Гребной винт и его основные характеристики. Определение шага винта

Полупогруженный винт на прогулочной лодке.

В позапрошлом номере, подвергнув беспристрастной оценке алюминиевые и стальные гребные винты, мы пришли к выводу,
что «сталь» выигрывает у «алюминия» практически по всем параметрам, за исключением разве что цены. В заключение упоминалось, что такое
немаловажное качество стальных винтов, как меньшее сечение (толщина) лопастей, позволяет использовать их в полупогруженном режиме,
что дает дополнительные резервы истинным ценителям скорости. Сегодня выполняем обещание рассмотреть этот вопрос более подробно. Нашему постоянному консультанту Александру Беляевскому подобная тема, пожалуй, наиболее близка — благодаря подготовленным им винтам,
работающим в полупогруженном режиме, гонщики СССР и России одержали немало важных побед.

Для начала — пара замечаний общего характера, что называется, из области «ликбеза». Во-первых, не воспринимайте термин
«полупогруженный» чересчур буквально — он вовсе не свидетельствует о том, что поверхность воды на ходу должна делить диск винта строго пополам. Полупогруженным или частично-погруженным винт можно с полным правом именовать и в том случае, когда в воздухе оказывается даже относительно
небольшой сегмент его диска. Во-вторых, вынуждены опровергнуть распространенное мнение о том, что полупогруженные винты хороши, как говорится,
«сами по себе». Нет, это скорее вынужденная мера, сопряженная с рядом отрицательных побочных эффектов — но, тем не менее, приносящая свои плоды. Конечно, и сам винт обладает сопротивлением, которое можно частично уменьшить при помощи поднятия его из воды, но ценителей скорости в
первую очередь интересует сопротивление выступающих за днище частей трансмиссии — наклонного вала, угловой колонки или, в нашем случае,
«ноги» подвесного мотора. Поднимая их из воды, мы вынуждены автоматически поднимать и гребной винт, превращая его в полупогруженный.

Что мы получаем

Полупогруженный гребной винт мы используем исключительно ради скорости. Только скорости, и ничего другого. Причем разница по сравнению с обычным «погруженным» вариантом оказывается довольно существенной — в самом простом «потребительском»
варианте можно смело рассчитывать на прибавку порядка 10-25%, а если «упереться», не жалея сил, времени и денег на эксперименты,
то и значительно большую. Для водно-моторных гонок используются лишь полупогруженные винты. Вот пример из советских времен: если
наиболее распространенный тогда «тандем» — легкая «Казанка» плюс «Вихрь-30» — выдавал максимум 45-50 км/ч, то гоночная мотолодка
с той же «тридцаткой» и специально подобранным полупогруженным винтом легко разгонялась до 105-110 км/ч. Как говорится, почувствуйте разницу!

Но все-таки мы не забываем, что большинство читающих эту статью — не профессиональные гонщики, а просто ценители
скорости (как, впрочем, подавляющее число соотечественников). Гоночная лодка годится только для гонок и ничего иного, а ваша лодка,
которую вы хотите заставить двигаться быстрее, должна все же сохранить свои «прогулочные» и прочие потребительские свойства. Так что если надумаете воспользоваться нашими рекомендациями, отнеситесь к решению задачи взвешенно, за максимальными скоростными
показателями не гонитесь и не отставляйте без внимания раздел, освещающий побочные эффекты, с которыми сопряжено использование
полупогруженного винта — большей частью отрицательные.

Кроме того, опыт свидетельствует, что на определенном этапе упомянутые затраты времени, сил и денег будут расти по
сравнению с приростом скорости в геометрической прогрессии. В частности, «магазинный» стальной винт при слишком высокой его установке
может уже оказаться неэффективным — потребуется его серьезная доработка, с которой без помощи специалиста вы вряд ли справитесь.

Но прежде давайте обсудим, за счет чего достигается заметное увеличение скорости.

Мы уже упоминали, что в нашем случае (поскольку речь идет в первую очередь о серийных прогулочных лодках) нас больше интересует
сопротивление, создаваемое «ногой» подвесного мотора — чтобы уменьшить его, мы и поднимаем подвесник из воды. Правда, здесь есть существенная
тонкость. Дело в том, что сопротивление, создаваемое на ходу подводной частью мотора, распределяется по ее высоте неравномерно. Наиболее
существенную долю в общее сопротивление вносит зона антикавитационной плиты (рис. 1, а). Приведенная эпюра, естественно, довольно условна,
но в общем и целом соответствует действительности.

Сопротивление, создаваемое подводной частью мотора, распределяется по его высоте неравномерно. Наибольший вклад в него вносит зона антикавитационной плиты (приведенная на рисунке эпюра условна). Поэтому для достижения ощутимого эффекта
достаточно просто приподнять плиту над транцем (б).

Таким образом, для достижения ощутимого эффекта достаточно для начала поднять над водой лишь антикавитационную плиту,
которая в обычных условиях предназначается для защиты полностью погруженного винта от прорыва атмосферного воздуха и предотвращения кавитации (рис. 1, б).

Трудно дать совет, поскольку лодки сильно отличаются друг от друга. Можно дать лишь приблизительный диапазон 40-100 мм для высоты плиты над срезом транца.

При этом, если хотите обойтись «малой кровью», постарайтесь подобрать высоту так, чтобы диск винта выступал над срезом транца и,
соответственно, срывающимся с него на ходу потоком воды не более чем на четверть диаметра. Понятно, что при подъеме антикавитационной плиты на
одну и ту же высоту — скажем, на 100 мм — у маленькой «тридцатки» винт больше выйдет из воды, чем у могучей «двухсотки» (рис.

При одной и той же высоте положения антикавитационной плиты относительно
транца у маленького мотора (б) винт сильнее выйдет из воды, чем у большого (а).

Не забывайте: для достижения высокой скорости необходим соответствующий кормовой дифферент,
который на современных прогулочных лодках подбирается при помощи триммера с гидророприводом. Поэтому при расчетах и обмерах необходимо помнить,
что гребной вал будет располагаться на ходу относительно продолжения килевой линии под некоторым углом. Конечно,
все зависит от особенностей конкретного корпуса, но спортсмены обычно ориентируются на его величину порядка 3° (рис.

Рассчитывая, насколько винт выйдет из воды при том или ином положении мотора,
не забывайте, что оптимальный ходовой дифферент достигается за счет его откидки. Спортсмены обычно ориентируются на ее величину порядка 3°.

И учитывая, что мы убрали тормозную плитку из воды, почему нам все еще нужно проделать весь путь до винта?

В этом случае ряд важных факторов действуют одновременно и взаимодействуют друг с другом.

Напомним основные положения, которые мы приводили в статье «Выжимаем скорость»,
опубликованной в № 195. Если иметь в виду исключительно силовую установку (двигатель и движитель), то скорость лодки определяют всего два показателя:
частота вращения гребного винта и его шаг. Заодно напомним простенькую формулу, по которой вычисляется теоретически достижимая (т. без учета проскальзывания
гребного винта) скорость глиссирующей лодки: VT = 0. 001524nhk, где VT — «идеальная» скорость, км/ч, h — шаг винта, дюймы, n — рабочая частота
вращения коленвала, об/мин и k — передаточное отношение понижающего редуктора, обычно отражаемое в виде дроби, например, 12:37.

Снижение сопротивления подводной части мотора, грубо говоря, «облегчает» саму лодку, что находит свое отражение в увеличении оборотов
мотора — если до ее подъема они были на верхнем пределе, установленном инструкцией (5800-6200 об/мин в зависимости от марки и модели), возможен перекрут. Соответственно, чтобы привести их в норму, необходимо использовать винт большего шага — вот вам первый резерв увеличения скорости.

Но ведь и сам винт обладает сопротивлением! Поднимая его из воды, мы это сопротивление уменьшаем, делая его более «легким». Это вторая,
независимая от первой причина, по которой приходится увеличивать шаг винта -скоростной резерв номер два.

Правда, с сопротивлением, которое создает гребной винт, не все так просто. Если взять «крайние точки» — вращение полностью
в воде и полностью в воздухе — ситуация вроде ясна. В первом случае сопротивление максимально, во втором — минимально. Казалось бы, если
постепенно поднимать винт из воды, сопротивление будет плавно изменяться от максимума к минимуму, но это далеко не так. До определенного
момента сопротивление и впрямь исправно падает (рис. 4), но, когда ось его вращения поднимается выше поверхности воды, ситуация в корне
меняется — винт настолько «затяжеляется», что мотор, который только что «перекручивал», оказывается не в состоянии выйти на рабочие обороты!
Гидродинамика — штука тонкая, теоретизировать по этому поводу не будем, но факт есть факт, и спортсмены, экспериментирующие с полупогруженными
гребными винтами, с таким явлением не раз сталкивались*.

* Мы намеренно не вдаемся в теорию, так как работа обычного полностью погруженного винта происходит в стационарном потоке;
полупогруженный винт, находящийся на границе раздела двух сред вода-воздух работает в нестационарном потоке, где иные законы и, соответственно, иная геометрия винта.

Приподнимая винт, вначале мы действительно добиваемся уменьшения создаваемого им сопротивления (б, в). Но стоит гребному валу оказаться над водой,
как сопротивление, наоборот, начинает расти -причем настолько, что при слишком высокой установке мотор может и вовсе не выйти на рабочие обороты!

Кстати, для справки: согласно правилам распространенного гоночного класса Т-550, ось гребного вала должна располагаться ниже
килевой линии на расстоянии не менее 10 мм от ее продолжения.

В случае с прогулочной лодкой от таких «запредельных» вариантов советуем воздержаться — это позволит избежать как серьезных
технических проблем, так и принесения в жертву скорости целого ряда потребительских качеств лодки, к которым вы привыкли во время использования
полностью погруженного винта. При подъеме мотора и винта более какого-то определенного предела за каждый километр в час придется буквально бороться,
так что если есть желание идти до конца, будьте к этому готовы.

Кстати:На патрульном перехватчике «FB RIB 33» знаменитого Фабио Буцци, предоставленном для редакционных испытаний (см. №181), мы развили скорость
около 70 уз (130 км/ч). Такой показатель был достигнут не только благодаря высокой суммарной мощности моторов (600 л. ), но и приводам
«Ring Drive» с полупогруженными винтами. От лодки такого назначения требуется не только высокая скорость, но и хорошая приемистость,
поэтому при разгоне и на переходных режимах использовалась первая передача двухскорост-ных коробок передач «ZF», компенсирующая снижение
упора винтов большого шага при относительно низких оборотах моторов.

Что мы теряем

Увы, но за все приходится платить, и не только деньгами. За скорость на воде — тем более. Использование полупогруженного винта
действительно помогает нам двигаться быстрее, но при этом надо быть готовым к тому, что рядом довольно существенных показателей придется поступиться. Итак, каких же ждать проблем? Перечислим основные буквально по пунктам, разделив условно на «потребительские» и «технологические».

К первой категории отнесем в первую очередь изменения ходовых качеств -поведение лодки, ставшей на полном ходу более резвой,
будет заметно отличаться от привычного.

Прежде всего, сразу обратит на себя внимание затрудненный, более «вялый» выход на глиссирование — наш полупогруженный винт
в этот момент может быть полностью погружен в воду, но увеличенный шаг обязательно даст о себе знать. На переходных режимах возможны также
кавитация и необъяснимые «подхваты воздуха». По этой же причине противопоказана высокая нагрузка — высокая скорость и большая компания с
неподъемным багажом не особо-то совместимы. О буксировке лыжников, «бананов» и тому подобного тоже, скорее всего, придется забыть.

Ждите определенных проблем и с управляемостью. Такой побочный эффект, как боковой увод — на лодке с «нормально» установленным
мотором практически незаметный — проявит себя во всей красе. Ведь полупогруженный винт не только толкает лодку вперед, но и действует подобно
пароходному колесу, установленному поперек (рис. Помимо «паразитных» усилий на штурвале и разницы в поведении лодки при левых и правых
поворотах вы наверняка заметите ходовой крен (при использовании винта правого вращения — на левый борт).

Пароходное колесо, установленное поперек корпуса, имеет меньшее значение боковой поворотливости, чем гребной винт, который частично погружен в воду (в d).

Кренящий момент заметно увеличивается, так как вход лопасти в воду сопровождается не только повышенным брызгообразованием,
но и значительными динамическими нагрузками (рис. Особенно заметен этот эффект на корпусах с обводами «глубокое V». Ни водителю,
ни пассажирам движение с креном удовольствия не доставляет, но гораздо важнее, что в такой «позе», во-первых, увеличивается смоченная
поверхность корпуса, вызывая дополнительное сопротивление и снижая скорость, а во-вторых, в волну килеватая лодка фактически превращается
в плоскодонку, испытывая жесткие удары. Из-за того, что поднятая из воды колонка образует более короткий рычаг, лодка может неохотно реагировать
на триммер и даже при откинутой колонке будет продолжать рыть воду носом, что сведет преимущество полупогруженного винта на нет.

Сильный боковой увод полупогруженного винта вызывает заметный ходовой крен — в роли своеобразного «рычага» выступает «нога» мотора, кренящая лодку вокруг
некоторой точки вращения, обозначенной на рисунке красным кружком.

В некоторых ситуациях может помочь перераспределение нагрузки (подробнее об этом ниже).

Переход гребного винта в полупогружной режим представляет некоторые трудности с «технологической» точки зрения. Во-первых, необходимо изменить положение двигателя по высоте.

Расположение крепежных отверстий подвески большинства современных подвесников, особенно мощных, обычно позволяет
установить мотор чуть повыше или чуть пониже, но для решения нашей задачи даже в «умеренном» варианте диапазона все равно не
хватит — в транце придется сверлить дополнительные отверстия. Чтобы не превратить его в решето, все необходимо рассчитать заранее
и вообще действовать по принципу «семь раз отмерь, один раз отрежь». Не исключено, что транец придется еще и наращивать по высоте,
причем с соблюдением общей прочности конструкции (просто проложенный поверху брусочек будет лишь чисто декоративным элементом,
не исключающим возможности поломки транца из-за перераспределения усилий).

Для борьбы с наиболее неприятным побочным эффектом — ходовым креном, способным также усугублять боковой увод,
вызываемый непосредственно вращением полупогруженного винта, можно попробовать чисто спортивный способ: сместить мотор немного
вбок от ДП (в случае с наиболее распространенными винтами правого вращения — в сторону правого же борта). Вес подвесника компенсирует крен. Напомним, что с этой же целью и пост управления на большинстве лодок расположен справа. Моторы мощностью 150 л. и выше советуем смещать от ДП на 100-110 мм.

Компоненты подвесного устройства, не подключенные к DP, частично «нагружают» плату.

Кстати, идеальным вариантом для использования полупогруженных винтов на прогулочной лодке является двухмоторная
установка с винтами противоположного вращения — в этом случае от большинства перечисленных проблем с управляемостью вы будете избавлены.

Если вы остановились на максимально возможной высоте установки мотора, обязательно убедитесь, что будет сохранен бесперебойный доступ
забортной воды в систему охлаждения. Как правило, штатные заборные окна большинства современных подвесных моторов это условие обеспечивают. Даже если
замер контрольной рейкой, приложенной к кормовой части днища, показывает, что теоретически они могут частично оказаться над водой, не забывайте, что
конфигурация «торпеды» редуктора может все равно обеспечить их эффективное замывание на ходу. Но если во время ходовых испытаний выяснится, что
охлаждение не работает или действует с перебоями, придется снабдить систему выносным заборником на шланге, крепящимся к корпусу (заборник, естественно,
должен и сам обладать минимальным сопротивлением, иначе вся затея с подъемом мотора теряет всякий смысл).

Как уже отмечалось, повышенный боковой увод полупогруженного винта создает и более заметные усилия на штурвале (при использовании
тросового привода управления поворотом). Поэтому желательно использовать более «мощную» рулевую машинку, чем предусмотрено инструкцией,
а в идеале — «гидравлику» или вообще систему с гидроусилителем.

И под конец мы приберегли «проблему номер один» — а именно, необходим сам винт, уверенно работающий в полупогруженном режиме. В «умеренном» варианте можно воспользоваться серийными стальными гребными винтами (хотя тоже не всякими) — например, «Ballistic», но если мотор
поднят достаточно высоко, для достижения желаемого эффекта необходим специальный винт — как правило, изготовленный на основе подходящего серийного. Вообще-то это тема отдельного разговора, но сейчас в двух словах скажем, что наиболее подходящим для использования в таких целях является
многолопастный винт большого шага с относительно небольшим дисковым отношением (т. с узкими клиновидными лопастями-ножами) — вроде того,
что изображен в начале статьи. Предупредим также, что без помощи специалиста с его изготовлением справиться нелегко, а в ходе экспериментов
придется не раз и не два выходить на воду, чтобы добиться успеха.

Краткие выводы

Итак, использование полупогруженного гребного винта преследует исключительно скоростные задачи (правда, можно еще говорить и
об экономии топлива — применительно к пройденному расстоянию). Тем, для кого лишние деления на спидометре или более «увесистые» цифры на экране
навигатора не особо важны, советуем в подобной области не экспериментировать, тем более что использование таких винтов сопряжено с рядом побочных
эффектов, способных для кого-то полностью испортить удовольствие от водных прогулок. Но если вы все же решитесь рискнуть, то обязательно взвесьте
все «за» и «против» и не пытайтесь с ходу превратить прогулочную лодку в гоночный болид. Для начала опробуйте «умеренный» вариант, при котором
диск винта выступает над водой не более чем на одну шестую — одну четвертую диаметра. Чем выше вы поднимаете над водой винт и мотор, тем сильнее
проявляют себя перечисленные проблемы и тем больше лодка теряет в своей универсальности. Нередко положительный эффект приносит даже незначительная
перестановка мотора по высоте за счет использования соседних отверстий подвески — такая мера позволит «разгрузить» тяжеловатый винт, вывести мотор
на рабочие обороты и получить прибавку в скорости.

Преимущества и недостатки

В 1859 году Фрэнсис Рональдс написал об инструменте, который он назвал «Руль направления». Пропеллер был установлен внутри рамы с внешним профилем, напоминающим руль.

Основными преимуществами являются снижение эксплуатационных расходов, эффективность использования электроэнергии и маневренность. Азимутальные подруливающие устройства устраняют необходимость в буксирах при стыковке и маневрировании судна в ограниченном пространстве.

https://youtube.com/watch?v=jxuMuKfw_I8%3Ffeature%3Doembed

Судно с системой азимутального привода маневрирует иначе, чем судно со стандартной конфигурацией винта и руля, что является основной характеристикой систем азимутального привода. Еще одним недостатком является увеличенная осадка судна.

Определение двигателя с турбонаддувом

Принцип действия движителя AZIPOD

Электродвигатель с высоким крутящим моментом, размещенный в отдельной конструкции корпуса, называемой капсулой, приводит в действие рулевую колонку с пропеллером AIPOD (рис. ).

Промежуточный вал или редуктор не используются, поскольку пропеллер установлен непосредственно на валу двигателя.

Буксиры имеют судовые электростанции, которые получают энергию от судовой станции. Исключить ее потери при передаче энергии от вала двигателя к гребному винту удалось благодаря избытку промежуточных элементов, присутствующих в каждом компоненте системы.

Устройство может вращаться на 360 градусов вокруг вертикальной оси и крепится внутри корпуса судна с помощью шарнирного механизма. Гидравлическая система управляет вращением.

История [ править ]

В 1859 году Фрэнсис Рональдс написал о машине, которую он назвал «Руль движения», объединяющий движущую и рулевую системы судна.

Azipod — Википедия

Компания ABB зарегистрировала торговую марку Azipod для судов всех классов, от малых до больших (от azimuth — полярный угол и pod — капсула).

В обычных судовых силовых установках двигатель расположен внутри корпуса судна, а вращение передается на гребной винт, иногда через редуктор.

Azipod — это безредукторная система, в которой на внешней стороне судна расположен электродвигатель. Вращение гондолы на 360 градусов облегчает маневрирование судов.

Поскольку гребной винт установлен непосредственно на валу электродвигателя, крутящий момент может передаваться от двигателя к двигателю без использования промежуточной коробки передач. Потери энергии, возникающие при передаче на гребной винт, были устранены благодаря избавлению от промежуточных компонентов системы.

В полноповоротном варианте азипод вращается на 360 градусов вокруг вертикальной оси, занимая место рулевой машины и руля. Обычно их комбинируют, как, например, на круизном судне ueen Mary 2 установлены два полноповоротных и два стационарных азипода.

По сравнению с традиционными пропульсивными установками, установка обеспечивает лучшую маневренность и скорость. Кроме того, она увеличивает грузоподъемность транспортных судов и уменьшает объем машинного отделения.

Суда с системой Azipod

Пропульсивные системы Azipod используются более чем на 90 судах ледового класса по всему миру, более 50 из которых работают в Российской Федерации. На системе Azipod судно может иметь максимальную мощность 45 МВт. Лед толщиной до 2,1 метра может быть преодолен с помощью пропульсивной системы AB B. В результате суда могут осуществлять навигацию в Арктике без помощи ледокола.

• Танкер-газовоз «Кристоф де Маржери» является головным судном среди 15 танкеров, работающих на проекте «Ямал СПГ». Это самые мощные в мире суда ледового класса. Они способны самостоятельно пересечь Северный морской путь без ледоколов.
• Дизель-электрические ледоколы «Александр Санников» и «Андрей Вилькицкий». Построен для компании «Газпром нефть».
• Контейнеровоз «Мончегорск» — одно из шести арктических судов, построенных для ГМК «Норильский никель». Это было первое торговое судно, совершившее рейс в Северное море по системе маршрутов Azipod без ледокольного сопровождения.

• Танкеры проекта R-70046 — могут работать в различных водах, но предназначены для транспортировки нефти с добывающей платформы на перевалочный терминал вблизи Мурманска.
• Круизное судно «Независимость морей»
• Вертолетные транспортные суда класса «Мистраль»
• Ледокол проекта Aker ARC 130A (Александр Санников)
• Дизель-электрический ледокол проекта 22600 25 МВт (Балтийский завод-судостроение)

• Азимутальный привод
• L-привод
• Z-привод

Ссылки

• Официальный сайт ABB Group
• ABB дарит первый Azipod музею (ссылка недоступна)
• «Маневренные плавучие дворцы» (ссылка недоступна) В журнале World of Science
• Converteam
• Brunvoll AS (на английском языке).

Азимутальное подруливающее устройство — Azimuth thruster

.

Конфигурация морских гребных винтов, известная как азимутальный двигатель, позволяет кораблю поворачиваться на любой горизонтальный угол (азимут) без потери использования руля. По сравнению с направленными рулями и стационарными гребными винтами это позволяет кораблям более эффективно маневрировать.

Типы азимутальных двигателей

Обратите внимание на подруливающие устройства буксировочного устройства Wed el Kebir.

• Механическая трансмиссия, соединяющая бортовой двигатель с подвесным двигателем посредством коробки передач. Двигатель может быть дизельным или дизель-электрическим. Механические азимутальные подруливающие устройства делятся на L-приводные и Z-приводные в зависимости от расположения вала. Подруливающее устройство с L-приводом имеет вертикальный входной вал и горизонтальный выходной вал с одной конической передачей. Подруливающее устройство с Z-приводом имеет горизонтальный входной вал, вертикальный вал во вращающейся колонне и горизонтальный выходной вал с двумя коническими шестернями.
• Электрические редукторы, обычно называемые капсулами, в которых электродвигатель установлен в самой капсуле и соединен непосредственно с гребным винтом без редуктора. Электроэнергия вырабатывается бортовым двигателем, обычно дизельной или газовой турбиной. Asipod компании ABB Grör был изобретен в 1955 году Фридрихом В. Плюгером и Фридрихом Бусманном (Pleuger Unterwasserpumpen GmbH) и стал первым продуктом, в котором была использована эта технология.

Возможны стационарные, выдвижные или подводные механические азимутальные движители. Шаг гребных винтов может быть фиксированным или регулируемым в зависимости от модели. Для буксиров, паромов и других морских приложений используются фиксированные движители.

Для кораблей и военных судов, находящихся в динамическом положении, выдвижные движители используются в качестве дополнительного источника движущей силы.

Большие суда можно динамически позиционировать с помощью подводных движителей.

Винто-рулевая система корабля не обладает необходимой маневренностью на малой скорости.

Многие суда используют активные методы управления для создания силы тяги в направлениях, отличных от направления диаметральной плоскости, чтобы улучшить маневренность судна.

К ним относятся раздельные поворотные головки, подруливающие устройства и активные рули.

https://youtube.com/watch?v=0uo6HMC7Ygs%3Ffeature%3Doembed

На задней кромке лопасти руля в качестве активного руля служит гребной винт (рис.). Он имеет электродвигатель, расположенный под вспомогательным элементом, который защищен от повреждений защитной шайбой.

Продольная остановка производится за счет поворота лопасти руля на определенный угол. На малых скоростях до 5 узлов используется активный руль. Активный руль может использоваться в качестве основного гребного винта при плавании в узких водах, обеспечивая высокие мореходные качества судна.

При движении на высоких скоростях активный рулевой винт отключается, а руль переводится в нормальный режим.

Отдельные вращающиеся сопла (рис.) представляют собой стальное кольцо с входным отверстием, которое больше выходного, и профилем, напоминающим элемент крыла. Здесь находится самая узкая часть пропеллера.

Руль заменяется установленным в баллере поворотным приспособлением, которое может поворачиваться на 40 градусов.

В настоящее время на большинстве речных судов и транспортных судов смешанного плавания установлены отдельные роторные форсунки.

Рис. 1 Схема активного руля; 2 отдельных поворотных сопла

( Рис.) Подруливающие устройства

Направление, в котором тяга создается подруливающими устройствами, перпендикулярно диаметральной плоскости судна. Подруливающие устройства часто встречаются на различных типах судов.

П У обеспечивает судну высокую маневренность и возможность мгновенного разворота при отсутствии движения вперед при использовании совместно с гребным винтом и рулем. Подруливающие устройства позволяют развивать хорошую скорость судна до 4-5 узлов.

Рис. Три тяги

Общие сведения об AZIPOD

Электрические пропульсивные системы AIPOD (AzimuthingElectricPropulsionDrive), состоящие из двигателя, гребного винта и дизельного генератора, в последнее время завоевали популярность во всем мире.

Рис. Комплекс ATIIPOD состоит из четырех отдельных частей: пульта управления, трансформаторов, корпуса руля и распределительного щита. (5) (блок контактных колец), (6) («усилитель»), (7) (пропеллер) и (10) (воздуховод).

— Шведская компания ABBA («Abbb») производит азимутальный электрический гребной мотор под названием azimuth (азимутальный) и pod.

) является основным электродвигателем и рулевым механизмом, который приводит в движение пропеллер фиксированного шага с различными скоростными режимами.

Электроэнергию для AIPOD обеспечивает судовая станция. Потери энергии, возникающие при ее передаче от винта к валу, могут быть устранены благодаря добавлению в систему промежуточных элементов.

Рис. AIPOD 5 Винтовая рулевая колонка

Модификации модулей «AZIPOD», их обозначения и установка на разных типах судов

Ниже перечислены некоторые отличия различных типов модулей AIPOD, созданных AVBA, друг от друга:

• Предполагаемая среда применения;
• Диаметр ротора;
• Длина ротора;
• Тип ротора.

Вышеуказанная информация содержится в уникальном коде, который присваивается каждому модулю. Следующая структура (Рисунок 6) описывает, как создается элемент кода:

Рис. Кодовая схема установки AIPOD, страница 6

Кроме того, модуль с кодом «AIPOD VI 1600 A» имеет мощность на валу, которая находится в нижней части диапазона мощности (например, 5 МВт).

https://youtube.com/watch?v=_m-4ja9NZuY%3Ffeature%3Doembed

На рисунках с 7 по 11 показаны некоторые примеры модулей AIPOD и способы их установки на судах.

.

Основные преимущества и недостатки комплексов AZIPOD

Основными преимуществами AIPOD являются:

• Он сочетает в себе несколько функций одновременно. Это одновременно двигатель, движитель и средство управления судном.
• Повышенная маневренность в тяжелых ледовых условиях. Возможность вращения на 360° обеспечивает полный крутящий момент и движение в обоих направлениях, полный крутящий момент доступен даже при остановленном гребном винте и при движении задним ходом.
• Надежная механическая конструкция. Один короткий вал и отсутствие конических шестерен означает, что максимальный крутящий момент электродвигателя может быть полностью использован без механических ограничений.
• Прочность и жесткость. Рамная конструкция AZIPOD и короткая жесткая линия вала выдерживают резкие изменения тяги и высокие ударные нагрузки во время дробления льда.
• Свобода в проектировании судов. AZIPOD обеспечивает большую гибкость проектирования и возможность создания судов с отличными эксплуатационными характеристиками для работы как во льдах, так и на открытой воде.
• Экономия топлива до 15%
• Возможность для судна двигаться кормой в лед. При таком движителе потребность в электроэнергии значительно снижается. Обычно танкеру с потребностью в мощности 10 МВт, работающему на открытой воде, требуется установленная мощность 20 МВт, чтобы двигаться во льдах носом вперед. Если он предназначен для перемещения кормы сначала во льду, то потребность в электроэнергии снижается до 12 МВт.
• Простая передача энергии. В то время как механические движители имеют сложные редукторы с шестернями и валами, AZIPOD имеет только электрические провода между источником энергии и электродвигателем. Это позволяет создать чрезвычайно прочную силовую установку, сочетающую в себе простоту, долговечность и надежность для самых суровых ледовых условий и судов всех ледовых классов.
• Экономика. Такая установка не только оптимально размещает всю силовую установку в подводной части судна, но и значительно упрощает компоновку машинного отделения с обслуживающими системами и механизмами. Это позволяет уменьшить размеры машинного отделения и стоимость строительства, а также упростить ряд технологических операций.
• Соответствие нормативным требованиям. Новая компактная машина AZIPOD была разработана с учетом всех требований к гибкости и диапазону мощности от 400 кВт до 5 МВт. Экономическая жизнеспособность малых судов сохраняется.
• Плавное переключение скоростей. Использование частотного преобразователя обеспечивает плавное изменение скорости и регулирование крутящего момента.
• Малый диаметр гребного винта. Уменьшенный внешний диаметр гребного винта при сохранении всех гидродинамических характеристик.
• Высокая эффективность привода. Работа всего оборудования и механизмов имеет низкий уровень шума и вибрации.
• Модернизация дизайна. Усовершенствования в конструкции электродвигателя позволили значительно снизить потери мощности и эффективно использовать систему охлаждения. Использование воды в качестве охлаждающей среды стало наиболее оптимальным.
• Система управления. Позволяет непрерывно контролировать скорость вращения двигателя, поддерживая угол атаки гребного винта в заданном режиме работы и не выходя за установленные пределы. Скорость вращения пропеллера можно изменять, регулируя уровень тока, подаваемого на электродвигатель. Сам привод является низковольтным приводом с номинальным напряжением 690 В.

Основными недостатками комплекса AIPOD являются дорогостоящая установка и сложные требования к техническому обслуживанию в полете.

Система управления AZIPOD

Балкеры, контейнеровозы и другие суда используют установки AIPOD. Возможность использования силовых установок AIPOD для ледоколов и судов ледового плавания является важным моментом.

В качестве примера можно привести танкер двойного действия (рис. 12), который во льдах движется кормой вперед и подает груз в ледокольный ковш с помощью ледоруба. На открытой воде он движется нормально.

Навигационный мостик на современных ледокольных судах имеет закрытую конструкцию. В центре мостика расположены два пульта управления ATIIPOD — один спереди для движения вперед, другой сзади для движения в корму.

Капитан может управлять модулями и следить за обстановкой по бокам корабля благодаря консолям, установленным на крыльях мостика.

Консоль управления обычно имеет монитор рабочей станции и средства связи для подачи морских сигналов (рис. 14).

Штурманский мостик судна двойного действия: танкер. Мостик состоит из 2 носовых и 3 кормовых частей.

.

15) Капитан может регулировать скорость корабля, изменяя количество оборотов подруливающих устройств с помощью маленькой ручки (телеграфа) и регулируя необходимый угол поворота гребных винтов. Положение модулей можно увидеть на индикаторах рядом с джойстиками.

Консоль управления для пропульсивных систем AIPOD Ручные джойстики управления для пропульсивных систем AIPOD

Влияние руля и винта управляемого шага (ВУШ) на способность судна маневрировать

Береговые навигационные знаки

Какие признаки существуют на основании намерения

• Ограничение;
• Предупреждение;
• Уведомление;
• Регулирование движения судна;
• Определение направления движения судна.

Г ОСТ 26600-98 регламентирует береговые навигационные и информационные знаки. Здесь мы не будем подробно останавливаться на знаках, они описаны в самом документе (ГОСТ-26600). В статье будут рассмотрены основные моменты установки и цветовые схемы знаков.

Створные судовые знаки

В соответствии с фоном ближайшего окружения окрашиваются судовые знаки (щелевые, краевые). На светлый фон наносятся красные знаки, а на темный — белые. На фоне неба знак будет иметь темный оттенок черного.

Знаки имеют как постоянное, так и мигающее белое освещение в вечерние часы. Знаки правого берега отображаются красным цветом, а знаки левого берега — зеленым, если в районе знака наблюдается значительное скопление посторонних белых огней. Другие знаки остаются на месте. Краевые знаки всегда оснащены красными и зелеными огнями, причем передние знаки имеют постоянный свет, а задние — мигающий.

Перевальные и створно-перевальные знаки

Знаки пропуска обозначают проход судов в двух направлениях: один в районе ниже по течению от знака, а другой — выше по течению. Здесь есть дополнительные комментарии. Если для одного из направлений требуется знак станции или прохода, используется другой знак.

В соответствии с названием берега для ориентирования в темное время суток используются постоянные зеленые или красные огни (или белые, если установлены весенние знаки). Знак перехода и соответствующий мигающий фонарь устанавливаются перед шлагбаумом.

Ходовые знаки

В темное время суток указатели имеют красные (для левостороннего движения) или зеленые мигающие огни. Если на участке побережья имеется несколько ходовых знаков, знаки могут располагаться в затенении.

Там, где существует опасность для судоходства из-за затопленных берегов, устанавливаются весенние навигационные знаки. Знак имеет форму красного круга для правого берега и белой трапеции для левого берега. Для ночного времени на правом и левом берегах установлены красные и зеленые фонари.

Береговые информационные знаки

Назначение береговых навигационных знаков состоит в том, чтобы предоставить судоводителю информацию о характеристиках водного пути и особенностях находящихся рядом судов. Они разделяются на несколько групп:

• Запрещающие — круглые, белые с красной рамкой;
• Предупреждающие и предписывающие — белые прямоугольные с красной рамкой;
• Указательные — прямоугольные и треугольные.

Буквы, цифры и символы знаков выполнены в черном цвете. Для движения в ночное время устанавливаются сигнальные фонари на одной полосе и желтые мигающие запрещающие знаки. Желтые огни используются в дополнение к указателям направления движения, но органы, отвечающие за надзор за навигацией в данном районе, решают, как они должны быть освещены.

Запрещающие знаки

Не отпускайте якорь! Подводный переход. — Служит для обозначения мест, где суда пересекают непотопляемые сооружения (кабели, трубопроводы), и обозначения охранной зоны подводного перехода. Эмблемой знака является якорь. В темное время суток знак оснащен двумя (если знак обозначен вертикальным щитом) или тремя огнями, расположенными вертикально по краям. Следует отметить, что до введения ГОСТа 1974 года этот знак представлял собой красный круглый щит с широкой белой полосой с одной стороны соответствующего изображения.

Разъезжаться и обгонять поезда запрещено! — Этот знак, обозначающий участок пути длиной более 120 метров и предназначенный для тех, кто предпочитает обгонять суда длиной до 190 метров, не имеет ничего общего с лодочниками-любителями.

Обгон и поворот запрещены! — Обозначает часть судового хода, где проход других судов и отклонение от них невозможны. Наличие этого символа обозначает габариты судна.

Не создавайте волн, пожалуйста! Устанавливаются возле пирсов, мест купания и заправки топливом или станций эллингов — в местах, где запрещено создавать волны от движения проходящих судов.

Движение маломерных судов запрещено! — Обозначает зону, где на судоходных водных путях (на дорогах и подходных каналах) запрещено движение судовладельцев-любителей и маломерных судов.

Предупреждающие знаки

Внимание! Будьте осторожны! — Служит для предупреждения лодочников о сложных и опасных участках маршрута.

Акт пересечения судоходного пути. — В местах, где паромы пересекают транзитное судоходство. Этот знак предупреждает судоводителей о необходимости соблюдать повышенную осторожность при движении в этом районе в пределах действия знаков.

» Скорость ограничена». — Отмечает на пути (на каналах и в аванпортах) места, где водоизмещающие суда должны снижать скорость.

При пересечении в воздухе держитесь на безопасном расстоянии над ватерлинией. — Второй навигационный знак, претерпевший существенные изменения в результате пересмотра ГОСТа. Раньше это был квадратный щит белого цвета с двумя красными горизонтальными полосами. указывается отсутствие высоты у воздушного перехода. Высота перехода или судоходного пролета от проектной отметки воды изображается в виде цифры на щите (м). Этот знак имеет две яркие вспышки, прикрепленные вертикально к краям щита для видимости в ночное время.

Указательные знаки

Место разворота корабля — Квадратная, вертикально повернутая дыра. Черная стрелка на знаке указывает на круг с дугой длиной примерно 270 метров. Определяет район рейда, где разворот корабля наиболее безопасен.

Станция осмотра судов. — Знак идентичен предыдущему знаку. В каждом месте, где находится пункт навигационной инспекции, должны быть установлены временные знаки.

Метрика расстояния. — Указать расстояние в километрах, используя карту реки в качестве эталона.

Индикатор локатора. — Для определения населенных пунктов, остановочных пунктов и мест впадения притоков.

Плавучие навигационные знаки

Эти маркеры используются для обозначения краев курса судна и защиты навигационных опасностей. Они состоят из вех, буев и буйков.

• Буи — это металлические поплавки, оснащенные сигнальными огнями и якорным устройством. Буи предназначены для обеспечения плавучести и устойчивости.
• Буи являются основными плавучими знаками на малых реках. Они представляют собой плот с треугольной или сферической формой на вершине.
• Плавучие буи — устанавливаются вместе с буями и буйками в качестве дополнительных знаков. В качестве самостоятельных знаков они размещаются в местах с низкой освещенностью вокруг судна.

Г ОСТ 26600-98 определяет названия знаков и типы сигнальных огней.

Кромочные знаки

Для того, чтобы обозначить границы прохода корабля.

Белые или черные знаки размещаются вдоль левого края курса судна. в форме трапеции. Вдоль левого края верхней фигуры указатели отсутствуют. Постоянные сигнальные огни бывают белого, желтого или зеленого цвета. Эти знаки остаются слева, когда судно движется вниз по течению, и справа, когда оно движется вверх по течению.

Форма прямоугольная или треугольная, а знаки, указывающие на правый край, окрашены в красный цвет. Вехи имеют верхнюю черную форму, а маяки правого края — шарообразную. В качестве сигнального огня используется постоянный или мигающий красный цвет.

Поворотный знак

Он предназначен для обозначения поворотов длинных прямых участков курса судна, которые расположены в местах с плохой видимостью или каменистым дном.

Белый или черный треугольник с широкой черной (белой) горизонтальной полосой посередине служит знаком поворота левого края, обозначающим поворот судового хода. При прохождении мимо него судно должно повернуть, оставив знак на левом берегу. Сигнальный фонарь окрашен в белый, желтый или зеленый цвет.

Красный прямоугольник с толстой белой или черной полосой, нанесенной горизонтально посередине, служит сигналом поворота судна на правый край курса. Носовая часть имеет форму глобуса. Красный цвет ярче всего светится в сигнальном фонаре.

Знак опасности

Предназначен для обозначения особо опасных мест у кромок судового хода (затопленные сооружения, оголовки дамб и другие) в качестве дублирующего кромочный знак.

На левом берегу виден белый треугольник с тремя или четырьмя черными горизонтальными и/или вертикальными полосами. Черный крест нанесен в каждом направлении фигуры в точке, где сходятся полосы на буйках. Сигналом служат зеленые двухламповые фонари.

Правый берег: прямоугольная красная табличка с тремя или четырьмя горизонтальными черными или белыми полосами, идущими горизонтально. красный буй или буй с белым крестом. Красный двухсветофорный сигнал светофора.

Свальный знак

Предназначен для обозначения болотного течения, направление которого не совпадает с направлением движения судна.

С левой стороны судового хода устанавливаются треугольные буи или буи с черной нижней половиной и белой верхней половиной. Вдоль правого края устанавливаются прямоугольные буи или буи красного и черного цвета. Прерывистые или трехсветовые сигналы имеют зеленый (слева) и красный цвета.

Разделительный знак

Предназначенные для указания курса судна.

Три красные и две белые (или черные) полосы нарисованы на треугольном буе, который служит знаком.

В некоторых местах допустимо иметь два краевых знака.

Сигнальный свет дорожного знака мигает белым и либо красным, либо зеленым. Пары светофоров укладываются друг на друга.

Осевой знак

Полезны для определения оси курса судна.

Знак состоит из трех горизонтальных черно-белых полос и треугольной формы. Вехи имеют черную фигуру с закругленным верхом. Двухсветовой сигнальный фонарь имеет белый или желтый цвет.

Поворотно-осевой знак

Для демонстрации вращения оси хода корабля.

Треугольник с тремя горизонтальными красными полосами и двумя белыми (или черными) полосами. Вехи очерчены черными кругами. Сигнальный свет обычно сверкает белым или желтым.