Sabit perde pervanelerinin kapsamlı analizi (FPP)

Deniz terk etme teknolojisinin geniş alanında, FPP Sabit Saha Pervanesi uzun zamandır parlayan bir yıldız gibi çok önemli bir pozisyon tuttu. Geminin tahrik sisteminin önemli bir bileşeni olan FPP, benzersiz tasarımı ve mükemmel performansı ile küresel nakliye endüstrisinin güçlü gelişimini ve çeşitli gemi operasyonlarını yönlendirmeye devam ediyor. Dev petrol tankerlerinin okyanuslardaki istikrarlı navigasyonundan, kıyı sularındaki küçük balıkçı teknelerinin esnek operasyonlarına kadar FPP, vazgeçilmez bir rol oynar ve teknik olgunluğu ve geniş uygulaması onu deniz mühendisliği alanında bir klasik haline getirir.

I. FPP'nin çalışma prensibi ve yapısal tasarımı

Bir FPP'nin perdesi üretim aşamasında belirlenir ve geminin işlemi sırasında ayarlanamaz. Bu karakteristik, ilk tasarım aşamasında geminin özel navigasyon gereksinimleriyle tam olarak eşleştirilmesi gerektiği anlamına gelir. Çalışma prensibi Arşimetlerin spiral teorisine dayanmaktadır. Pervane döndüğünde, bıçaklar, dönen eğimli bir düzlem gibi, sürekli olarak sudan kesin ve su akışını geriye doğru itin. Özellikle, pervanenin her bıçağı belirli bir kavisli şekil sunar. Dönme sırasında, bıçak eksenel bir itme bileşeni ve su üzerinde çevresel bir kuvvet bileşeni uygular. Eksenel itme bileşeni suyu geriye doğru iter ve Newton'un üçüncü yasasına göre, su pervaneye eşit ve zıt bir reaksiyon kuvveti verir, bu da gemiyi ileri veya geri itmek için çekirdek güçtür. Çevresel kuvvet bileşeni su akışının dönmesine neden olur ve enerjinin bu kısmı genellikle boşa harcanır. Bu nedenle, tasarım sırasında, bıçak şekli bu enerji kaybını en aza indirmek ve itme verimliliğini artırmak için optimize edilecektir.

Yapısal olarak, bir FPP esas olarak bir hub ve bıçaklardan oluşur. Hub, pervaneyi geminin pervane şaftına bağlayan önemli bir bileşendir. Şekli, motorun torkunun bıçaklara verimli iletilmesini sağlamak için pervane şaftına sıkıca bağlanan, içeride veya flanşlarla birlikte silindirik veya koniktir. Hub'ın malzemesinin, büyük tork ve suyun darbe kuvvetine dayanmak için yüksek mukavemet ve iyi tokluğa sahip olması gerekir. Yaygın malzemeler, dövme çelik ve dökme çelik içerir. Bıçaklar itme üreten temel kısımdır ve sayıları genellikle 3 ila 7'dir. Farklı sayıda bıçak ve şekil tasarımları pervanenin performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Örneğin, 3 bıçaklı bir pervane, yüksek hızlarda nispeten basit bir yapıya, hafif ve yüksek verimliliğe sahiptir, bu da bazı küçük sürat tekneleri veya yüksek hızlı kargo gemileri için uygun hale getirir; 4-bıçaklı ve 5 bıçaklı pervaneler denge ve gürültü azaltma açısından daha iyi performans gösterir ve büyük ticari gemiler ve deniz gemilerinde yaygın olarak kullanılır; 6 bıçak ve 7 bıçak pervane, yüksek itme gerektiren ve buz kırıcılar gibi kavitasyonu bastırması gereken özel gemilerde daha yaygın olarak kullanılır. Bıçağın enine kesit şekli genellikle, dönme sırasında direnci azaltırken büyük kaldırma (yani itme) üretebilen bir uçak folyosundur. Tasarım koşulları altında optimum tahrik performansını sağlamak için bıçağın uzunluğu, genişliği, bükülme açısı ve diğer parametrelerinin hepsi tam olarak hesaplanır ve optimize edilir. Buna ek olarak, bıçakları göbeğe bağlamanın entegre döküm ve kaynak gibi çeşitli yolları vardır. Entegre döküm pervaneler daha yüksek güce sahiptir ve büyük gemiler için uygundur, kaynaklı yapılar küçük ve orta boy pervanelerde daha fazla kullanılır, üretim ve bakımı kolaylaştırır.

İi. Çok çeşitli uygulamalar

FPP, birçok farklı gemi türünü kapsayan son derece geniş bir uygulamaya sahiptir ve çeşitli alanlardaki uygulaması benzersiz performans avantajlarına dayanmaktadır.

Tüccar gemileri, büyük kargo gemileri, petrol tankerleri, konteyner gemileri vb. Alanında, genellikle tahrik cihazı olarak FPP'yi kullanır. Bu gemiler genellikle nispeten kararlı hızlarda uzun mesafeli ulaşım gerçekleştirir ve navigasyon koşulları nispeten sabittir. Örnek olarak yüz binlerce ton yük kapasitesine sahip dev bir petrol tankeri alarak, esas olarak dünyanın dört bir yanındaki büyük ham petrol taşıma rotalarına yelken açıyor ve hız genellikle yaklaşık 15-18 knotta korunuyor. FPP, bu tür spesifik dönme hızı ve yük koşulları altında yüksek verimliliğe sahiptir ve geminin düşük yakıt tüketimi ile stabil bir şekilde yelken açmasını sağlar. İstatistikler, optimal olarak tasarlanmış FPP ile donatılmış petrol tankerlerinin, diğer tahrik cihazlarını kullanarak benzer gemilerden% 5-10 daha düşük bir yakıt tüketimine sahip olduğunu göstermektedir. Her yıl on binlerce deniz miline yelken açan petrol tankerleri için bu, işletme maliyetlerini etkili bir şekilde azaltabilir ve biriken ekonomik faydalar dikkate değerdir. Konteyner gemileri ayrıca FPP'nin, özellikle sabit rotalarda seyahat eden astarların önemli uygulama hedefleridir. Navigasyon süreleri ve hızları kesinlikle planlanmaktadır ve FPP'nin istikrarı ve verimliliği, küresel tedarik zincirinin sorunsuz çalışmasını sağlayarak limanlara zamanında ulaşmalarını sağlayabilir.

Deniz gemileri açısından FPP de önemli bir rol oynar. Devriye teknelerinin kıyı alanlarında sık devriye görevleri yapması ve hız ve güvenilirlik için yüksek gereksinimlere sahip olması gerekir. FPP, yüksek hızlarda seyahat ederken kararlı itme sağlayabilir ve basit yapısı, gemide bakım için uygundur ve başarısızlık olasılığını azaltır. Ana deniz gemilerinden biri olarak, fırkateynlerin submarin, anti-gemi ve eskort gibi çeşitli görevleri yerine getirmeleri gerekiyor. Submarin karşıtı operasyonlarda, FPP'nin avantajları özellikle açıktır. Bıçak şeklini ve eğim tasarımını optimize ederek, kavitasyon oluşumu etkili bir şekilde bastırılabilir. Kavitasyon, pervane döndükçe bıçak yüzeyi üzerindeki basınç belirli bir seviyeye düştüğünde ve kabarcıklar çöktüklerinde büyük darbe kuvveti ve gürültü ürettiğinde suyun kabarcıklar oluşturmak için buharlaştığı fenomeni ifade eder. FPP'nin optimize edilmiş tasarımı, kavitasyonun oluşumunu ve çöküşünü azaltabilir, böylece pervane tarafından üretilen gürültüyü azaltabilir, geminin gizlenmesini iyileştirir, fırkateynin düşman denizaltılarını daha etkili bir şekilde tespit etmesini ve saldırmasını ve anti-submarin savaş yeteneklerini artırabilir.

Buna ek olarak, deniz kaynakları geliştirme alanında, açık deniz tedarik gemileri ve bilimsel araştırma gemileri gibi özel gemiler de FPP'yi yaygın olarak kullanmaktadır. Açık deniz tedarik gemileri, açık deniz petrol platformlarına, delme gemilerine vb. Materyal tedarik etmeli ve genellikle sığ deniz alanlarında ve karmaşık deniz koşullarında çalışmalıdır. FPP, düşük hızlı navigasyon ve sabit nokta yanması sırasında iyi manevra kabiliyeti ve tahrik performansı sağlamak için çalışma özelliklerine göre özelleştirilebilir. Deniz Bilimsel Araştırma Gemileri, farklı deniz alanlarında uzun vadeli bilimsel araştırmalar yapmalı ve belirli deniz alanlarında sabit nokta gözlem, örnekleme ve diğer operasyonlar yapması gerekebilir. FPP'nin istikrarı, geminin rüzgar ve dalgalarda nispeten sabit bir pozisyona sahip olmasını sağlayarak araştırmacılar için istikrarlı bir çalışma ortamı sağlayabilir. Örneğin, derin deniz keşfi için kullanılan bazı bilimsel araştırma gemileri, geminin hareketini düşük hızlarda tam olarak kontrol edebilen ve yüksek hassasiyetli deniz veri toplamasını tamamlamak için gemideki algılama ekipmanı ile işbirliği yapabilen FPP ile donatılmıştır. Bıçakları, düşük dönme hızlarında daha kararlı bir su akışı alanı oluşturabilen özel bir geniş akıtma tasarımı benimser, bu da geminin itiş dalgalanma aralığının 0,5-3 knot düşük hız aralığında% 2 içinde kontrol edilmesini sağlar. Deniz organizmalarının yapışmasını azaltmak için, bıçak yüzeyi, tuhaf oksit içeren toksik olmayan anti-yüzey kaplama ile kaplanır. Bu kaplama, ahır, midye ve diğer organizmaların yapışmasını inhibe etmek için bakır iyonlarını yavaşça serbest bırakabilir, böylece pervanenin yüzey biyo -yükseltme alanı, art arda 6 aylık açık deniz operasyonlarında% 5'i aşmaz, bu da itme etkinliğinde önemli bir düşüşten kaçınır. Aynı zamanda, bıçak kenarları, düşük hızlı dönme sırasında su akışı bozukluğu gürültüsünü azaltmak için yuvarlanır ve gemide hassas akustik aletlerin gözlemlenmesi için sessiz bir ortam sağlar.

III. FPP ürünlerinin temel özellikleri

(İ) Performans özellikleri

Verimli tahrik : Tasarlanmış özel çalışma koşulları altında, FPP motor gücünü yüksek verimlilikle gemi itişine dönüştürebilir. Bu, bıçak şekli ve eğim gibi parametrelerin hassas optimizasyonundan yararlanır, böylece tasarım hızı ve yük koşulları altında, su akışı en az enerji kaybı ile bıçaklardan en pürüzsüz şekilde akabilir. Gemi tasarım hızında yelken açtığında, itiş verimliliği%60-70'e ulaşabilir ve optimal olarak tasarlanmış bazı FPP%75'ten fazla ulaşabilir. Bu verimlilik seviyesi, çeşitli çalışma koşulları altında dengeli performansa sahip bazı tahrik cihazlarından çok daha yüksektir, ancak olağanüstü avantajlar yoktur. Örneğin, büyük kargo gemilerinin normal navigasyonunda FPP, yüksek verimli bir tahrik durumunu istikrarlı bir şekilde sürdürebilir. Bir kargo gemisinin motor gücünün 50.000 beygir gücü olduğu varsayılarak FPP, 30.000-35.000 beygir gücünü tasarım hızında etkili bir itişe dönüştürerek uzun mesafeli ulaşım için çok fazla maliyet tasarrufu sağlayabilir. Ayrıca, bu yüksek verimlilik geminin ana navigasyon aşamasında korunabilir ve çalışma koşullarındaki küçük değişiklikler nedeniyle önemli ölçüde düşmeyecektir.

Güçlü İstikrar : Sabit perde nedeniyle, geminin tahrik performansı çalışma sırasında nispeten kararlıdır ve perdedeki değişiklikler nedeniyle herhangi bir itme dalgalanmaları olmayacaktır. Bunun nedeni, imalattan sonra FPP'nin bıçak açısının ve perdesi sabitlenmesidir. Motor hızı sabit olduğu sürece, üretilen itme nispeten kararlı bir aralıkta kalacaktır. Bu istikrar navigasyon sırasında gemiyi daha istikrarlı hale getirir ve mürettebat üyeleri gemiyi manevra ederken kursu kontrol edebilir ve daha doğru bir şekilde hızlandırabilir. Özellikle güçlü rüzgarlar ve dalgalarla karşılaşma gibi şiddetli deniz koşullarında, gemi büyük dış parazitlere maruz kalacak ve FPP'nin istikrarlı itme çıkışı, geminin bu müdahalelere direnmesine, geminin sarsıntısını azaltmasına ve emniyet tehlikelerini azaltmasına ve güvenlik tehlikelerini azaltmasına yardımcı olabilir. Örneğin, tayfun mevsimi boyunca, FPP ile donatılmış kargo gemileri, rüzgar ve dalga alanlarından geçerken nispeten istikrarlı bir navigasyon tutumunu koruyabilir, kargo yer değiştirme ve gemi hasarı riskini azaltabilir.

Belirli çalışma koşullarına uyarlanabilirlik : Saha ayarlanamasa da, tasarım geminin özel amaç ve ortak çalışma koşulları için tamamen optimize edilecektir. Tasarımcılar, gemi tipi, tam yük yer değiştirme, tasarım hızı ve ortak yolların hidrolojik koşulları gibi faktörlere dayanan çok sayıda hesaplama ve simülasyon testleri yoluyla en uygun sayıda bıçak, şekil, perde ve diğer parametreleri belirleyecektir. Sabit deniz alanlarında faaliyet gösteren düzenli olarak gidiş-dönüş kargo gemileri ve mühendislik gemileri gibi nispeten sabit navigasyon koşullarına sahip gemiler için FPP en iyi performansı gösterebilir. Örnek olarak Çin ve Avrupa arasında düzenli olarak seyahat eden konteyner astarları alarak, navigasyon yolları sabitlenir, hızları temel olarak 20-25 knot'ta korunur ve yükleri de nispeten kararlıdır (ayrılırken tam yük, geri döndüğünde boş veya yarım yük). Tasarımcılar, bu hız ve yük aralığında en yüksek itme verimliliğine sahip olması için bu özel çalışma koşulu için FPP parametrelerini optimize edecektir. Navigasyon hızları yüksek olmasa da, portların yakınında kargo yüklemesine ve boşaltılmasına yardımcı olan römorkörler için, yönü sık sık başlatmaları, durdurmaları ve değiştirmeleri gerekir. Tasarımcılar, çalışma özelliklerine uyum sağlamak için düşük hızlı ve değişken çalışma koşulları altında FPP'nin itme performansını ve manevra kabiliyetini optimize etmeye odaklanacaktır.

(İi) Üretim süreci

FPP üretimi, her biri nihai ürünün performansı ve kalitesi üzerinde önemli bir etkisi olan çoklu bağlantıların sıkı kontrolünü içeren karmaşık ve hassas bir süreçtir.

İlk olarak, malzeme seçimi geminin çalışma ortamına ve performans gereksinimlerine göre belirlenmelidir. Deniz suyu gibi aşındırıcı ortamlarda çalışan FPP için, güçlü korozyon direncine sahip malzemeler genellikle seçilir. Geleneksel metal malzemeler arasında bakır alaşımları (nikel-alüminyum bronz gibi) yaygın olarak kullanılır. İyi deniz suyu korozyon direncine, yüksek mukavemete ve tokluğa sahiptirler ve deniz suyunun etkisine ve sürtünmesine dayanabilirler. Paslanmaz çelik, daha yüksek korozyon direnç gereksinimlerine sahip bazı durumlarda kullanılır, ancak maliyeti nispeten yüksektir. Son yıllarda, karbon fiber takviyeli plastik (CFRP) gibi kompozit malzemeler kademeli olarak ortaya çıkmıştır. Kompozit malzemeler hafif, yüksek mukavemet ve güçlü korozyon direncinin avantajlarına sahiptir. Kompozit malzemelerden yapılmış FPP, geminin kendi ağırlığını etkili bir şekilde azaltabilir, böylece enerji tüketimini azaltabilir ve yakıt ekonomisini iyileştirebilir. Örneğin, CFRP'den yapılmış FPP, aynı boyutta bakır alaşım pervanelerinden% 30-% 50 daha hafiftir, bu da geminin navigasyon performansını iyileştirme ve güç tüketimini azaltma üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Metal malzemeler için eritme ve döküm gibi işlemler gereklidir. Eritme işlemi sırasında, malzemenin saflığını ve mekanik özelliklerini sağlamak için alaşım bileşenlerinin oranı kesinlikle kontrol edilmelidir. Örneğin, nikel-alüminyum bronz eritirken, nikel, alüminyum, bakır ve diğer elementlerin içeriği, malzemenin mukavemeti, tokluk ve korozyon direncinin tasarım gereksinimlerini karşılamasını sağlamak için tam olarak kontrol edilmelidir. Döküm işlemi, erimiş metali oluşmak için bir kalıp içine dökmektir. Bu işlem sırasında, gözenekler, çatlaklar ve büzülme boşlukları gibi kusurlardan kaçınmak için sıcaklık ve dökme hızı gibi parametreler kesinlikle kontrol edilmelidir. Büyük FPP'nin dökümü için genellikle kum dökümü veya metal kalıp dökümü kullanılır. Kum dökümü karmaşık şekillere sahip büyük pervaneler için uygundur, ancak yüzey kalitesi ve boyutsal doğruluğu nispeten düşüktür; Metal kalıp dökümü daha yüksek boyutlu doğruluk ve yüzey kalitesi elde edebilir, ancak kalıp maliyeti yüksektir, bu da seri üretim için uygundur.

Bıçak işleme, üretim sürecinde önemli bir bağlantıdır. Dökümden sonra bıçağın, şekil ve boyutsal doğruluk için tasarım gereksinimlerini karşılamak için hassas bir şekilde işlenmesi gerekir. Beş eksenli bağlantı CNC takım tezgahları gibi hassas işleme ekipmanları kullanılarak, bıçaklar kesilir, öğütülmüş ve tasarım çizimlerine göre işlenir. Beş eksenli bağlantı CNC takım tezgahları, karmaşık hareketleri birden fazla yönde gerçekleştirebilir, bıçakların karmaşık kavisli şekillerini doğru bir şekilde işleyerek bıçakların aerodinamik performansının tasarım standartlarını karşılamasını sağlar. İşleme sırasında, hatanın izin verilen aralıkta olmasını sağlamak için bıçakların boyutunu ve şeklini gerçek zamanlı olarak tespit etmek için yüksek hassasiyetli ölçüm cihazlarının (koordinat ölçüm makineleri gibi) kullanılması gerekir. Bıçakların yüzey kalitesi de çok önemlidir. Pürüzsüz bir yüzey su akışı direncini azaltabilir ve itme verimliliğini artırabilir. Bu nedenle, işlendikten sonra parlatma ve kaplama gibi yüzey işlemi gereklidir. Parlatma, bıçak yüzeyindeki işlem izlerini çıkarabilir ve yüzey pürüzlülüğünü RA0.8μm'nin altına düşürebilir; Kaplama, bıçağın aşınma direncini ve korozyon direncini daha da artırabilir. Ortak platolar, pervanenin servis ömrünü uzatan bıçak yüzeyinde sert koruyucu bir film oluşturabilen krom kaplama ve nikel kaplama içerir.

Son olarak, üretilen FPP katı kalite incelemesine tabidir. Boyutsal doğruluk denetimi, pervanenin her bir parçasının büyüklüğünün tasarım çizim gereksinimlerini karşılamasını ve boyutsal sapmalar nedeniyle pervane mili ile işbirliği ve itme performansı üzerindeki etkisinden kaçınmasını sağlar. Denge testi, pervanenin dengesizliğini ortadan kaldırmaktır. Dengesiz bir pervane dönerken büyük santrifüj kuvvet üretecek ve geminin titreşmesine neden olacak ve navigasyon konforunu ve ekipman yaşamını etkileyecektir. Denge testi genellikle özel bir dengeleme makinesinde gerçekleştirilir. Dönme sırasında pervanenin titreşimini ölçerek, dengesizliğin konumu ve boyutu belirlenir ve daha sonra ağırlık çıkarılarak veya ilave edilerek denge düzeltilir. Güç testi, maksimum tasarım torkuna maruz kaldığında pervanenin mekanik özelliklerini denetlemektir ve kırılmamasını veya deforme olmayacağından emin olmak için itme. Ortak kuvvet testi yöntemleri statik yükleme testi ve dinamik yorgunluk testini içerir. Statik yükleme testi, pervaneye deformasyonunu ve stres dağılımını ölçmek için belirli bir yük uygular; Dinamik yorgunluk testi, uzun süreli çalışma sırasında pervanenin kuvvet durumunu simüle eder ve yorgunluk ömrünü çoklu döngüsel yükleme yoluyla inceler. Yalnızca tüm bu kalite denetimlerini geçen FPP, ilgili standartları ve gereksinimleri karşılamak ve pratik kullanıma sunulacak şekilde sağlanabilir.

(İii) Diğer avukatlardan farklılıklar

FPP, yapı, performans ve uygulanabilir senaryolar açısından diğer pervane türlerinden önemli ölçüde farklıdır. Bu farklılıkları anlamak, gemi tasarımı ve seçiminde uygun seçimler yapmaya yardımcı olur.

Kontrol edilebilir zift pervanesi (CPP) ile karşılaştırıldığında, FPP'nin en büyük farkı, perdenin ayarlanıp ayarlanamayacağıdır. CPP, farklı hız ve yük gereksinimlerine uyum sağlamak için karmaşık bir hidrolik kontrol sistemi aracılığıyla geminin operasyonu sırasında herhangi bir zamanda bıçakların perdesini değiştirebilir. Örneğin, geminin hızlanması gerektiğinde, CPP itmeyi artırmak için perdeyi artırabilir; Geminin yavaşlaması veya tersine dönmesi gerektiğinde, daha iyi manevra kabiliyeti ve uyarlanabilirlik ile esnek ve çalıştırılması uygun olan perdeyi azaltabilir veya hatta artış yönünü değiştirebilir. Bu özellik CPP'yi, römorkörler ve balıkçı tekneleri gibi değişken navigasyon koşullarına sahip gemiler için uygun hale getirir. Römorkörlerin, büyük gemilere yanaşma ve unbering için yardımcı olmak için itme boyutunu ve yönünü sık sık değiştirmeleri gerekir ve balıkçı tekneleri, balıkçılık operasyonlarının ihtiyaçlarına göre herhangi bir zamanda hız ve itici güç kuvvetini ayarlamalıdır. Bununla birlikte, CPP, sadece üretim maliyetini (genellikle aynı spesifikasyondaki FPP'den% 30-% 50 daha yüksek) arttırmakla kalmayıp, aynı zamanda daha sonraki bakımın zorluğunu ve maliyetini büyük ölçüde arttıran birçok hareketli parçayı (pistonlar, bağlantı çubukları, servo mekanizmaları, vb.) Ve hidrolik kontrol sistemleri içeren karmaşık bir yapıya sahiptir. Hidrolik sistem, düzenli muayene ve bakım gerektiren, geminin işletme maliyetlerini artıran yağ sızıntısı, sıkışma ve diğer arızalara eğilimlidir. Buna karşılık, FPP basit bir yapıya, karmaşık değişken eğim mekanizmasına, düşük üretim maliyetine ve az sayıda bileşen nedeniyle arıza oranı düşüktür ve güvenilirlik yüksektir. Spesifik istikrarlı çalışma koşulları altında, FPP, büyük kargo gemileri ve petrol tankerleri gibi nispeten sabit navigasyon koşullarına sahip gemiler için uygun yüksek bir itiş verimliliği sağlayabilir.

Su jeti pervanelleri ile karşılaştırıldığında, FPP, bıçak rotasyonu yoluyla su üzerinde doğrudan kuvvet uygulayarak itme üretirken, su jeti pervanelleri bir su pompasından su emerek ve daha sonra bir nozuldan yüksek hızda çıkararak itme üretir. Su jeti pervanesinin nozulu, iyi manevra kabiliyeti ile geminin direksiyonunu ve tersine çevrilmesini gerçekleştirmek için esnek bir şekilde yönlendirilebilir. Geminin küçük bir dönüş yarıçapına sahiptir ve hatta hız tekneleri ve askeri gemiler gibi yüksek manevra kabiliyeti gereksinimlerine sahip gemiler için çok uygun olan yerinde dönüş ， bile elde edebilir. Aynı zamanda, su jeti pervanesinin tahrik bileşenleri gövdenin içinde bulunur, sualtı çıkıntılarını azaltır, topraklamadan kaynaklanan hasar riskini düşürür ve işletme gürültüsü nispeten düşüktür, bu da geminin gizlenmesini iyileştirmeye elverişlidir. Bununla birlikte, su jeti pervanesinin tahrik verimliliği, özellikle yüksek hızlarda yelken açarken, su emme ve fırlatma sırasında büyük enerji kaybı nedeniyle nispeten düşüktür. Buna ek olarak, su jeti pervane, su pompaları, nozullar ve şanzıman sistemleri gibi çoklu bileşenler dahil olmak üzere karmaşık bir yapıya sahiptir, yüksek üretim ve bakım maliyetleri ile (sudaki enkaz (su bitkileri, taşlar, vb.) Normal çalışmayı etkileyen kolayca engellenir. FPP'nin itme verimliliği ve maliyeti açısından, basit bir yapıya sahip, engellenmesi kolay olmayan ve uygun bakım açısından avantajları vardır ve çeşitli tüccar gemilerinde ve çoğu askeri gemide yaygın olarak kullanılmaktadır.

(İv) Farklı malzemelerle FPP'nin performans farklılıkları ve uygulanabilir senaryoları

Yukarıda belirtilen tasarım parametrelerine ek olarak, FPP'nin malzeme seçimi de performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Farklı malzemelerin güç, korozyon direnci, ağırlık vb. Açısından kendi avantajları ve dezavantajları vardır ve farklı gemiler ve navigasyon ortamları için uygundur.

IV. Belirli gemiler için uygun FPP nasıl seçilir

Belirli bir gemi için uygun bir sabit perde pervanesi (FPP) seçmek, gemi türü, güç sistemi ve navigasyon ortamı gibi birden fazla faktörü dikkate almayı ve hassas eşleştirme yoluyla verimli itme elde edilmesini gerektirir. Aşağıdakiler belirli seçim yöntemleri:

(İ) Temel gereksinimleri gemi türüne ve amaca dayalı olarak konumlandırın

Farklı gemilerin çalışma özellikleri FPP'nin tasarım yönünü belirler:

Tüccar gemileri (kargo gemileri, petrol tankerleri, vb.): Esas olarak itiş verimliliği ve yakıt ekonomisine verilen öncelikle uzun mesafeli kararlı navigasyonla uğraştı. Verimliliğin tasarım hızında% 65'ten fazla ulaşmasını sağlamak için 4-5 bıçak büyük çaplı FPP'ye (örneğin, 180.000 tonluk bir dökme taşıyıcı 5-6 metrelik bir nikel-alüminyum bronz pervane ile donatılmıştır) eşleştirmek gerekir, bu da faaliyet maliyetinin% 30'unu%-% 50'sini oluşturan yakıt tüketimini azaltır.
Askeri Gemiler: Submarin karşıtı gemilerin 5-7 bıçak süper koruyucu uçak folyo tasarımı yoluyla kavitasyon gürültüsünü bastırması gerekir; Yüksek hızlı devriye tekneleri 3-4 Blade İnce Airfoil Pro kullanıyor

Yüksek hızlı yanıtı ve manevra kabiliyetini dengelemek için peller (1,8 metrelik bir FPP ile donatılmış 40 düğümlü bir tekne gibi).

Özel Gemiler: Offshore Tedarik Gemileri, düşük hızlı itme katsayısını iyileştirmek ve hassas konumlandırmayı sağlamak için geniş bıçaklı bir tasarıma ihtiyaç duyar; Bilimsel araştırma gemisi bıçakları, biyo-kaldırmayı önlemek için bir nano-seramik kaplamaya ihtiyaç duyar (6 aylık kirlenme alanı <% 5) ve itme dalgalanması düşük hızlarda (50-150 rpm)% 2'dir.

(İi) Güç sistemi parametrelerini kesinlikle eşleştirin

Güç eşleştirme: Pervane tarafından emilen güç, motorun nominal gücünü ±%5 içinde kontrol edilen bir hata ile eşleştirmelidir. Örneğin, 10.000kW'lık bir dizel motor, "güç fazlası" veya motor aşırı yüklenmesini önlemek için 9.500-9.800kW gücü emen bir FPP ile eşleştirilir.
Hız eşleştirme: Motorun nominal hızı pervanenin tasarım hızını belirler. Pervanenin, pervanenin tasarım itmeyi nominal hızda üretebilmesini sağlamak için pervane şaftının iletim oranı ile motor hızı ile eşleştirilmelidir. Farklı motor türleri farklı uygulanabilir pervane hız aralıklarına sahiptir: yüksek hızlı dizel motorlar (1500-2000R/dk) küçük, yüksek hızlı pervaneler için uygundur. Örneğin, 1800R/dk hızına sahip bir motor, 900R/dk FPP'yi 2: 1 iletim oranından iter, 4 bıçaklı bir FPP'yi 2.5 metre çapında eşleştirir, bu da nominal hızda% 68'lik bir tahrik verimliliği elde edebilir; Orta hızlı dizel motorlar (750-1500R/dk) ve düşük hızlı dizel motorlar (750R/dk'ın altındaki hız) çoğunlukla büyük gemilerde kullanılır. Düşük hızlı, yüksek tork motorlarının büyük çaplı, düşük hızlı FPP ile eşleştirilmesi gerekir. Örneğin, düşük hızlı dizel motor hızına sahip 300.000 tonluk bir yağ tankeri, 120R/dakikalık doğrudan 9 metre çapında 5 bıçaklı bir FPP'yi ek iletim cihazları olmadan, güç kaybını azaltır ve itme verimliliği%72'ye ulaşabilir.

(İii) Anahtar boyutları ve yapısal parametreleri optimize edin

Çap ve zift :

Derin taslaklı büyük gemiler, itme alanını artırmak ve itme verimliliğini artırmak için büyük çaplı pervaneler seçebilir. Genel olarak, çaptaki her%10'luk artış için, tahrik verimliliği%3-%5 artırılabilir, ancak geminin kurulum alanına uyarlanması gerekir. Sığ taslak olan gemilerin çapı sınırlaması gerekir (iç nehir gemileri ≤3 metre).

Sahanın tasarım hızına uyması gerekiyor. Örneğin, 20 düğümlü bir konteyner gemisi, 3,5 metrelik bir perde gerektirir ve kayma oranının etkisi göz önüne alındığında (0.1-0.2) 2,5 metrelik bir perdeye uyarlanmıştır.

Bıçak tasarımı :

3 bıçak yüksek hızlı ve hafif yük için uygundur; 4-5 Bıçaklar denge verimliliği ve dengesi (5 bıçak kullanan 100.000 tonluk bir kargo gemisi, titreşimi%15 oranında azaltabilir); 6-7 Bıçaklar gürültü azaltma ve kavitasyon baskılanmasına odaklanır. Uçak folyosu açısından, yüksek hızlı gemiler düşük drag NACA 66 serisi (kalınlık% 8 akor uzunluğu) kullanır ve yüksek itme gemileri yüksek kaldıraç NACA 44 serisi (kalınlık% 15 akor uzunluğu) kullanır.

(İv) Gezinme ortamına ve çalışma koşullarına uyum sağlayın

Çalışma Durumu Optimizasyonu: Sabit çalışma koşullarına sahip gemiler (Çin-Europe rotası konteyner gemileri gibi) parametreleri CFD aracılığıyla optimize eder (yakıt tüketimini%6 azaltabilir); Değişken çalışma koşullarına sahip gemilerin (port römorkörler), yeterli düşük hızlı itme ve yüksek hızlı verimlilik ≥%55 ile 0-12 knot aralığında performansı dikkate alması gerekir.

(Vi) Üreticinin teknik yeteneklerini değerlendirmek

Zengin deneyime ve güçlü teknik güce sahip bir üretici seçmek, geminin özel ihtiyaçlarına göre özelleştirilmiş tasarımlar sağlayabilir, bu da FPP'nin kalitesini ve performansını doğrudan etkilemektedir.

Yüksek kaliteli üreticiler, ± 0.1mm içinde kontrol edilen hatalarla bıçak yüzeylerinin yüksek hassasiyetli işlenmesini sağlayabilen gelişmiş tasarım yazılımına (ANSYS, STAR-CCM gibi) ve üretim ekipmanlarına (beş eksenli işleme merkezleri, hassas döküm üretim hatları gibi) sahiptir. Örneğin, iyi bilinen bir pervane üreticisi, bıçak kalıpları üretmek için 3D baskı teknolojisini kullanır, bu da geleneksel dökümle karşılaştırıldığında bıçak şeklinin doğruluğunu% 50 artırır. Aynı zamanda, ses kalitesi kontrol sistemine sahiptir. Malzeme tedarikinden bitmiş ürün incelemesine kadar, her bağlantının katı standartları vardır. Örneğin, kompozisyonun standartları karşıladığından emin olmak için bakır alaşım malzemeleri üzerinde spektral analiz yapılır; Statik ve dinamik denge testleri bitmiş pervane üzerinde yapılır ve dengesizlik 5g · cm içinde kontrol edilir.

Satış sonrası hizmet, kurulum rehberliği, yerinde devreye alma ve hata onarımı dahil olmak üzere değerlendirme için önemli bir göstergedir. Profesyonel üreticiler, pervane şaftı ile hizalama doğruluğunu sağlamak için pervanenin kurulumunu yönlendirmek için teknisyenleri sahaya gönderebilir (radyal patlama 0.05mm/m'yi geçmez); Geminin deniz denemesi sırasında, pervane parametrelerini, bıçak kenarlarını taşlayarak itme işlemini ayarlamak gibi gerçek performans verilerine göre ayarlayın; Kullanım sırasında düzenli muayene hizmetleri sağlayın, sualtı robotları aracılığıyla bıçak aşınmasını ve korozyonunu kontrol edin ve zamanında bakım planları sağlayın. Örneğin, bir üretici bir filo için ömür boyu bakım hizmetleri sağlar, altı ayda bir su altı denetimleri yapar, bıçak korozyon sorunlarını önceden tespit eder ve pervanenin hizmet ömrünü uzatarak onarır.

V. FPP'yi kullanma önlemleri

(İ) İşlem notları

Geminin başlatılması ve navigasyonu sırasında operatörler, FPP'nin güvenli ve istikrarlı çalışmasını sağlamanın anahtarı olan çalışma prosedürlerine göre ana motor hızını kontrol etmelidir. FPP aralığı sabitlendiğinden, ürettiği itme, ana motor hızının karesi ile orantılıdır. Hızdaki ani bir değişiklik, itme işleminde keskin bir değişikliğe neden olur, bu da pervaneyi aşırı tork ve darbe kuvvetine maruz bırakır, bu da bıçak hasarına, pervane mili deformasyonuna veya diğer mekanik arızalara yol açabilir. Örneğin, limandan ayrılırken gemi hızlandığında, hız istikrarlı bir şekilde artırılmalıdır. Genel olarak, hızın değişim oranının, aniden çok yüksek yükselmesini önlemek için dakikada 50 devrimin aşılmaması gerekir. Hız aniden boş hızdan (yaklaşık 300 rpm) nominal hıza (yaklaşık 1000 rpm) yükseltilirse, pervane bıçakları tarafından verilen tork bir anda birkaç kez artacaktır, bu da bıçakların kökünde çatlaklara ve hatta kırıklara neden olur. Berthing sırasında yavaşlarken, pervane ve güç sistemine bir tampon ve adaptasyon işlemi vermek için hızı kademeli olarak azaltmak ve aynı zamanda gemi rıhtımlarını sorunsuz bir şekilde sağlamak için direksiyon dişlisi işlemiyle işbirliği yapmak gerekir.

Aynı zamanda, operatörler geminin navigasyon durumuna çok dikkat etmeli ve FPP'nin geminin titreşimi, ana motorun koşu sesi ve geri bildirim gibi bilgiler yoluyla normal çalışıp çalışmadığını değerlendirmelidir. Geminin anormal titreşimi (özellikle düşük frekanslı titreşim), itme, ana motor hızının anormal dalgalanması vb. Daha ciddi hasarlardan kaçınmak için zorla yelken açmaya devam etmeyin. Anormal titreşim, pervane bıçaklarına, dengesizliğe veya diğer bileşenlere müdahaleye verilen hasardan kaynaklanabilir; İtme azalması, ana motorun bıçak yüzeyine, bıçak deformasyonuna veya yetersiz çıkış gücüne bağlı büyük miktarda kalıntılardan kaynaklanabilir. İnceleme sırasında, gemi limana yerleştirilmişse, dalgıçlar pervanenin görünümünü su altında incelemek için düzenlenebilir; Yolda ise, geminin çalışma verileri ve ekipman parametrelerine dayanarak bir ön karar verilebilir ve gerekirse, ayrıntılı inceleme ve bakım için en yakın bağlantı noktasına yerleştirilmelidir.

(İi) Çevresel faktörlerin dikkate alınması

Gemilerin yelken açtığı su ortamı karmaşık ve çeşitlidir. Farklı su koşullarının FPP üzerinde farklı etkileri vardır ve operatörler ve bakım personelinin belirli ortama göre karşılık gelen önlemler alması gerekir.

Sığ su alanlarında yelken açarken, topraklama nedeniyle bıçak deformasyonunu ve kırığı önlemek için pervane ile suyun tabanı arasındaki mesafeye özel dikkat gösterilmelidir. Sığ su alanlarının tabanı karmaşıktır ve tortu, kayalar ve batık gemi enkazları gibi engeller olabilir. Gemiler bu alanlarda yelken açtığında, sığ su nedeniyle, pervane dönerken tortuyu altta yuvarlayacak, bir "sürü etkisi" oluşturacak, geminin direncini artıracak ve pervanenin alttaki engellerle çarpışmasına neden olabilir. Örneğin, bazı iç su yollarında veya haliç alanlarında, su derinliği sadece birkaç metre olabilirken, büyük gemilerin pervanesinin çapı 3-5 metreye ulaşabilir. Şu anda, geminin taslağı ile su derinliği arasındaki boşluk küçüktür ve dikkatli değilseniz bir topraklama kazası meydana gelebilir. Bu nedenle, sığ su alanına girmeden önce, gemi su derinliğini ve sualtı engellerini anlamak için deniz grafiğini veya su yolu verilerini önceden kontrol etmeli, dikkatlice sürün, gerekirse hızı azaltmalı ve güvenli bir su derinliğini korumalıdır. Sığ suda yelken açarken pervaneden anormal gürültü veya geminin anormal titreşimi bulunursa, pervanenin hasar görüp hasar görüp görmediğini doğrulamak için inceleme için hemen durun.

Kızıldeniz ve Akdeniz gibi yüksek tuzluluk deniz bölgelerinde, deniz suyunun yüksek tuzluluğu FPP korozyonunu hızlandıracaktır. Güçlü korozyon direncine sahip malzemelerin seçilmesinin yanı sıra, pervanenin düzenli korozyon önleyici bakımı da gereklidir. Örneğin, pervane yüzeyinde her 3-6 ayda bir korozyon karşıtı kaplamayı inceleyin ve hasar bulunursa zamanında onarın; Aynı zamanda, pervaneyi bir katot haline getirmek için pervaneye belirli bir akım uygulamak için düzenli olarak katodik koruma yöntemlerini kullanın, böylece korozyon oranını yavaşlatın. Buna ek olarak, geminin limandaki yanması sırasında, pervane, performansının etkilenmemesini sağlamak için yüzey korozyon ürünlerini çıkarmak için temizlenebilir ve alay edilebilir.

Arctic rotası gibi buzlu deniz alanları için, darbeye dayanıklı FPP'yi donatmanın yanı sıra, eksiksiz bir buz alanı navigasyon planı formüle edilmelidir. Yelkenden önce, bıçakların çatlak, deformasyon ve diğer kusurları olmamasını ve bağlantı parçalarının sağlam ve güvenilir olduğundan emin olmak için FPP'nin kapsamlı bir incelemesi yapılmalıdır. Navigasyon sırasında yoğun buz floe alanlarından kaçınmaya çalışın. Buz flütleriyle karşılaşırken, buz alanından acele etmek için geminin ataletini kullanmak için hız uygun şekilde artırılabilir ve buz flütlerinin pervane üzerindeki etkisini azaltır. Pervane buz flütleri tarafından sıkışırsa, pervaneye zarar vermeye zorlamaktan kaçınmak için hemen durun. Pervaneyi buz flütlerinden uzaklaştırmak için geminin kursunu ayarlamaya ve su akışı veya gövde sallama kullanabilirsiniz.

Tropikal deniz alanlarında, pervane yüzeyine bağlı deniz organizmalarının düzenli olarak temizlenmesine ek olarak, bazı önleyici önlemler de alınabilir. Örneğin, zayıf akımları serbest bırakarak deniz organizmalarının bağlanmasını inhibe etmek için pervane yüzeyine anti-biyo-kaldırma elektrotları takın; Veya gemi tasarımı sırasında, çok sayıda deniz organizmasının bağlanmasını önlemek için bıçakları düzenli olarak yıkamak üzere pervanenin yakınındaki yüksek basınçlı su tabancaları kurun. Aynı zamanda, biyo-kaldırma önleme fonksiyonlarına sahip kaplamalar seçerken, çevre korumalarını sağlayın ve deniz ortamını kirletmeyin.

VI. FPP'nin diğer benzer ürünlerle karşılaştırılması

(İ) Değişken perde pervanelerle karşılaştırma (VPP)

VPP'nin en büyük avantajı, sahasının geminin operasyonu sırasında gerçek çalışma koşullarına göre esnek bir şekilde ayarlanabilmesidir. Bu, geminin hızlanma, yavaşlama, dönme, ağır yük veya ışık yükü gibi farklı navigasyon koşulları altında iyi itme performansı ve manevra kabiliyetini korumasını sağlar. Örneğin, dar bağlantı noktası sularında, perdeyi ayarlayarak, VPP geminin direksiyon ve hız değişimini hızlı bir şekilde gerçekleştirmesini sağlar ve bu işlemi daha kolay hale getirir. Bununla birlikte, VPP, birçok hareketli parça ve hidrolik kontrol sistemini içeren karmaşık bir yapıya sahiptir, bu da sadece üretim maliyetini arttırmakla kalmaz (genellikle aynı spesifikasyonun FPP'sinden% 40-% 60 daha yüksek), aynı zamanda daha sonraki bakımın zorluğunu ve maliyetini de büyük ölçüde artırır. Hidrolik sistem, petrol sızıntısı, sıkışma ve diğer arızalara eğilimlidir, bu da geminin işletme maliyetini artıran düzenli muayene ve bakım gerektirir. Buna karşılık, FPP, karmaşık değişken eğim mekanizmalarının olmaması nedeniyle basit bir yapıya, düşük üretim maliyetine ve yüksek güvenilirliğe sahiptir. Spesifik stabil çalışma koşulları altında, FPP ayrıca yüksek düzeyde itme verimliliği elde edebilir (genellikle VPP'den% 5-% 8 daha yüksek). Bununla birlikte, değişken çalışma koşulları durumunda, FPP tahrik performansını VPP kadar esnek bir şekilde ayarlayamaz.

(İi) POD pervaneleriyle karşılaştırma

Pod pervanesi, motoru ve pervaneyi geminin altına monte edilmiş 360 ° dönen bir bölmeye entegre eden nispeten yeni bir itiş cihazı türüdür. Bu tip pervane, geminin, feribot ve yatlar gibi sık başlangıç-durma ve direksiyona ihtiyaç duyan gemiler için çok uygun olan yerinde direksiyon ve yanal hareket gibi özel işlemlere ulaşmasına izin veren son derece yüksek manevra kabiliyetine sahiptir. Dahası, motor sualtı bölmesinde bulunduğundan, gemideki gürültü ve titreşim kaynaklarını azaltarak mürettebatın ve yolcuların konforunu artırır. Bununla birlikte, POD pervanesinin tahrik verimliliği, özellikle yüksek hızda yelken açarken, büyük enerji kaybı ile nispeten düşüktür ve tahrik verimliliği FPP'ninkinden% 10-15 daha düşüktür. Aynı zamanda, yüksek teknik içeriğe sahiptir ve üretim ve bakım maliyetleri yüksek seviyededir (aynı güce sahip FPP'nin yaklaşık 2-3 katı). Tahrik verimliliği açısından FPP, iyi eşleştirilmiş tasarım koşullarına sahip gemiler için pervanelerden daha düşük değildir ve bariz maliyet avantajlarına sahiptir. Bununla birlikte, manevra kabiliyeti ve gürültü azaltma açısından FPP, POD pervanelerine çok daha düşüktür.