REPARO DAS ENGRENAGENS REDUTORAS E ELEVADORAS DO SISTEMA DE PROPULSÃO DA FRAGATA CONSTITUIÇÃO

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1 REPARO DAS ENGRENAGENS REDUTORAS E ELEVADORAS DO SISTEMA DE PROPULSÃO DA FRAGATA CONSTITUIÇÃO CT(EN) Otavio H. Paiva. M. Fontes, MSc Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro ohfontes@yahoo.com.br CMG(EN) Ivan Taveira Martins, MSc Escola de Guerra Naval ivan.taveira@gmail.com CC(EN) Victor Eduardo Deiana Antunes Diretoria de Engenharia Naval victor.antunes@oi.com.br CC(EN) Rogério Corrêa Borges, MSc Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro borges.rc@uol.com.br RESUMO Este artigo tem como objetivo descrever de forma clara e sucinta o reparo realizado nas engrenagens das caixas redutoras e elevadoras do sistema de propulsão da Fragata Constituição (Frigate MK10). O problema foi detectado em novembro do ano de 2004, a partir da constatação de uma contaminação por água salgada. Além disso, todos os componentes do sistema de lubrificação, ou seja, bombas de óleo, válvulas, caixas de engrenagem, redes e outros acessórios, também foram seriamente contaminados. O caráter inovador e empreendedor deste reparo residiram principalmente no fato de esta ter sido a primeira vez na Marinha do Brasil que se realizou um serviço desta magnitude. ABSTRACT This article has the objective of describing the repair, in a concise way, accomplished in the reduction and elevating gears of the propulsion system of Frigate Constituição (MK10). The problem was detected in November 2004, starting with the verification of a contamination by seawater. Besides, all the components of the lubrication system (oil bombs, valves, gearboxes, pipes and accessories) were also contaminated seriously. The innovative character of this repair stands mainly in the fact that it was the first time, in the Brazilian Navy, that such a service, with that great magnitude, was carried out. 1. INTRODUÇÃO Após ter sido detectada contaminação por água salgada das engrenagens redutoras e elevadoras do sistema de propulsão da Fragata Constituição e de todos os seus acessórios pertinentes ao sistema de propulsão, definiu-se pela desmontagem e retirada de todas as engrenagens das caixas redutoras e elevadoras, pois estas deveriam ter seus dentes retificados nas instalações da emprersa RENK ZANINI. O reparo realizado teve como objetivo restabelecer a qualidade do dentado, de acordo com a norma DIN 3962 (Norma DIN 3962), considerando ainda que a Fragata possui um perfil de emprego anti-submarino,

2 devendo portanto ser um navio silencioso. O fator preponderante para a escolha dessa linha de ação, residiu no fato de se tratar uma solução definitiva, com grande possibilidade de sucesso e do ponto de vista da confiabilidade futura ser a mais favorável, por não impor limitação operacional aos equipamentos além de certamente reduzir a assinatura acústica, o que de fato ocorreu. 2. DESCRIÇÃO DA AVARIA Após inspeção inicial foi constatado pelos técnicos do AMRJ uma grave contaminação por água salgada das engrenagens redutoras e elevadoras do sistema de propulsão da Fragata Constituição. Todas as engrenagens, mancais de sustentação e escora, embreagens síncronas SSS Clutch, auxiliares das caixas (catracas, bombas, etc.), redes de óleo lubrificantes e seus acessórios e as auxiliares associadas as turbinas a gás foram contaminados. As figuras 1 e 4 mostram de forma geral o estado dos dentados: Figura 1 Engrenagem redutora de bombordo. Figura 2 Engrenagem redutora de boreste.

3 Figura 3 Engrenagem elevadora de boreste. Figura 4 Engrenagem elevadora de bombordo. Em função da gravidade do problema observado, decidiu-se pela remoção de todas as vinte e quatro engrenagens de bordo para retífica de seus dentes a fim de remover completamente os pitting de corrosão observados, além do reparo de todos os demais componentes do sistema. 3. CARACTERÍSTICAS DO SISTEMA DE PROPULSÃO DE UMA FRAGATA CLASSE NITERÓI O sistema de propulsão das Fragatas Classe Niterói é dotado de duas linhas de eixo propulsores (Vosper Thornicroft, 1971), com dois mancais de sustentação externos e dois internos para cada linha de eixo. Cada linha de eixo pode ser acionada, alternativamente, por uma turbina a gás Rolls Royce Olympus ou por dois motores diesel MTU 16V956. Este tipo de propulsão é chamado CODOG (Combined Diesel or Gas). A potência dos acionadores, quer oriunda da turbina a gás, quer oriunda dos motores diesel, sofre uma alteração da velocidade para que se possa acionar a linha de eixo, de tal sorte que: a redução de velocidade da turbina a gás é efetuada em uma caixa de engrenagens redutoras como pode ser visto nas figura 1 e 2; e a multiplicação de velocidade dos motores é efetuada em uma segunda caixa de engrenagens (caixa elevadora) como pode ser visto nas figura 3 e 4.

4 4. DESMONTAGEM E RETIRADA DE BORDO DAS ENGRENAGENS Todo o dimensionamento da estrutura interna ao navio para manobra de peso de retirada da roda principal da engrenagem redutora (aproximadamente 4500 kg e 2100 mm de diâmetro). As 24 (vinte e quatro) engrenagens foram retiradas para reparo, sendo seis para cada redutora e seis para cada elevadora. 5. REPARO DAS ENGRENAGENS E ACESSÓRIOS As engrenagens foram entregues a empresa RENK ZANINI com o propósito de retificar os flancos dos dentes. Em média foram retirados aproximadamente 0,3 mm nos flancos eliminado assim os pitting de corrosão. Esta espessura média de material retirada aumentaria a folga entre os flancos dos dentes, mas não viria a comprometer o desempenho das caixas redutoras e elevadoras, uma vez que estas não operam nos dois sentidos (nos dois flancos dos dentes). Além disso, a retifica dos dentes garantiu uma maior qualidade do dentado (grau 3 e 4 - Norma DIN 3962). Durante o reparo das engrenagens, parâmetros como acabamento superficial dos flancos dos dentes das engrenagens, hélice, envolvente e passo foram determinados, de acordo com a referência (RENK ZANINI, 2006). Além de sofrerem retífica do dentado, as engrenagens também foram balanceadas dinamicamente. Obviamente, além do reparo das engrenagens ocorreu em paralelo o reparo de todos os componentes do sistema. Um ponto extremamente importante foi a limpeza da caixa da redutora como pode ser visto na figura 5: 6. INSTALAÇÃO A BORDO Figura 5 Caixa da redutora. A fase de instalação a bordo foi a mais crítica e meticulosa, devido aos diversos cuidados que deveriam ser observados, tais como: manobras de peso com as engrenagens, montagem e ajustagem das engrenagens, montagem e ajustagem dos mancais de sustentação e escora, flushing do sistema de óleo lubrificante, alinhamento redutoralinha de eixo.

5 As figuras 6 a 9 mostram a seqüência de embarque da roda principal pela cesariana aberta no costado do navio, e a figura 10 o embarque da carcaça da caixa redutora: Figura 6 Embarque da roda principal de bombordo. Figura 7 Embarque da roda principal de bombordo. Figura 8 Embarque da roda principal de bombordo.

6 Figura 9 Posicionamento da roda principal em seu jazente. Figura 10 Embarque da caixa da redutora de bombordo. A montagem das engrenagens das caixas redutoras e elevadoras e a ajustagem dos mancais foram realizadas em conjunto pelos técnicos do AMRJ e da RENK ZANINI. Contato entre dentes, folgas de ajustagem entre os dentes, ajustagem dos mancais de sustentação além de distribuição axial das folgas dos mancais de escora foram alguns dos parâmetros considerados nesta fase do reparo. O flushing do sistema de óleo lubrificante dividiu-se em três etapas: na primeira apenas as redes de óleo lubrificante e acessórios; na segunda o óleo foi comunicado para as caixas redutoras e elevadoras, porém todos os mancais foram isolados; e por último o óleo foi comunicado também para todos os mancais. Foram gastos aproximadamente 25 (vinte e cinco dias) para o flushing de cada bordo. Em relação ao alinhamento da redutora com as linhas de eixo, cabe lembrar que além das engrenagens das redutoras foram retiradas de bordo para tratamento e limpeza as carcaças das caixas redutoras. Não hove qualquer alteração do jazente das caixas redutoras, o que implica dizer que não houve alteração no alinhamento do conjunto. O único cuidado tomado durante o reparo das engrenagens diz respeito a retífica dos colos dos mancais. Como retirou-se na média 0,5 mm no diâmetro dos colos, esta medida foi compensada na altura do metal patente dos mancais.

7 7. PROVAS DE CAIS E MAR Durante as provas de cais e mar os principais parâmetros observados foram as temperaturas dos mancais de sustentação das redutoras e elevadoras e o nível de ruído e vibração. Iso10816 Em média, as temperaturas dos mancais tanto das elevadora quanto das redutoras não passaram de 55º C. Apenas os mancais dos pinhões primários apresentaram temperaturas próximas a 60ºC. De acordo com a norma ISO 10816, os níveis de ruído e vibração ficaram num patamar baixo. Quando esses resultados foram comparados com outros navios da classse, a Fragata Contituição possui as redutoras mais silenciosas. 8. CONCLUSÕES O objetivo aqui proposto foi o de apresentar de forma qualitativa os resultados obtidos no reparo das engrenagens redutoras e elevadoras da Fragata Constituição. O caráter empreendedor do reparo refere-se a dois pontos: pela primeira vez executou-se um serviço dessa natureza em uma redutora do tipo CODOG, capaz de transmitir até BHP; e, todo o reparo foi executado por uma empresa nacional, a RENK ZANINI, com mão-deobra própria e em conjunto com os engenheiros, técnicos e operários da Marinha do Brasil. 9. REFERÊNCIAS Vosper Thornicroft (1971) Mk10 Frigates Machinery specification for Anti- Submarine and General Purpose Frigates, Reino Unido. RENK ZANINI (2006) DATA-BOOK Engrenagens Redutoras e Elevadoras da Fragata Constituição, Brasil. Norma DIN 3962 (2000) Toleranzen für Stirnradverzahnungen, Alemanha. David Brown Gear Industries Limited (1971) Main Gearing Handbook for MK 10 Frigate, Reino Unido. Norma ISO (1998) Mechanical vibration - Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts, Genebra, Suíça.