舵ストック: 機能、材質、故障モード、修理と交換

ラダーストックは、舵ブレードと船のステアリングギアを接続する垂直シャフトです。ステアリングギアからのトルクと水からの曲げ荷重の両方を支えるため、船舶上で最も安全性が重要なコンポーネントの 1 つとなります。オーナーとオペレーターにとって、実際的な要約は簡単です。適切な材料を選択し、シャフトを定期的に検査し、損傷が安全限界を超えたらためらわずに交換します。この記事では、ラダーストックとは何か、どの素材が最も効果的か、通常何が故障するか、いつ修理または交換すべきかについて説明します。

ラダーストックとは何ですか?なぜ重要ですか?

ラダーストックはステアリングシステムの荷重を支える背骨です。船体内部のステアリングギアまたはティラーから垂直に走り、水密の舵トランクを通過し、舵ブレードの内側で終わります。上端には、ステアリング ギア出力アームを受け入れるためのテーパー、キー溝、スプライン、またはフランジが機械加工されています。下端は、キー付きテーパー、ボルト留めフランジ、または複合構造の構造接着剤によってブレードに接合されています。ベアリングはキャリアと舵ポートでシャフトを支持し、多くの場合はスケグの内部でもシャフトを支持します。

ストックはねじれと曲がりに同時に耐えます。ねじれは、シャフトを回転させるステアリングギアから発生します。曲がりは、回転中にブレードを押す流体圧力によって発生します。 ABS、DNV、LR、CCS などの船級協会は、舵力、トルク、軸受スパン、材料降伏強度から最小ストック直径を設定する規則公式を発行しています。亀裂、曲がり、または断面の損失があると応力状態が変化し、軽度のステアリングの問題がステアリング制御の完全な喪失に変わる可能性があります。

舵材の材質と選び方

ほとんどの商用船、漁業船、大型レクリエーション船では、二相鋼または析出硬化グレードの高強度ステンレス鋼が新しい舵ストックとして最適です。標準の 316 ステンレスは、ステアリング トルクが低い小型船舶や、元の素材と一致する必要がある修理には依然として許容されますが、同じ荷重を支えるにはより大きな直径が必要です。

棒またはチューブの形状、熱処理条件、およびブレードへの接続方法はすべて、最終的な許容応力に影響します。一般的なグレード名は安全な在庫を保証するものではないため、製造前に材料証明書と分類承認を確認する必要があります。

一般的なラダーストックの故障モード

舵ストックの問題のほとんどは、衝撃による曲げ、腐食による損傷、疲労亀裂、ベアリングまたはシールの摩耗の 4 つのグループに分類されます。グループごとに原因、症状、修理費用が異なります。

接地後の衝撃曲げ

目に見えて曲がったストックは、非常に限られた場合にのみ真っ直ぐにすべきです。通常は交換する必要があります。オーナーフォーラムでよく報告されているように、接地によりブレードが横に押され、シャフトが 5 ～ 7 度曲がる可能性があります。その範囲であっても、ステアリングが硬くなり、シールが急速に摩耗し、ブレード接続部に隠れた微小亀裂が発生します。

腐食と断面損失

腐食によりストックの有効直径が減少し、その直径が荷重を支えます。孔食や隙間の攻撃は通常、舵トランク、シール領域、ブレードとストックの間、またはベアリング スリーブの下で発生します。通常、ブレードとストックの接合部にある錆の縞模様は、最初に目に見える警告です。

疲労亀裂

疲労亀裂は、キー溝、テーパーの底部、または古い溶接補修部など、断面が変化する場所から始まります。目視検査だけではそれらを明らかにすることはできません。染料浸透検査と超音波検査は実用的な検出ツールであり、亀裂が確認された場合は在庫を使用停止にしなければならないことを意味します。

ベアリングとシールの摩耗

ベアリングが摩耗すると、ステアリングの問題が純正の問題に変わります。過剰なクリアランスがあると、ベアリング エッジでシャフトがたわみ、ジャーナルが摩耗して疲労が加速します。典型的な兆候としては、後進時のノッキング、舵トランク内の水、トップシールからのオイル漏れなどがあり、切り込みのあるジャーナルには新しいシールだけでなく機械加工やスリーブが必要です。

修理または交換しますか?

亀裂が存在する場合、曲げが大きすぎて矯正を制御できない場合、または腐食により元の直径の約 10 パーセントを超えて除去されている場合には、ストックを交換してください。局所的な損傷は、承認された溶接、2 ピースのスリーブ、または機械加工によって修理できる場合がありますが、すべての修理は船舶の船級協会の審査を受ける必要があります。

矯正

矯正 is rarely a permanent repair. A deviation of about one degree at a bearing may be pressed back and verified with NDT, but a 5 to 7 degree bend leaves residual stress and can start cracks that appear only after the vessel returns to sea.

スリーブとビルドアップの修理

局所的なセクションの損失は、2 ピースの機械加工スリーブで修復できます。これは、ひどく腐食した舵ストックで実証されたアプローチです。スリーブはプレートから丸められ、公差に合わせて機械加工され、洗浄されたシャフトの周りに接着またはクランプされます。溶接肉盛も可能ですが、高強度ステンレス材は熱処理を繰り返さないと溶接後の特性が低下する可能性があります。

新しい在庫の製造

認定されたバーまたは鍛造品から機械加工された新しい素材は、大型または重荷重の舵にとって最も安全な永続的な解決策です。迅速なワークショップでは、新しいラダーストックとピントルを約 2 営業週間で納品できます。これは、交換に長い待ち時間を要する必要がないことを示しています。新しい部品には製造証明書、熱処理記録、最終寸法検査が必要です。

修理するか交換するかを決めるときは、次の要素を検討してください。

• 分類要件。特定の損傷パターンでは修理が禁止される場合があります。
• 部品のコストと比較した船舶の使用年数と残りの耐用年数。
• 乾ドック時間と修理自体のコストと可用性。
• 既存の在庫の元の図面と材料証明書の入手可能性。
• 舵ブレードの状態。健全な場合にのみ再使用できます。

ラダーストックとステアリングギアの接続方法

ラダーストックとステアリングギアの間の接続は通常、シャフトの上部にキー溝とロックナットを備えた精密なテーパーです。ティラーアームまたはフォークハブがテーパー上に押し付けられ、キーがトルクを伝えます。この接続は、舵の全荷重下で決して滑ってはなりません。

フォーク式油圧ステアリングギヤ

フォークタイプの油圧ステアリング ギアは、各アームに 1 つの油圧シリンダを備えた舵ストックに固定された 2 つのアーム フォークを動かし、中程度から大きな舵トルクに適しています。ギア出力の中心線は純正軸と一致しており、シリンダーペアは出力を提供します。 手動ステアリングよりも強力かつスムーズな方向制御 大型船舶用。

中・大型船舶用フォーク式油圧ステアリングギヤ このフォーク式油圧ステアリングギヤは、舵ストックにキーを付けたフォーク上の 2 つのシリンダを使用し、中～大舵トルクに対して強力かつスムーズな制御を実現します。信頼性の高い指向性パワーを必要とする大型船舶に適しています。 製品を見る→

スイングシリンダー油圧ステアリングギア

スイング シリンダー ギアは、1 つまたは 2 つのシリンダーを使用して、リンクを介してストック上のステアリング アームを駆動し、低トルク範囲向けのコンパクトな選択肢です。スペースが狭い小型および中型船舶に適しており、小さなラダーストック直径とよく合います。

コンパクトな設置のためのスイングシリンダー油圧ステアリングギア このスイング シリンダー ステアリング ギアは、1 つまたは 2 つのシリンダーを備えたリンクを介してステアリング アームを駆動し、低トルク範囲向けのコンパクトなソリューションを提供します。スペースが限られており、ラダーストックの直径が小さい小型から中型の船舶に最適です。 製品を見る→

ギアトルクとストック径のマッチング

キー溝とテーパーは通常、トルク経路内で最も弱いリンクであるため、ステアリングギアのトルク定格とラダーストックの直径を一緒に選択する必要があります。ギヤの出力がストックのねじり能力を超えると、キーがせん断されたり、シャフトがねじれたりします。分類式、歯車トルク、素材材料は同じ計算に含まれる必要があります。

保守・点検

年に一度の目視検査に加え、乾ドックのたびに詳細な検査を行うことで、舵在庫の問題の大部分を緊急事態になる前に発見します。

• テーパー部でのロックナットのトルクとキーの状態を確認します。
• メーカーのベアリングクリアランス制限に対して舵ブレードの動きを測定します。
• シール領域に腐食、傷、漏れがないか検査します。
• 接地後、ブレードとストックの接続部に染料浸透剤を塗布します。
• 5 年ごとに舵ポートの超音波厚さチェックを実行します。
• ステアリング操作、ヘルムの遊び、騒音を記録して、徐々に変化するものを特定します。

よくある質問

曲がったラダーストックをまっすぐにすることはできますか?

ベアリングまたはジョイントでの約 1 度の非常に小さな曲がりのみをまっすぐにすることができ、NDT 検証と分類承認が必要です。一般的に報告されている 5 ～ 7 度の曲がりは修復不可能であり、交換する必要があります。

ラダーストックに最適な材質は何ですか?

高強度ステンレス鋼、二相鋼または析出硬化グレードは、強度、耐食性、疲労寿命を兼ね備えているため、ほとんどの設置に最適です。標準 316 は、小型船舶および舵負荷が低い場合にのみ適切です。

ラダーストックが故障する前に摩耗しているかどうかを確認するにはどうすればよいですか?

ステアリングの遊び、後進時のノッキング、舵トランクの水や油、シャフトに沿った錆びの縞、舵の応答の変化に注意してください。これらの兆候のいずれかがあれば、ベアリング、テーパー、ブレード接続部の乾ドック検査が正当化されます。

古い舵ブレードを新しいストックで再利用できますか?

はい、ブレードに亀裂がなく、接続部分に十分な厚みがあれば可能です。新しいストックに合わせてブレードのボアまたはフランジを再加工する必要があり、キーの位置とボルトのパターンは元の配置と一致する必要があります。

ラダーの在庫の選択は、スペアパーツの購入ではなく、安全性を重視したエンジニアリング上の決定です。正しい材料、健全な接続、一貫した検査スケジュールにより、ステアリング システムの信頼性は数十年にわたり維持されます。新しい在庫やステアリングギアのアップグレードを計画する場合、トランスミッション チェーン全体を理解しているメーカーと協力することが役立ちます。 興華通州船舶設備 2003 年以来、中国および国際船級協会から認められ、甲板機械と油圧ステアリング装置を設計、製造してきました。実際的な推奨事項については、舵の寸法、ブレード面積、船舶の詳細をチームに問い合わせてください。