

现在我们可以明白,这种密封设计并不是单纯地要把水完全堵住,而是通过一系列巧妙的结构和原理,先堵住一部分海水,再让少量的海水进入,然后利用润滑油与海水之间的压力对抗,最后通过气枪的自动调节,将水和油的压力平衡并排出。这种设计充分利用了物理原理和材料的特性,达到了非常好的密封效果。

不得不说,这种设计思路真是太巧妙了,它不仅解决了海水进入船体的问题,还确保了轮船的正常运行和安全。

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