Pervane Enerji Tasarruf Cihazı Nedir?

bir pervane enerji tasarruf cihazı (ESD) bir bir geminin pervanesinin yakınına takılan yardımcı hidrodinamik eklenti - önünde, arkasında veya doğrudan üzerinde - su akışı dağıtımını optimize ederek, pervane izindeki dönme enerjisi kayıplarını azaltarak veya aksi takdirde türbülans olarak dağılacak enerjiyi geri kazanarak tahrik verimliliğini artırır. Bu cihazlar pervanenin yerini almaz; aynı şaft gücünden daha fazla itme kuvveti elde etmek için onunla birlikte çalışırlar, böylece ana motorda veya pervanede hiçbir değişiklik yapmadan yakıt tüketimini ve egzoz emisyonlarını azaltırlar.

Tankerler, dökme yük gemileri ve konteyner gemileri gibi büyük ticari gemilerde, uyumlu enerji tasarrufu sağlayan cihazlar, %3 ila 10 arasında yakıt tasarrufu Bu da bir geminin çalışma ömrü boyunca milyonlarca dolar anlamına geliyor. Uluslararası Denizcilik Örgütü'nün (IMO) Enerji Verimliliği Mevcut Gemi Endeksi (EEXI) ve Karbon Yoğunluğu Göstergesi (CII) gerekliliklerinin düzenleyici baskısı göz önüne alındığında, ESD'ler gemi sahiplerinin kullanabileceği en uygun maliyetli uyumluluk araçlarından biri haline geldi.

Pervane Uyandırma Kayıpları Neden Vardır ve ESD'ler Bunları Nasıl Ele Alır?

bir conventional propeller imparts both axial (forward-pushing) and rotational (swirling) velocity to the water it displaces. The rotational component — the "slipstream rotation" behind the propeller — represents energy that has been consumed by the engine but has not contributed to forward thrust. It is simply lost as swirling turbulence in the propeller's wake. Additionally, the non-uniform velocity distribution of the ship's wake entering the propeller disk creates pressure fluctuations that reduce efficiency and contribute to cavitation.

Enerji tasarrufu sağlayan cihazlar bu kayıpları üç mekanizma aracılığıyla giderir:

• Akış ön koşullandırma: Pervanenin önüne yerleştirilen ön girdap cihazları, gelen suyu pervanenin dönüş yönünün tersi yönde döndürerek her kanadın göreceli saldırı açısını etkili bir şekilde artırır ve devir başına itme üretimini artırır.
• Uyanma enerjisi geri kazanımı: Girdap sonrası cihazlar (dümen ampulleri, pervane başlık kanatçıkları), dönen dümen suyunu sabit kanatçıklar veya kılavuz yüzeyleri aracılığıyla ilave ileri itme kuvvetine dönüştürerek pervane kayma akışındaki dönme enerjisini geri kazanır.
• Uyanık dengeleme: Stator kanatçıkları veya iz dengeleme kanalları, pervane diskine giren düzgün olmayan hız alanını yeniden dağıtarak, hem verimliliği hem de kanat ömrünü azaltan dalgalı kanat yüklerini ve kavitasyonu azaltır.

Pervaneli Enerji Tasarruf Cihazlarının Ana Tipleri

Girdap Öncesi Stator (PSS)

bir pre-swirl stator is a set of fixed fins mounted on the stern boss or propeller shaft boss ahead of the propeller. The fins are angled to impart a counter-rotating swirl to the water entering the propeller disk, increasing the effective angle of water incidence on the propeller blades and improving thrust output. Typical fuel savings are %3 ila 6 tek vidalı kaplarda. PSS, yapısal basitliği ve çeşitli çalışma çekişleri ve hızlarında güvenilir performansı nedeniyle en yaygın olarak kurulan ESD türlerinden biridir.

Uyandırma Dengeleme Kanalı (WED)

bir wake equalizing duct is a partial or full annular duct mounted ahead of the propeller in the non-uniform region of the ship's wake. The duct accelerates slow-moving water from the upper wake region and decelerates faster-moving lower water — equalizing the velocity distribution across the propeller disk. This reduces cavitation, vibration, and noise while improving propulsive efficiency by %3 ila 5 . WED'ler özellikle yavaş tasarım hızlarına ve son derece üniform olmayan dümen suyuna sahip tam formlu gemiler (tankerler, dökme yük gemileri) üzerinde etkilidir.

Pervane Kapağı Kanatları (İtme Kanadı Göbeği Kapağı)

Pervane başlığı kanatçıkları, geleneksel pervane başlığı başlığını, göbek girdabını (pervane başlığının arkasında oluşan ve saf enerji kaybını temsil eden konsantre dönen bir akış) yeniden yönlendiren sabit kanatçıkları taşıyan bir üniteyle değiştirir. Başlık kanatçık cihazları, bu girdabı kırarak ve dönme enerjisini ek itme kuvveti olarak geri kazanarak, yakıt tasarrufu sağlar. %1 ila 4 Minimum yapısal değişiklikle. Yalnızca mevcut pervane kapağının değiştirilmesini gerektirdiğinden, en kolay sonradan takılabilen ESD türlerinden biridir.

Dümen Ampulü ve Kanatçıkları

bir rudder bulb — a streamlined ellipsoid fitted at the leading edge of the rudder at the propeller centerline height — smooths the flow from the propeller hub vortex over the rudder surface, reducing drag. Combined with twisted rudder fins, the device also recovers rotational wake energy. This combined system achieves fuel savings of %4 ila 6 ve dümen alanı gereksinimlerini azaltabilen veya manevra kabiliyetini artırabilen dümen kaldırma kuvvetini iyileştirme gibi ek bir faydaya sahiptir.

Girdap Öncesi Kombinasyonlu Pervane Boss Kapağı Kanatları

Birçok modern ESD kurulumu, hem gelen akış kalitesini hem de uyanma enerjisi geri kazanımını aynı anda ele almak için birden fazla cihazı (örneğin, pervanenin önündeki girdap öncesi statör ile arkasındaki kapak kanatçığı eşleştirilmiş) birleştirir. Kombine kurulumlar toplam yakıt tasarrufu sağlayabilir %5 ila 10 , her bir gövde ve pervane konfigürasyonu için hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) analizi yoluyla seçilen özel kombinasyonla.

ESD Türleri, Konumları ve Tipik Yakıt Tasarrufları

Enerji Tasarruf Cihazlarından En Çok Hangi Gemiler Faydalanıyor?

Enerji tasarrufu avantajı ESD tüm gemi tiplerinde aynı değildir; gövde formuna, tasarım hızına, pervane yüküne ve dümen suyu özelliklerine bağlıdır. En yüksek kazanımlar genellikle şu durumlarda elde edilir:

• Büyük tankerler ve dökme yük gemileri (VLCC, Capesize): Tam biçimli gövdeleri, yüksek dönme enerji kaybına sahip, son derece tek biçimli olmayan, yavaş hareket eden iz izleri üretir; bu koşullar, ESD'lerin ele almada en etkili olduğu koşullardır.
• Konteyner gemileri ve büyük kargo gemileri: Yüksek şaft gücü seviyeleri, %3-5'lik bir verimlilik artışının bile çok büyük mutlak yakıt tasarrufunu temsil ettiği anlamına gelir; ticari teşvik güçlüdür.
• Uzun yolculuklar için sabit tasarım hızında çalışan gemiler: ESD'ler belirli bir hız ve çekiş için optimize edilmiştir; yüksek derecede değişken hız profillerine sahip gemilerin aksine, sürekli olarak tasarım noktalarının yakınında çalışan gemiler, tam puanlanmış faydayı elde eder.