Cánh quạt sân có thể điều khiển là gì?

Trong hệ thống động lực tàu thủy hiện đại, cánh quạt đóng vai trò vô cùng quan trọng. Mặc dù các cánh quạt bước cố định (FPP) truyền thống có cấu trúc đơn giản nhưng hiệu suất của chúng trong các điều kiện vận hành khác nhau thường bị ảnh hưởng. Để đạt được hiệu quả sử dụng nhiên liệu cao hơn và khả năng cơ động vượt trội của tàu, một thiết bị đẩy phức tạp hơn đã được phát triển: Cánh quạt sân có thể điều khiển được (CPP).

1. Thế nào là Cánh quạt sân có thể điều khiển được ?

Chân vịt bước có thể điều khiển được là một loại thiết bị đẩy hàng hải đặc biệt. Đặc điểm cốt lõi của nó là độ cao của các cánh chân vịt có thể được thay đổi và điều chỉnh khi cần thiết trong quá trình điều hướng tàu.

• Cánh quạt có bước cố định (FPP): Các cánh và trục được kết nối cố định và bước (khoảng cách lý thuyết được đẩy bởi một vòng quay của các cánh) là không đổi. Sự thay đổi tốc độ tàu chủ yếu phụ thuộc vào việc điều chỉnh tốc độ động cơ chính và không thể thay đổi góc tấn của các cánh chân vịt.
  
  
• Cánh quạt bước có thể điều chỉnh (CPP): Các lưỡi dao được gắn trên trục thông qua cơ cấu thủy lực hoặc cơ khí phức tạp. Phi hành đoàn có thể liên tục điều chỉnh cao độ bằng cách thay đổi góc của các cánh quạt so với trục thông qua hệ thống điều khiển trong buồng lái, thậm chí xuống tới 0 hoặc cao độ âm.
  
  

2. Nguyên lý làm việc của cánh quạt bước có thể điều chỉnh

Cốt lõi của cánh quạt bước có thể điều chỉnh nằm ở cơ chế điều chỉnh bước bên trong của nó.

Truyền động thủy lực là chìa khóa

Hầu hết các hệ thống CPP đều sử dụng bộ truyền động thủy lực. Dầu áp suất cao được đưa đến trục thông qua Hộp phân phối dầu (ODB) ở lỗ trung tâm của trục các đăng. Dầu thủy lực dẫn động một pít-tông và chuyển động của pít-tông được chuyển thành chuyển động quay của lưỡi dao thông qua một thanh kết nối hoặc cơ cấu chốt, do đó làm thay đổi bước nghiêng của lưỡi dao.

Mối quan hệ giữa cao độ và lực đẩy

Bằng cách điều chỉnh bước, góc tấn thủy động của cánh quạt có thể được thay đổi trực tiếp, từ đó kiểm soát lực đẩy do cánh quạt tạo ra:

• Bánh răng chuyển tiếp: Tăng bước dương làm tăng lực đẩy và tăng tốc độ tàu.
  
  
• Số lùi: Điều chỉnh về bước âm, đảo chiều lực đẩy và tàu đảo chiều mà không cần đảo chiều động cơ chính.
  
  
• Thiết bị trung tính: Được điều chỉnh về độ cao bằng 0, lực đẩy bằng 0 và động cơ chính duy trì tốc độ không đổi.
  
  

3. Ưu điểm và ứng dụng của cánh quạt bước có thể điều chỉnh

Mặc dù cánh quạt có thể điều chỉnh bước có cấu trúc phức tạp và đắt tiền hơn, nhưng những ưu điểm đáng kể của chúng đã dẫn đến việc chúng được sử dụng rộng rãi trên các tàu có yêu cầu khắt khe.

Hiệu suất nhiên liệu cao hơn

Lực đẩy mà tàu yêu cầu thay đổi tùy theo tốc độ, mớn nước và điều kiện biển khác nhau. CPP có thể được điều chỉnh bất cứ lúc nào để phù hợp với công suất đầu ra của động cơ chính và lực cản thuyền, đảm bảo động cơ chính luôn hoạt động ở tốc độ và phạm vi tải tiết kiệm nhất, cải thiện đáng kể hiệu quả sử dụng nhiên liệu tổng thể.

Khả năng cơ động của tàu vượt trội

Đây là một trong những ưu điểm quan trọng nhất của CPP. Nó cung cấp khả năng kiểm soát lực đẩy nhanh và chính xác, đặc biệt là ở các cảng, đường thủy hẹp hoặc trong các hoạt động định vị động (DP):

• Đảo chiều nhanh: Một sự thay đổi đơn giản về cao độ cho phép chuyển từ tốc độ tiến hoàn toàn sang tốc độ lùi hoàn toàn mà không cần đợi tốc độ động cơ chính giảm hoặc đảo chiều.
  
  
• Kiểm soát tốc độ thấp chính xác: Trong khi duy trì tốc độ động cơ chính cao để cung cấp đủ năng lượng phụ (chẳng hạn như máy phát điện và máy bơm), việc kiểm soát tốc độ chính xác đạt được thông qua việc tinh chỉnh bước cánh quạt.
  
  

Phạm vi ứng dụng rộng rãi

Do những ưu điểm này, chân vịt có bước điều chỉnh được thường được sử dụng trên các tàu có yêu cầu về khả năng cơ động hoặc hiệu quả cao như tàu kéo, tàu khách ro-ro, tàu nghiên cứu, tàu hải quân và tàu sử dụng động cơ tua-bin khí.

các Cánh quạt sân có thể điều khiển được là một cột mốc quan trọng trong sự phát triển của công nghệ động cơ đẩy biển. Bằng cách cho phép điều chỉnh động góc cánh quạt, nó giải quyết thành công các nhu cầu xung đột về hiệu quả và khả năng cơ động trong các điều kiện vận hành khác nhau.