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公開番号2025051595
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2024100502
出願日2024-06-21
発明の名称磁気-流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析方法
出願人哈爾浜工程大学
代理人個人
主分類B63H 23/34 20060101AFI20250327BHJP(船舶またはその他の水上浮揚構造物;関連艤装品)
要約【課題】磁気-流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析方法を提供する。
【解決手段】分析する船尾軸受に対して磁力支持特性分析及び潤滑と界面分析を行い、磁力支持分析結果と潤滑支持分析結果を得、そして、上記の分析結果に基づいて船尾軸受に対して構造変形分析を行い、構造変形量を得、さらに、構造変形量に基づいて潤滑支持分析結果における水膜厚を補正し、潤滑と界面特性分析を繰り返して補正前後の水膜圧力を得、最後に、補正前後の水膜圧力を比較して水膜圧力が収束されているかを判断し、収束されている場合は、磁力支持分析結果と潤滑支持分析結果に基づいて船尾軸受の荷重力を求め、そして荷重力は入力荷重との間にバランスがとれているかを判断し、バランスがとれている場合は、微小突起の接触力に基づいて船尾軸受の軸受摩耗量を計算し、タイマーが第1時間に到達した場合は、目標結果を入力する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
磁気－流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析方法であって、以下を含み、
タイマーを起動し、分析する船尾軸受に対して磁力支持特性分析を行い、磁力支持分析結果を得、前記船尾軸受に対して潤滑と界面特性分析を行い、潤滑支持分析結果を得、
前記磁力支持分析結果と前記潤滑支持分析結果に基づいて、前記船尾軸受に対して構造変形分析を行い、構造変形量を得、
前記構造変形量に基づいて前記潤滑支持分析結果における水膜厚を補正し、補正後の水膜厚に基づいて前記の前記船尾軸受に対して潤滑と界面特性分析を実行するステップに戻り、水膜厚修正前後に対応する第１水膜圧力と第２水膜圧力を得、
前記第１水膜圧力と前記第２水膜圧力とに基づいて、前記船尾軸受の水膜圧力が収束しているかどうかを判断し、
前記船尾軸受の水膜圧力が収束している場合、前記磁力支持分析結果と前記潤滑支持分析結果に基づいて前記船尾軸受の荷重力を求め、
前記荷重力と予め設定された入力荷重とのバランスがとれている場合、前記潤滑支持分析結果における微小突起の接触力に基づいて前記船尾軸受の軸受摩耗量を計算し、
前記タイマーが予め設定された第１時間に到達していなければ、予め設定された第２時間をあけ、前記の分析する船尾軸受に対して磁力支持特性分析を行い、磁力支持分析結果を得、前記船尾軸受に対して潤滑と界面特性分析を行い、潤滑支持分析結果を得るステップに戻り、
前記タイマーが前記第１時間に到達した場合、目標結果を出力し、ここで、前記目標結果は、前記磁力支持分析結果、前記潤滑支持分析結果、前記構造変形量、前記船尾軸受の荷重力、及び前記軸受摩耗量の少なくとも一項を含み、
ここで、前記の前記船尾軸受に対して潤滑と界面特性分析を行い、潤滑支持分析結果を得ることは、以下を含み、
前記船尾軸受の幾何マージンと船尾軸の傾斜量に基づいて、前記船尾軸受の第１水膜厚を計算し、
前記第１水膜厚に基づいて、前記船尾軸受の水膜圧力を計算し、
前記第１水膜厚と前記水膜圧力とに基づいて、前記船尾軸受における微小突起の接触力を計算し、
前記第１水膜厚、前記水膜圧力及び前記微小突起の接触力の少なくとも一項を前記潤滑支持分析結果とし、
前記磁力支持分析結果は、前記船尾軸受の磁気吸引力を含み、前記の前記磁力支持分析結果と前記潤滑支持分析結果に基づいて、前記船尾軸受に対して構造変形分析を行って構造変形量を得ることは以下を含み、
前記水膜圧力、前記微小突起の接触力及び前記磁気吸引力に基づいて、前記船尾軸受のたわみ変形量を計算し、
前記水膜圧力と前記微小突起の接触力に基づいて、前記船尾軸受のシェルベアリングの弾性変形量を計算し、
前記たわみ変形量及び前記シェルベアリングの弾性変形量の少なくとも一項を前記構造変形量とする、ことを特徴とする前記磁気－流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析方法。
続きを表示（約 3,000 文字）【請求項２】
前記方法はさらに以下を含み、
前記船尾軸受の水膜圧力が収束していない場合、前記幾何マージン、前記船尾軸傾斜量及び前記構造変形量に基づいて更新後の水膜厚を計算し、更新後の水膜厚を前記第１水膜厚とし、前記の前記第１水膜厚に基づいて前記船尾軸受の水膜圧力を計算するステップに戻る、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気－流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析方法。
【請求項３】
前記方法はさらに以下を含み、
前記荷重力と前記入力荷重との間のバランスが取れていない状況下で、第１パラメータを調整して前記船尾軸の傾斜量を調整することにより、前記の前記船尾軸受の幾何マージンと船尾軸の傾斜量に基づいて前記船尾軸受の第１水膜厚を計算するステップに戻る、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気-流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析方法。
【請求項４】
前記方法はさらに以下を含み、
前記タイマーが前記第１時間に到達していない場合、前記幾何マージン、前記船尾軸の傾斜量、前記構造変形量及び前記軸受摩耗量に基づいて、前記第１水膜厚を更新する、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気－流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析方法。
【請求項５】
前記構造変形量は、たわみ変形量とシェルベアリング弾性変形量とを含み、前記の前記幾何マージン、前記船尾軸の傾斜量、前記構造変形量及び前記軸受摩耗量に基づいて、前記第１水膜厚を更新することは、以下を含み、
前記幾何マージンと前記船尾軸の傾斜量に基づき、次式（１）を用いて前記船尾軸受のジャーナル傾斜を考慮した第１膜厚ｈ
１
を計算し、
JPEG
2025051595000047.jpg
24
164
ここで、ｃは隙間の半径、ｃ＝Ｒ-ｒ、Ｒは軸受の半径、ｒはジャーナルの半径、e
x
0
はジャーナルの中間断面のｘ方向の偏心距離、e
y
0
はジャーナルの中間断面のｙ方向の偏心距離、zは軸方向座標、α
ｘ
はｘ方向のジャーナル傾斜角、α
ｙ
はｙ方向のジャーナル傾斜角、θは周方向角度座標であり、
前記たわみ変形量に基づいて、前記船尾軸受の荷重変形時の断面当たりの水膜厚の変化量ｈ
ｉθ
を計算し、
前記第１膜厚ｈ
１
、前記水膜厚変化量ｈ
ｉθ
、前記シェルベアリング弾性変形量δ
Ｅ
及び前記軸受摩耗量ｈ
ｗ
に基づいて、更新後の第１水膜厚を計算する、ことを特徴とする請求項４に記載の磁気－流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析方法。
【請求項６】
前記第１膜厚ｈ
１
、前記水膜厚変化量ｈ
ｉθ
、前記シェルベアリング弾性変形量δ
Ｅ
及び前記軸受摩耗量ｈ
ｗ
に基づいて、更新後の第１水膜厚を計算し、以下を含み、
前記第１膜厚ｈ
１
、前記水膜圧力変化量ｈ
ｉθ
、前記シェルベアリング弾性変形量δ
Ｅ
及び前記軸受摩耗量ｈ
ｗ
に基づき、次式（２）を用いて更新後の第１水膜厚ｈを計算する、ことを特徴とする請求項５に記載の磁気－流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析方法。
JPEG
2025051595000048.jpg
23
146
【請求項７】
磁気－流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析装置であって、以下を含み、
タイマーを起動し、分析する船尾軸受に対して磁力支持特性分析を行って磁力支持分析結果を得、前記船尾軸受に対して潤滑と界面特性分析を行って潤滑支持分析結果を得る磁気－流体分析モジュールと、
前記磁力支持分析結果と前記潤滑支持分析結果に基づいて前記船尾軸受に対して構造変形分析を行い、構造変形量を得る構造変形分析モジュールと、
前記構造変形量に基づいて前記潤滑支持分析結果における水膜厚を補正し、補正後の水膜厚に基づいて前記船尾軸受に対する潤滑と界面特性分析を実行するステップに戻り、水膜厚補正前後に対応する第１水膜圧力と第２水膜圧力を得る取得モジュールと、
前記第１水膜圧力と前記第２水膜圧力とに基づいて、前記船尾軸受の水膜圧力が収束しているか否かを判断するための第１判断モジュールと、
前記船尾軸受の水膜圧力が収束されている場合、前記磁力支持分析結果と前記潤滑支持分析結果とに基づいて前記船尾軸受の荷重力を求めるため第２判断モジュールと、
前記荷重力と予め設定された入力荷重との間はバランスがとれている場合、前記潤滑支持分析結果における微小突起の接触力に基づいて前記船尾軸受の軸受摩耗量を計算する計算モジュールと、
前記タイマーが予め設定された第１時間に到達していなければ、予め設定された第２時間をあけ、分析する前記船尾軸受に対して磁力支持特性分析を行い、磁力支持分析結果を得、前記船尾軸受に対して潤滑と界面特性分析を行い、潤滑支持分析結果を得るステップに戻り、前記タイマーが前記第１時間に到達した場合、目標結果を出力する処理モジュールとを含み、ここで、前記目標結果は、前記磁力支持分析結果、前記潤滑支持分析結果、前記構造変形量、前記船尾軸受の荷重力と前記軸受摩耗量の少なくとも一項を含み、
ここで、前記磁気-流体分析モジュールは以下の場合に用いられ、
前記船尾軸受の幾何マージンと船尾軸傾斜量に基づいて、前記船尾軸受の第１水膜厚を計算し、
前記第１水膜厚に基づいて前記船尾軸受の水膜圧力を計算し、
前記第１水膜厚と前記水膜圧力に基づいて前記船尾軸受における微小突起の接触力を計算し、
前記第１水膜厚、前記水膜圧力と前記微小突起の接触力の少なくとも一項を前記潤滑支持分析結果とし、
前記磁力支持分析結果は前記船尾軸受の磁気吸引力を含み、前記構造変形分析モジュールは具体的には以下の場合に用いられ、
前記水膜圧力、前記微小突起の接触力及び前記磁気吸引力に基づいて前記船尾軸受のたわみ変形量を計算し、
前記水膜圧力と前記微小突起の接触力に基づいて前記船尾軸受のシェルベアリングの弾性変形量を計算し、
前記たわみ変形量及び前記シェルベアリングの弾性変形量の少なくとも一項を前記構造変形量とする、ことを特徴とする磁気－流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析装置。
【請求項８】
電子設備であって、メモリと、プロセッサとメモリ上に記憶されて前記プロセッサ上で実行できるコンピュータプログラムとを含み、前記プロセッサは前記プログラムを実行する際に請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の磁気－流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析方法を実現する、ことを特徴とする前記電子装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は船尾軸受技術分野に関し、特に磁気－流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析方法に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
艦船船尾軸は推進軸系の重要な一部であり、水潤滑式船尾軸受は船尾軸の支持部材として、その潤滑支持性能は、船尾軸が正常に運転し続けることができるかどうかを決定する鍵である。水潤滑式船尾軸受は通常、低速重負荷状態で運転し、摩擦対の界面に深刻な摩擦や摩耗が発生しやすく、さらに水膜隙間の増加を招き、船尾軸受の潤滑支持性能を低下させる。水潤滑式船尾軸受は舷外の海(河)水を潤滑媒体として使い、舷外水には多くの土砂などの固形不純物があるので、通常、比較的柔らかい船尾軸受ライナー材を使用して密封性と固体粒子への吸着能力を強化しているが、比較的柔らかい材料は作業時に大きな変形が発生し、船尾軸受の潤滑水膜の形成に不利である。また、艦船の船尾軸の末端にプロペラを接続すると、プロペラの重力により船尾軸のたわみ変形が起こり、たわみ変形変位により船尾軸受の潤滑状態が悪化し、荷重力が変化する。
【０００３】
現在、磁気－流体複合支持は、船尾軸受の潤滑性能と摩耗性を改善する実行可能な方法であり、船尾軸受によく発生するエッジ摩耗現象をある程度改善することができる。
【０００４】
しかし、現在、磁気－流体複合支持に対する潤滑分析方法がないので、磁気－流体複合支持の船尾軸受の潤滑性を効果的に評価することが困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、従来技術において磁気－流体複合支持の船尾軸受潤滑性を効果的に評価することが困難であるという課題を解決するための磁気－流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、磁気－流体複合支持結合に基づく船尾軸受潤滑分析方法を提供し、以下を含み、
【０００７】
タイマーを起動し、分析する船尾軸受に対して磁力支持特性分析を行い、磁力支持分析結果を得、前記船尾軸受に対して潤滑と界面特性分析を行い、潤滑支持分析結果を得、
【０００８】
前記磁力支持分析結果と前記潤滑支持分析結果に基づいて、前記船尾軸受に対して構造変形分析を行い、構造変形量を得、
【０００９】
前記構造変形量に基づいて前記潤滑支持分析結果における水膜厚を補正し、補正後の水膜厚に基づいて前記の前記船尾軸受に対して潤滑と界面特性分析を実行するステップに戻り、水膜厚修正前後に対応する第１水膜圧力と第２水膜圧力を得、
【００１０】
前記第１水膜圧力と前記第２水膜圧力とに基づいて、前記船尾軸受の水膜圧力が収束しているかどうかを判断し、
（【００１１】以降は省略されています）

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