مقدمه:

نیاز به افزایش سرعت و راندمان در شناورهای تندرو با ابعاد متوسط و بزرگ همواره به عنوان یک مسئله مهم و اساسی برای طراحان و سازندگان این نوع از شناورها مطرح بوده است. در این رابطه نوع و مشخصات فنی سیستم رانش به عنوان المان واسط سیستم تولیدکننده قدرت و انرژی در شناور و فرم بدنه را می‏ توان به عنوان یکی از المان‏ های اصلی در این مقوله در نظر گرفت. موفقیت طراحان به میزان توانایی آنان در تطبیق کامل بین مشخصات فنی سیستم رانش و مأموریت شناور وابسته است.

رانش متکی بر شافت:

در این سیستم، پروانه روی شافتی قرار می­گیرد که از بدنه شناور خارج شده است. سیستم­ رانش متکی بر شافت همیشه نیازمند سکان است. با استفاده از سکان­ هایی که نیروی لیفت بالایی دارند، پروانه­ ها می­ توانند مقدار معینی هم تراست عرضی ایجاد کنند.

  • پروانه‌های گام ثابت

در این پروانه‌ها زاویه گام پره‌ها ثابت است و تغییر نمی‌کند. تعداد پره‌های پروانه‌ها ۲-۷ پره می‌تواند باشد که وابسته به فرکانس ارتعاشی بدنه، سازه و ماشین آلات و همچنین تعداد سیلندر موتور می‌باشد. اگر تعداد سیلندرهای موتور زوج باشد، تعداد پره‌های پروانه باید فرد باشد و اگر تعداد سیلندرها فرد باشد تعداد پره‌های پروانه باید زوج باشد. علت این مسئله، ملاحظات ارتعاشی و جلوگیری از رزنانس است. پروانه‌های دو پره­ای در شناورهای تفریحی و قایق­های موتوری کوچک و پروانه‌های سه پره­ای در موتور های سرعت بالا و سرعت متوسط مانند کشتی‌های ماهیگیری، یدک کش­ها و قایق موتوری کاربرد دارد. پروانه‌های چهار پره­ای و بالاتر در کشتی‌های تجاری و نفتکش­ها کاربرد دارند. جنس پروانه‌های کوچک از انواع پلیمرها، پلاستیک و آلومینیوم و جنس پروانه‌های بزرگ از آلیاژهای آهنی است به گونه‌ای که در برابر خوردگی ناشی از کاویتاسیون مقاوم باشد.

fixed propeller

شکل ۱: یک نمونه پروانه گام ثابت

  • پروانه‌های گام متغیر

پروانه‌های گام متغیر دارای امکان تغییر زاویه گام پروانه هستند به گونه‌ای که پروانه می‌تواند حول محور خود چرخش نماید. بدین ترتیب پروانه در شرایط کاری مختلف می‌تواند زاویه گام پره‌ها را به گونه‌ای تغییر دهد که در بهینه‌ترین شرایط از نظر بازدهی قرار داشته باشد که نتیجه آن صرفه‌جویی در مصرف سوخت است.

APERTURA-2شکل ۲: نمونه یک پروانه گام متغیر

این شکل یک پروانه با سیستم تغییر زاویه هیدرولیک را نشان می‌دهد که پره پروانه با یک سیستم سیلندر پیستونی حول محور خود چرخش می‌کند. در واقع تغییر زاویه گام پره‌ها به دو حالت کلی زیر انجام می‌شود:

تحریک مکانیکی: در این سیستم تغییر زاویه گام پروانه به صورت مکانیکی و به وسیله یک میله عبوری از داخل شافت پروانه انجام می‌شود. در واقع در این روش، حرکت خطی میله، تبدیل به حرکت چرخشی پره‌های پروانه و تغییر زاویه آن‌ها می‌شود. ایجاد حرکت خطی میله می‌تواند توسط یک سیستم هیدرولیک، پنوماتیک یا دستی انجام شود. این سیستم برای شناورهایی با طول شافت کوچک قابل انجام است.

تحریک هیدرولیکی: در این سیستم، تحریک پره‌های پروانه به صورت هیدرولیک انجام می‌شود به گونه‌ای که در داخل توپی پروانه، یک سیلندر و پیستون هیدرولیک کوچک قرار دارد که حرکت پیستون باعث دوران پره‌ها می‌شود. تحریک هیدرولیک توسط یک خط رفت و برگشتی روغن هیدرولیک در داخل شافت پروانه انجام می‌شود. تأمین فشار روغن هیدرولیک توسط پمپ هیدرولیک در داخل موتورخانه انجام می‌شود. نکته مهم اینجاست که در هر دو سیستم تحریک مکانیکی و هیدرولیکی، تغییر زاویه گام کلیه پره‌های پروانه باید به صورت کاملاً یکسان و برابر انجام شود، در غیر این صورت پروانه دچار عدم توازن شده و لنگ می­زند. لذا دقت بالای عملکرد مکانیزم‏های تغییر همزمان و برابر کلیه پره‌ها، بسیار حائز اهمیت است. وجود مکانیزم­های تغییر زاویه در داخل توپی پروانه باعث می‌شود قطر توپی آن بزرگ‌تر از قطر توپی پروانه‌های گام ثابت باشد.

Cppشکل ۳: دو تحریک مکانیکی و هیدرولیکی پروانه نحوه CPP

مزایای پروانه‌های cpp را می‌توان به صورت زیر بر شمرد:

  1. بازدهی پروانه به گونه‌ای که پروانه بتواند در شرایط کاری مختلف تغییر گام دهد و در شرایط بهینه و بالاترین بازدهی هیدرودینامیکی کار کند. این مهم باعث کاهش مصرف سوخت موتور کشتی می‌شود.
  2. امکان عکس کردن جهت حرکت شناور با تغییر زاویه گام پره‌ها به اندازه ۹۰ درجه. در این شرایط، جهت چرخش موتور، شافت و پروانه بدون این که به عکس شود، شناور رو به عقب حرکت می‌کند.
  3. امکان به‌کارگیری یک موتور با دور ثابت؛ چرا که اگر دوران شافت ثابت باشد، پروانه می‌تواند با تغییر زاویه گام پره‌ها باعث تغییر سرعت شناور شود. در واقع شناور برای افزایش یا کاهش سرعت نیازی به تغییر سرعت دوران شافت ندارد.
  4. امکان کارکرد درجا با صفر کردن زاویه گام پره‌ها: در واقع اگر موتور کشتی بخواهد قبل از حرکت مدتی کار کند بدون این که پیشروی داشته باشد، زاویه گام پره‌ها صفر می‌شود و شناور درجا کار می‌کند. در واقع در اینجا تغییر گام به جای استفاده از کلاچ انجام وظیفه می‌کند. (کلاچ جدا کردن چرخش محور موتور از محور پروانه را به عهده دارد)

 

 

کلیدواژه ها : ,

این خبر را به اشتراک بگذارید :