فناوری پروانه ها و غلبه بر نیروی رانش در آب

به گزارش مارین نیوز، قابلیت های مختلفی از شناورها در طی عملیات در ارتقای سیستم‌ های پیش‌برنده تاثیرگذار بوده‌ اند. این پارامترها عبارتند از سرعت، مانور، عملکرد هیدرودینامیکی، بهینه‌سازی آکوستیکی و عملکرد سازه‌ای که جهت حصول این توانایی ها بهینه سازی پیش‌برنده کشتی امری ضروری است.
از انواع فناوری‌ های مورد استفاده در پیش‌برنده های دریایی می توان به پروانه با گام ثابت، پروانه با گام قابل کنترل، پروانه های معکوس گرد، پروانه های همپوشان، پروانه های نیمه مغروق، پروانه های داکت دار، پروانه‌ های غلاف دار، محرکه جت بخار، محرکه الکتریکی ابررسانا، پمپ جت و واترجت اشاره کرد.
پروانه با گام ثابت
در این نوع پروانه‌ ها، زاویه بین پره و هاب و وضعیت پره نسبت به هاب ثابت است. این پروانه ها به روش یکپارچه و طی چند مرحله ساخته می شوند. در شکل 2 پروانه با گام قابل کنترل نشان داده شده است. در این پروانه ها، بسته به ماموریت مورد نظر شناور و بر اساس شرایط مختلف، گام پروانه قابل تغییر بوده و مانور و عملکرد هیدرودینامیکی شناور را تحت تاثیر قرار می دهد.
شکل 2 پروانه با گام ثابت
در این نمونه‌ ها یکی از پروانه‌ ها پشت دیگری قرار دارند و در جهات مختلف می‌چرخند. این پروانه ها دارای مزیت هیدرودینامیکی بازیابی و بکارگیری بخشی از انرژی چرخشی جریان خروجی از پروانه اول هستند که در سیستم تک پروانه ای به صورت افت هدر می رود.
شکل 3 پروانه دوبل معکوس‌گرد
پروانه‌ های نیمه مغروق
این پروانه ها نوع خاصی از پروانه های سوپرکاویتاسیونی بوده که درشرایط نیمه مغروق کار می کنند و اغلب به عنوان سیستم های رانشی با بالاترین بازده برای شناورهای تندرو مطرح می‌شوند.
شکل 4 پروانه نیمه مغروق
پروانه های داکت دار نشان
پروانه های این نوع پیش‌برنده از نوع با گام ثابت یا با گام قابل کنترل و همچنین از نوع پروانه‌ های معکوس‌گرد هستند. بهبود بازده نسبت به پروانه های معمول و افزایش نیروی پیشرانش ناشی از شکل مناسب داکت از ویژگی‌ های این سیستم در اکثر موارد است. استفاده از این سیستم موجب ایجاد نیروی پیشرانش بالا در سرعت های کم می شود و عموما در یدک کش‌ها و شناورهای صیادی کاربرد دارند.
شکل 5 پروانه با داکت
پیش‌برنده پمپ جت
این پیش برنده  نتیجه پژوهش‌ هایی بود که هدف آن‌ها یافتن سیستمی با بازده بالا و عملکرد بهینه از دیدگاه وقوع کاویتاسیون بوده است. این پیش‌برنده از نظر عملکردی بسیار شبیه به کمپرسورهای جریان محوری است که از استاتور، روتور و داکت تشکیل شده است.
داکت به کار رفته شده در این سیستم که استاتور و روتور را احاطه کرده با بالابردن فشار استاتیکی سیال در این ناحیه، وقوع کاویتاسیون را به طور موثر و تا سرعت های عملکردی بالاتر به تاخیر می اندازد. از تاثیرات کاهش کاویتاسیون در این پیش‌برنده می توان به بالا رفتن بازده و کاهش آثار آکوستیکی آن اشاره نمود. شکل 6 نمونه ای از سیستم پیش‌برنده پمپ جت را نشان می دهد.
شکل 6 پیش‌برنده پمپ­‌جت
پیش‌برنده واترجت از یک پمپ و مجرا که آب را از نواحی زیر شناور به پشت شناور هدایت می کند، تشکیل شده  است. با کارکرد پمپ و ایجاد اختلاف فشار، آب از زیر شناور کشیده شده و با فشار از پشت شناور تخلیه می شود که در اثر عکس العمل این جابجایی نیروی رانش به شناور داده می شود. کارکرد در شرایط آب کم عمق، مانور بالا و عدم رخداد کاویتاسیون در سرعت های بالا از ویژگی های این سیستم است. شکل 7 نمونه ای از این سیستم رانش را نشان می دهد.
7. پیش‌برنده واترجت
پیش‌برنده های دریایی طیف گسترده ای از تجهیزات را شامل شده که ارزیابی عملکردی، طراحی و ساخت آنها مستلزم مطالعات مفصل جهت دستیابی به سطح تکنولوژی می‌باشد. به‌منظور طراحی و تحلیل پیش‌برنده های دریایی روشهای تجربی آزمایشگاهی و ابزارهای تحلیل عددی در اختیار است. تونل کاویتاسیون از جمله امکاناتی است که در آزمایشگاه های دریایی جهت تحلیل پیش‌برنده¬‌ها استفاده می شود. امکان رویت پدیده کاویتاسیون، اندازه‌ گیری مشخصات عملکردی و اندازه گیری نویز پروانه در تونل کاویتاسیون فراهم است. شکل 8 تونل کاویتاسیون دانشگاه صنعتی شریف را نشان می‌دهد.
شکل 8 تونل کاویتاسیون دانشگاه صنعتی شریف جهت تست تجربی پیش‌برنده دریایی
بر اساس این گزارش، ستاد توسعه فناوری و صنایع دانش‌بنیان دریایی معاونت علمی،  مطالعات آینده‌ پژوهشی در حوزه صنایع و فناوری‌های دریایی را در دستور کار قرار داده است، به همین منظور در پی انتشار پنج شماره از خبرنامه فناوری‌های دریایی ششمین شماره از آن را باهدف شناسایی فناوری‌های اولویت‌دار منتشر کرد. و در شماره آخر از خبرنامه فناوری‌های دریایی به محور پیش‌برنده‌های دریایی پرداخته‌شده است.
ممکن است شما دوست داشته باشید
0 0 رای ها
رأی دهی به مقاله
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
View all comments