艦船水潤滑尾軸承降噪關鍵技術分析

王 磊，劉 偉，劉義軍，郭全麗，俞 強

(中國艦船研究設計中心，湖北 武漢 430064)

艦船水潤滑尾軸承降噪關鍵技術分析

王 磊，劉 偉，劉義軍，郭全麗，俞 強

(中國艦船研究設計中心，湖北 武漢 430064)

水潤滑形式的尾軸承廣泛運用于艦船推進軸系，其摩擦、潤滑與振動等特性對艦船聲隱身性能有較大影響，國外海軍強國對這一問題進行了系統(tǒng)深入的研究，研制了先進的水潤滑尾軸承產品，很好地解決了艦船軸系的摩擦誘導振動噪聲問題。本文綜述國外艦船水潤滑尾軸承發(fā)展歷程與現(xiàn)狀，對水潤滑尾軸承發(fā)展過程中產生的關鍵性降噪技術進行系統(tǒng)分析，對國內艦船水潤滑尾軸承的發(fā)展方向提出建議。

艦船；水潤滑尾軸承；推進軸系；摩擦噪聲

0 引 言

尾軸承是艦船推進軸系的重要設備，用于支承尾軸與螺旋槳以保證推進軸系的正常運轉。艦船尾軸承多采用水潤滑形式，即以海水為介質進行潤滑與冷卻，提高了系統(tǒng)的可靠性，并且具有無污染與輔助系統(tǒng)配置簡單等優(yōu)點[2, 3]。但是，在軸系起動、停車或低轉速運轉等工況下，尾軸與尾軸承之間易因潤滑不良產生摩擦自激振動，并誘發(fā)尾部產生強烈的振動噪聲，對艦船的隱蔽性造成不利影響[1–8]。歐美日等國針對摩擦誘導的振動噪聲問題，以提升水潤滑尾軸承性能為主要途徑，開展了長期而深入的研究，目前已基本解決。綜觀其發(fā)展歷程，國外艦船水潤滑尾軸承降噪取得實質性進展主要依賴于材料、結構以及支承形式等方面的技術突破。

本文對國外艦船水潤滑尾軸承降噪進程中形成的代表性關鍵性技術進行總結與剖析，并與目前國外艦船廣泛應用的水潤滑尾軸承產品進行對照分析，為我國艦船低噪聲水潤滑尾軸承的發(fā)展與研制提供參考。

1 新材料應用技術

推進軸系運轉過程中，尾軸承軸瓦與軸頸直接接觸，瓦面材料對艦船尾軸承性能具有最重要的影響。歐美日等國為解決艦船水潤滑尾軸承摩擦振動噪聲問題，積極開展高性能水潤滑材料的研究，其中，以新技術、新工藝為代表的特殊改性丁腈橡膠、聚合物合金、改性聚四氟乙烯、纖維強化樹脂基復合材料等具有突出的振動噪聲性能。

1.1 特制改性丁腈橡膠

自 20 世紀 40 年代開始，水潤滑橡膠軸承開始在美國海軍艦船上廣泛采用。早期的橡膠軸承以天然橡膠為主，由于耐熱性能差，異常摩擦噪聲嚴重等原因，逐漸被合成的丁腈橡膠所取代。丁腈橡膠軸承綜合性能更佳，摩擦噪聲問題有所改善，從而長期在美國海軍艦艇上使用。由于新型核潛艇研制對尾部噪聲的關注，美國海軍尋求進一步降低尾軸承摩擦振動噪聲水平，其委托科研機構與企業(yè)進行特制改性丁腈橡膠材料的研制，在原合成橡膠中添加特殊的固體潤滑成分以改善其潤滑性能，同時通過試驗進行橡膠的硬度設計。B.F. Goodrich 公司為美國海軍研制的尾軸承用特制改性丁腈橡膠，如 H-201、H-203 與 H-212 等，材料中添加有石墨（Asbury Graphite Mill, Inc.）、硅油（Dow Corning）、PTFE（DuPont deNemours E.I. Company）與二硫化鉬等潤滑成分[13, 20]。此外，B.F. Goodrich公司以及后來的 Duramax Marine 公司在橡膠硫化工藝上進行改進，所生產的丁腈橡膠均勻密實，且采用鏡面工藝以使橡膠軸瓦表面達到極高的光潔度[15]。橡膠材料配方與硫化成型工藝等方面的突破，使美國海軍艦船裝備的水潤滑橡膠尾軸承表現(xiàn)出卓越的振動噪聲性能，為推進軸系的安靜運行提供了有力保障。由于所研制的特制改性丁腈橡膠性能優(yōu)異，目前美國海軍水面艦船與核潛艇仍主要裝備橡膠尾軸承。

圖 1 典型的橡膠軸承Fig. 1 Typical rubber bearings

英國 Icon Polymer 公司的水潤滑橡膠軸承在軍民用船舶領域大量使用。為降低摩擦系數(shù)并提高干摩擦條件下的耐磨性能，Icon Polymer 聯(lián)合英國阿斯頓大學開展了特制改性丁腈橡膠材料的研究。雙方開展了大量的研究與試驗，采取在丁腈橡膠中加入聚四氟乙烯（PTFE）的方法提高材料摩擦磨損性能，克服了 2 種成分的不相容性，取得了重大突破，隨后開展的實測結果表明新材料具有優(yōu)異的干摩擦性能以及在污水環(huán)境中的耐磨損性能[11]，基于上述成果，Icon Polymer 公司推出了新型 SilverlineAqualine 系列水潤滑橡膠船用軸承。

此外，德國 KTR、美國 Morse、日本 Mikasa 與Kemel 等公司也在特制改性丁腈橡膠材料設計、成型及表面處理等方面開展了研究，開發(fā)了具有鮮明特色的水潤滑橡膠軸承產品，在軍民用船舶領域亦有廣泛應用。

1.2 聚合物合金復合材料

國外海軍艦船也大量裝備非金屬聚合物合金材料的尾軸承，其中代表性的有美國 Duramax DMX 軸承、加拿大 Thordon 軸承以及日本 Mikasa 公司的 FF 聚四氟乙烯合金軸承，如圖 2 所示。

圖 2 典型的聚合物合金軸承Fig. 2 Typical polymer alloy bearings

DMX 是美國 Duramax Marine 公司針對重載軸系研制的基于 SPA（Slippery Polymer Alloy）材料的新型聚合物合金水潤滑軸承。SPA 材料是由丁腈橡膠（NBR）、超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）以及一些特殊成分混合而成[20]。UHMW-PE 由于分子量大，具有極佳的物理機械性能，其與 NBR 混合而成的 SPA 材料，綜合了 NBR 與 UHMW-PE 的優(yōu)點，表現(xiàn)出極佳的耐沖擊、耐磨損與自潤滑性能?；?SPA 材料生產的 DMX 軸承具有大承載能力以及較低的摩擦系數(shù)與磨損率，尤其適用于含泥沙量較高的內河與沿海環(huán)境中。英國海事技術防務服務公司（BMT Defense Services Ltd.）為英國國防部開展的測試表明，DMX 軸承具有優(yōu)異的承載性能與極低的磨損率，其工作比壓高達 1.65 MPa，磨損量幾乎可以忽略。

加拿大賽龍公司水潤滑尾軸承產品線豐富，包括XL，SXL，COMPAC 與 RiverToughComposite 系列產品，其中 SXL/COMPAC 系列軸承在軍用艦船推進軸系領域占有量較高。賽龍是三維交叉結晶熱凝性樹脂制造而成的均質非金屬彈性聚合物，是合成樹脂與合成橡膠混合物。賽龍材料充分綜合了硬樹脂成分與彈性橡膠成分的優(yōu)點，具有優(yōu)秀的承載能力與耐磨性能。美國海岸警衛(wèi)隊聯(lián)合洛克希德造船廠，利用 1 艘大型破冰船對賽龍軸承與 Micarta 酚醛樹脂尾軸承進行實船對比測試，正常工作 1 年后測量軸承間隙發(fā)現(xiàn)，賽龍XL 軸承磨損量僅為酚醛樹脂軸承的 1/9 左右。后續(xù)又開展了長期的對比測試，并進一步印證了賽龍材料優(yōu)秀的耐磨損性能。此外，SXL/COMPAC 材料配方中含有特殊的潤滑成分，進一步降低了材料的摩擦系數(shù)，使軸系在低速運轉時，軸承也能安靜平穩(wěn)的運行。因此，賽龍 SXL/COMPAC 軸承受到世界各國海軍的青睞，在超過 40 個國家的水面艦船與潛艇上使用，包括德國 MEKO F125 型、意大利 FREMM 級護衛(wèi)艦，美國“基拉韋厄”級彈藥補給艦與“海狼”級核潛艇[19]。

日本三笠公司在 20 世紀 80 年代進行了 PTFE 改性研究，研制出 PTFE 基聚合物材料。純 PTFE 材料硬度低、壓縮強度及耐磨損性不高。三笠公司通過在 PTFE材料中加入碳纖維以實現(xiàn)增強、改性?；谠撔滦筒牧涎兄频?FF 軸承廣泛運用日本軍、民船以及水力發(fā)電等領域。三笠公司的對比測試以及多年的實船應用經驗表明，F(xiàn)F 軸承相對于傳統(tǒng)的丁腈橡膠，具有更小的摩擦系數(shù)，更高的工作比壓，使 FF 軸承在低轉速工況下具有更低的摩擦振動水平[10, 11]。

在水潤滑聚合物合金軸承方面，國外基于不同的技術途徑開展了新型水潤滑軸瓦材料的研究，開發(fā)了形式豐富的產品，在艦船推進軸系上使用良好，顯著改善了低速摩擦振動噪聲問題。

1.3 纖維增強熱固性樹脂基復合材料

纖維增強型熱固性樹脂基復合材料是艦船水潤滑尾軸承領域應用較多的一類材料。此類材料的尾軸承誕生幾乎同步于橡膠軸承，但在初期受技術水平的影響，樹脂基復合材料軸承在尺寸穩(wěn)定性與耐磨性能方面較差，從而限制了其在艦船上的使用。20 世紀 70年代開始，纖維增強型熱固性樹脂基復合材料尾軸承迅速發(fā)展，材料形式、配方與成型工藝等方面顯著進步，并涌現(xiàn)出 Orkot，Tenmat，ACM，Railko 等技術實力雄厚的尾軸承廠商及產品。基于技術水平的進步，纖維增強型熱固性樹脂基復合材料尾軸承具備了與橡膠軸承、聚合物合金軸承同臺競爭的實力，典型產品包括 Tenmat Feroform T，Railko NF，ACM L2 Marine， Trelleborg Orkot TXM Marine 與 Wartsila Envirosafte 系列纖維增強型樹脂基復合材料尾軸承。

圖 3 典型的水潤滑纖維增強型樹脂基復合材料尾軸承Fig. 3 Typical water-lubricated fibre reinforced resin matrix composite stern bearings

圖 4 材料制備流程Fig. 4 Material preparation process

水潤滑尾軸承所采用的纖維增強型樹脂基復合材料一般由樹脂、增強體與潤滑成分復合而成，制備方法與工藝流程相似，如圖 4 所示，材料成型一般采用濕法成型，即將添加有特殊潤滑成分的流動狀態(tài)的樹脂通過增強體，將樹脂浸漬入增強體，制成預浸料；在增強體中的樹脂處于半凝膠化階段，采用纏繞法等進行鋪層或卷線以制成筒形，再經過烤箱加熱實現(xiàn)固化成形。材料中樹脂一般為熱固性，可選擇酚醛樹脂、聚酯樹脂或環(huán)氧樹脂，增強體一般選用聚酯纖維布/線或芳綸纖維布/線等，潤滑成分一般包括 MoS2，PTFE，石墨與 CaCO3等。雖然采用相似的成型工藝，但由于材料成分存在差別，各材料及軸承產品所表現(xiàn)出來的性能亦存在一定差別，主要表現(xiàn)在材料的壓縮強度、熱脹、水脹與摩擦系數(shù)等存在差別。由于通過化學鍵連接成密網狀的長分子鏈，故強度高，受溫度影響小，因此纖維增強型樹脂基復合材料相對于橡膠、聚合物合金等材料，具有更高的壓縮強度，更低的熱脹與水脹系數(shù)以及更高的許用運轉溫度。

由于綜合性能優(yōu)異，基于纖維增強型樹脂的水潤滑復合材料尾軸承在國外艦船推進軸系上廣泛使用。其中，Railko NF21/22 系列材料被世界范圍超過 30 個國家的海軍艦船所采用，包括法國“戴高樂”號航母、英國“卓越”號航母，法國“凱旋”級核潛艇，英國“前衛(wèi)”級、“特加法加”級、“快速”級與“機敏”級核潛艇，德國 209，212 與 214 型常規(guī)潛艇等。此外，英國國防部的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，NF 材料的磨損率僅為傳統(tǒng)橡膠材料的 1/5。與 Railko NF 類似，F(xiàn)eroform T12 型水潤滑尾軸承也大量運用于世界各國海軍艦船。英國國防部自 1987 年開展的臺架試驗以及隨后利用 1 艘護衛(wèi)艦開展的為期 2 年的實艦測試表明，F(xiàn)eroform 材料滿足英海軍的苛刻要求。Orkot 系列產品廣泛運用于軍、民船領域，包括英國 45 型驅逐艦、“伊麗莎白”級航母。此外，美國部分新建的“弗吉尼亞”級核潛艇也將采用 Orkot TXM Marine 水潤滑尾軸承。ACM 公司水潤滑尾軸承產品于 2009 年開始運用于軍用艦船，目前已有在 10 個國家的水面艦船與潛艇上使用，包括德國 F214 型護衛(wèi)艦以及出口的214 型潛艇。Wartsila Envirosafe 系列軸承自 2011 年以來，在超過 18 艘軍用艦船上得到應用。如圖 3 所示為國外艦船上廣泛使用的水潤滑纖維增強型熱固性樹脂基復合材料尾軸承。

2 新型結構應用技術

2.1 平面板條結構

板條式橡膠軸承根據(jù)軸瓦板條表面形狀可分為凹面形、平面形式與凸面形板條式橡膠軸承。美國海軍通過詳細的理論研究與試驗證明，橡膠軸承由于具有彈性，更易形成彈-塑性流體動力潤滑（PEHL），即通過泵壓作用，在底部承載區(qū)形成水囊。同時，平面板條式橡膠軸承由于水楔接近角最小，可促進流體動力潤滑膜的形式[15]，如圖 5 所示。此外，美海軍還發(fā)現(xiàn)橡膠的厚度、硬度與板條邊緣的形式等對軸承的潤滑亦有重要影響[4]。經過多年的發(fā)展，美國海軍形成了平面板條的標準形式（Class III），如圖 6 所示為Romor I 型燕尾槽平面板條式橡膠軸承及其板條形式[15]。

圖 5 平面板條橡膠軸承的彈-塑性流體動壓潤滑（PEHL）效應Fig. 5 Plasto-Elasto Hydrodynamic Lubrication（PEHL）of flat stave rubber bearing

圖 6 Romor I 型軸承及其平面板條Fig. 6 Romor I rubber bearing and its flat rubber strips

2.2 結構復合技術

在平面板條結構形式基礎上，美海軍開展了橡膠厚度對軸承摩擦特性的影響研究。對比試驗表明，薄橡膠板條具有更低的摩擦系數(shù)。為實現(xiàn) Thin-rubber Concept，美海軍開展了多種不同組合形式的板條的對比測試，試驗結果表明，將薄層橡膠敷設在超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）背襯上，不僅可以解決金屬背襯的腐蝕問題，還可以提高軸承的抗沖吸振能力?；谠撗芯?，形成了橡膠軸承的結構復合（Laminated Concept）設計理念。隨后，美軍摒棄了 Class I 型板條式橡膠軸承，改為采用 Class III 型橡膠軸承[4, 14 - 15]。

美國 Duramax Marine 公司研制的 Romor I 型平面板條式橡膠軸承即采用了結構復合設計理念。Romor I 板條表層材料為特有配方的改性丁腈橡膠，硬度為80（shoreA），軸瓦表面光滑如鏡。軸瓦條背襯材料為 Hoechst Celanese 公司研制的 UHMWPE（GUR413），可以有效吸收沖擊[13, 15]。表層橡膠與背襯塑料通過特有的粘合技術（R.T. Vanderbilt 公司HM-50 粘結劑）聯(lián)接在一起[9]，使 2 種材料的層狀結構融為一體。Romor I 型尾軸承具有卓越的摩擦性能，運行狀態(tài)下的摩擦系數(shù)低至 0.001，基本上消除了摩擦噪聲的產生。Romor I 成為首個達到（并優(yōu)于）美海軍軸承標準苛刻要求的水潤滑板條式橡膠軸承。由于綜合性能突出，Romor I 型板條式橡膠軸承運用于美海軍“俄亥俄”級、“洛杉磯”級、“海狼”級與“弗吉尼亞”級核潛艇以及“企業(yè)”級、“尼米茲”級航母、“提康德羅加”級巡洋艦、“阿利·伯克”級驅逐艦、“自由”級與“獨立”級瀕海戰(zhàn)斗艦等水面艦船[15]。

日本三笠公司與 KEMEL 公司聯(lián)合研制的 FF 軸承（Friction-Free Bearing）是目前日本國內最為先進的水潤滑軸承產品，是日本基于國內材料研制、成型與制造能力，對原引進自美國的合成橡膠軸承進行的一次重構與提升。FF 軸承沿用了原橡膠軸承的整體硫化或分離式板條的結構形式，其中的板條采用了 Laminated Concept 結構復合設計理念，將表層的改性聚四氟乙烯（PTFE）與丁腈橡膠（NBR）背襯通過特殊工藝進行粘合，充分利用了改性 PTFE 的耐磨性與丁腈橡膠的彈性變形特性，使軸承整體表現(xiàn)出優(yōu)秀的摩擦特性，保證了軍用艦船特別是潛艇低速工況下的安靜航行[10]。

2.3 整體式潤滑結構

由于技術的進步，國外已淘汰了螺旋槽式橡膠軸承與凸面式橡膠軸承，凹（?。┟媸较鹉z軸承的應用也越來越少。用于艦船推進軸系的水潤滑橡膠軸承主要采用平面板條式、（剖分）整體硫化式。此外，以橡膠軸承為基礎發(fā)展起來的聚合物合金軸承，如 Duramax DMX、三笠 FFB 等，也多采用與橡膠軸承類似的平面板條式或整體硫化式結構，如圖 7 所示。對于大型軍用艦船來說，由于推進軸直徑較大，整體式結構對硫化工藝要求高，故平面板條式橡膠軸承應用最為廣泛，如 Duramax Romor I、三笠 FFB Segmental Type 與Barrel Type。

20 世紀 90 年代，美國發(fā)展出具有整體潤滑結構的橡膠軸承，其中代表性的產品是 Duramax Romor C 型PAB（Partial Arc Bearing）[12, 14]。該類型軸承是在原平面板條式橡膠軸承 Romor I 為基礎，將原多根復合式板條設計成上、下兩半復合式軸瓦，軸瓦由丁腈橡膠通過特殊工藝粘結在超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）背襯上。采用整體式潤滑結構的橡膠軸承，在底部承載區(qū)不設置流水溝槽，不破壞潤滑水膜的連續(xù)性，同時，軸承左、右舷側的大直徑溝槽在推進軸系運轉過程中可釋放潤滑水，相對平面板條式軸承，可在更低的轉速下形成流體動力潤滑。

圖 7 Class I，Class III 類板條形式與 Romor I 板條的不同材料結構復合Fig. 7 MIL-DTL-17901（SH）Class I and Class III bearing strips and Romor I bearing strip on laminated design concept

圖 8 橡膠軸承結構形式Fig. 8 Rubber bearings structure form

Duramax Romor C（見圖 9）滿足 MIL-DTL-17901C（SH）Class V 的要求，性能優(yōu)于 Romor I，可使推進軸系在更為安靜的狀態(tài)下運行，其在美國新建與新研潛艇上將取代 Romor I 型軸承[2]。

樹脂基復合材料尾軸承在誕生之初，采用與鐵梨木軸承、橡膠軸承類似的板條式結構。隨著復合材料成型工藝的發(fā)展以及設計理念的進步，于 20 世紀 60年代左右產生了大扇形塊結構形式的復合材料尾軸承。從 80 年代開始，產生了多槽、雙槽整體、雙槽剖分以及新型 Pametrada 等整體式潤滑結構（見圖 9）。多槽結構是在復合材料軸瓦內表面周向均勻設置縱向溝槽，在底部承載區(qū)不開槽，采用該結構形式的復合材料尾軸承尤其適合于泥沙含量高的環(huán)境；雙槽、剖分雙槽以及新型 Pametrada 結構，是在扇形塊形式基礎上發(fā)展而來，可使尾軸承在更低的轉速下形成流體動力潤滑，是潤滑性能最為優(yōu)異的潤滑結構形式之一。

目前，以 Thordon 為代表的均質聚合物合金軸承和以 Feroform，ACM，Orkot，Railko，Wartsila 等為代表的樹脂基疊層復合材料軸承，相對于橡膠軸承硬度高，具有更好的機械加工性能，此外，由于技術的進步，軸承結構可不受材料成型工藝的約束，在設計上更為靈活，可以最大程度發(fā)揮出新型潤滑結構的優(yōu)勢。如圖 11 所示為國外采用了整體潤滑結構的聚合物合金尾軸承與樹脂基疊層復合材料尾軸承。

隨著材料成型工藝的進步，橡膠尾軸承與復合材料尾軸承之間在結構設計上的界限已逐步模糊，在不考慮維修性等工程實際問題的前提下，兩者均向相同的結構形式，即整體式潤滑結構演變。

圖 9 整體潤滑結構的橡膠軸承Fig. 9 Water lubricated rubber bearing of full lubrication interface and structure

圖 10 新型整體式潤滑結構示例Fig. 10 New types of full lubrication interface and structure for water-lubricated bearings

3 柔性支承技術

傳統(tǒng)的艦船推進軸系，尾軸承采用固定安裝方式，尾軸后軸承在螺旋槳的懸臂作用下，軸與軸瓦沿軸線方向接觸不均勻，會產生“邊緣負荷”效應，造成軸承局部比壓過大，不僅會導致軸承局部迅速磨損，降低軸承自身使用壽命，同時，在低速重載及不均勻載荷作用下無法形成良好的潤滑膜，軸與軸承易形成干摩擦，產生摩擦自激振動，繼而產生強烈的摩擦振動噪聲[4]。

20 世紀 50 年代末，美國海軍開始在艦船上為尾軸后軸承或螺旋槳軸承設置調心裝置（如圖 12 所示），實踐證明柔性支承技術即調心裝置的應用，可降低磨損，并顯著改善低速摩擦噪聲問題[4]。

圖 11 采用整體式潤滑結構的軸承Fig. 11 New types of full lubrication interface and structure for water lubricated bearings

圖 12 美國海軍艦船上使用的調心裝置及安裝示意圖Fig. 12 Self-aligning bearing mount installed on U.S. naval ships

調心裝置是基于橡膠的彈性變形原理，在尾軸后軸承與船體結構之間設置彈性橡膠元件，使尾軸后軸承具備隨艇體變形、軸系偏移進行自動調整傾斜狀態(tài)的能力，可增大軸與軸承之間的接觸面積，降低軸承局部比壓，保證受力的均勻性，可有效改善尾軸后軸承局部摩擦嚴重、低速工況下潤滑水膜不易建立等難題[4]。調心裝置的設計，是在保證一定位移變化能力的前提下，通過材料與結構的合理設計使元件具備一定的剛度，并保證裝置的疲勞壽命，從而對推進系統(tǒng)產生有利作用。

4 結 語

國外海軍強國為提升艦船推進軸系綜合性能，針對水潤滑尾軸承開展了系統(tǒng)深入的研究，在水潤滑材料、結構和支承形式等方面開展了扎實的研究。經過多年的研究，國外對水潤滑尾軸承潤滑、摩擦磨損特性以及摩擦誘導振動問題機理有了深刻掌握，并基于理論研究與試驗成果開發(fā)了新穎豐富的產品與技術，提升了軸承的性能，較好地抑制了摩擦振動的產生。國內在艦船水潤滑尾軸承方面也開展了研究工作，并開發(fā)了產品，但由于起步晚，技術積累不足，研制的水潤滑尾軸承產品與國外相比還存在較大差距。國外水潤滑尾軸承的發(fā)展可為國內的研究提供有益參考，主要體現(xiàn)在：

1）材料是產品的物質基礎，應重視水潤滑軸承材料的研制，深入開展改性橡膠、聚合物合金與纖維增強型樹脂基復合材料等特種高性能材料的研究；

2）結構設計以材料為載體，并受材料成型工藝等諸多因素的制約，應扎實開展不同材料、不同結構形式的潤滑、摩擦磨損特性研究與試驗，掌握低噪聲尾軸承設計方法；

3）重視標準規(guī)范與理論研究、試驗驗證以及工程產品開發(fā)之間的良性互動關系，有力推動艦船推進系統(tǒng)關鍵設備的技術進步。

[1]王磊, 俞強, 劉義軍. 水潤滑橡膠軸承摩擦噪聲特性分析及試驗研究[J]. 武漢理工大學學報(交通科學與工程版), 2015, 39(2): 451–454. WANG Lei, YU Qiang, LIU Yi-jun, et al. Characteristic analysis and experimental study on friction-induced noise in water-lubricated rubber bearings[J]. Journal of Wuhan University of Technology (Transportation Science & Engineering), 2015, 39(2): 451–454.

[2]何琳, 帥長庚, 楊雪. 潛艇螺旋槳軸承降噪技術研究進展[J].艦船科學技術, 2011, 33(10): 3–8. HE Lin, SHUAI Chang-geng, YANG Xue. Research development of noise attenuation for submarine propeller bearing[J]. Ship Science and Technology, 2011, 33(10): 3–8.

[3]姚世衛(wèi), 胡宗成, 馬斌, 等. 橡膠軸承研究進展及在艦艇上的應用分析[J]. 艦船科學技術, 2005, 27(S): 27–30. YAO Shi-wei, HU Zong-cheng, MA Bin, et al. The new development of rubber bearing and its application in warships[J]. Ship Science and Technology, 2005, 27(S): 27–30.

[4]ORNDORFF JR R L. Water-lubricated rubber bearings, history and new developments[J]. Naval Engineers Journal, 1985, 97(7): 39–52.

[5]DAUGHERTY T L. Rubber to backing bond strength for stave bearings[R]. Report No. DTNSRCC-80/009, David W. Taylor Naval Ship Research and Development Center, 1984.

[6]SMITH R L, KRAUTER A I, PAN C H T. Laboratory investigation of water-lubricated elastomeric bearings[R]. Ballston Lake, NY: SHAKER Research Corporation, 1981.

[7]BHUSHAN B. Stick-slip induced noise generation in waterlubricated compliant rubber bearings[J]. Journal of Lubrication Technology, 1980, 102(2): 201–210.

[8]KRAUTER A I. Generation of squeal/chatter in water-lubricated elastomeric bearings[J]. Journal of Lubrication Technology, 1981, 103(3): 406–412.

[9]Rubber stamping alternative stern bearing design[Z]. Marine Propulsion, 2013: 66–67.

[10]YAMAJO S, KIKKAWA F. Development and application of PTFE compound bearings[C]//Dynamic positioning conference. Houston: Dynamic Positioning Committee, 2004.

[11]AMOS D. Water-lubricated sterntube bearings combat oil loss[Z]. Marine Propulsion, 2012.

[12]Duramax Marine ROMOR C-Partial Arc Bearing (PAB)[EB/OL]. http://www.alphaver.com/pdf/romor_c_pab_ duramax_-_essais_sous-marine.pdf.

[13]ORNDORFF JR R L, PAUL P B, KEITH L W. Partial arc bearing slab: US2001028751A1[P]. 2001-10-11.

[14]MIL-DTL-17901C. Bearing components, bonded synthetic rubber, water lubricated[S]. 2005.

[15]Duramax Marine. ROMOR I Product information and selection guide[CP].[S. l.]: Duramax Marine, 2012.

[16]HOPPENRATH R. Main propulsion shafting and bearings of German naval vessels[R]. Technical Report No. 474–45, US Naval Technical Mission in Europe, 1945.

[17]Thordon Bearings Inc. Seawater Lubricated Propeller Shaft Bearings[Z]. Thordon Bearings Inc., 2011.

[18]Thordon Bearings Inc. Engineering Manual Version E2006. 1[Z]. Thordon Bearings Inc., 2006.

[19]Thordon Bearings Inc. Naval Forces Using Thordon Seawater Lubricated Propeller Shaft Bearings[Z]. Thordon Bearings Inc., 2012.

[20]ORNDORFF JR R L, SPANGLER R C. SPA super demountable bearing: US6648510 B2[P]. 2003-11-18.

[21]ORNDORFF JR R L. New UHMWPE/Rubber bearing alloy[J]. Journal of Tribology, 1999, 122(1): 367–373.

Analysis on key technologies of noise attenuation for naval ship water-lubricated stern bearings

WANG Lei, LIU Wei, LIU Yi-jun, GUO Quan-li, YU Qiang
(China Ship Development and Design Center, Wuhan 430064, China)

Water-lubricated stern bearings have been widely used in naval ship propulsion shafting. The friction, lubrication and vibration characteristics of water-lubricated stern bearings affected the acoustic stealth condition of naval ships which have been discussed systematically and completely by foreign naval powers. On the research, advanced water-lubricated bearings have been developed and proven to have eliminated the friction induced acoustic noise of propulsion shafting. The development history and current situation of foreign naval ship water-lubricated stern bearing have been reviewed; and a systematic analysis on the key technology of noise attenuation for water-lubricated stern bearing during the course of development have been made in this paper. Some suggestions for the development of naval ship water-lubricated stern bearing of domestic have been proposed.

naval ship；water-lubricated stern bearings；propulsion shafting；friction-induced noise

U664.33

A

1672–7619(2016)12–0009–07

10.3404/j.issn.1672–7619.2016.12.002

2016–09–18

總裝備部資助項目；中國艦船研究設計中心研發(fā)基金資助項目

王磊(1985–)，男，碩士，工程師，主要從事艦船推進系統(tǒng)設計與研究。