Sự khác biệt giữa chân vịt bước cố định và chân vịt bước có thể điều khiển được là gì?

Sự khác biệt cơ bản giữa một chân vịt có bước cố định (FPP) và cánh quạt bước có thể điều khiển được (CPP) là liệu góc cánh có thể thay đổi trong quá trình vận hành hay không. trong một FPP, bước lưỡi dao được đặt cố định khi sản xuất và không thể thay đổi khi tàu đang hành trình. trong một CPP, bước lưỡi dao có thể được điều chỉnh liên tục từ cầu trong khi trục quay, cho phép tàu thay đổi lực đẩy và hướng mà không làm thay đổi tốc độ động cơ hoặc đảo chiều quay của trục.

Sự khác biệt về thiết kế duy nhất này tạo ra sự khác biệt lớn về hiệu suất động cơ giữa các điều kiện vận hành, khả năng điều động, độ phức tạp cơ học và sự phù hợp giữa các loại tàu.

Mỗi loại cánh quạt hoạt động như thế nào

Cánh quạt bước cố định (FPP)

Trong FPP, các lưỡi dao được đúc liền với trục hoặc được bắt vít vào nó ở một vị trí cố định. Góc nghiêng - góc mà mỗi cánh quạt gặp mặt nước, xác định lượng nước bị dịch chuyển trên mỗi vòng quay - được xác định trong giai đoạn thiết kế và được tối ưu hóa cho điều kiện tải và tốc độ vận hành chính của tàu. Để đảo ngược lực đẩy, động cơ phải được dừng và khởi động lại theo chiều quay ngược lại hoặc phải sử dụng hộp số đảo chiều.

FPP đạt được mục tiêu của họ hiệu quả cao nhất tại hoặc gần điểm thiết kế của họ - điển hình là tốc độ hoạt động của tàu khi đầy tải. Ở các điều kiện ngoài thiết kế (tải trọng riêng phần, tốc độ khác nhau, thời tiết khắc nghiệt), hiệu suất giảm do hình dạng cánh cố định không thể thích ứng với các điều kiện thủy động lực thay đổi.

Cánh quạt sân có thể điều khiển được (CPP)

CPP chứa một cơ cấu thủy lực bên trong trục giúp quay mỗi cánh quanh trục dọc của chính nó, thay đổi góc nghiêng để đáp ứng với các lệnh từ hệ thống điều khiển cầu. Trục có thể quay với tốc độ không đổi (thường bằng hoặc gần tốc độ RPM hiệu quả nhất của động cơ) trong khi lực đẩy được điều khiển bằng các bước thay đổi của lưỡi dao — từ phía trước hoàn toàn đến 0 đến phía sau hoàn toàn - không dừng động cơ hoặc thay đổi hướng trục. Việc cung cấp dầu thủy lực cho cơ cấu trục trung tâm đi qua một lỗ trục đặc biệt hoặc hộp phân phối dầu ở đầu phía sau của trục.

So sánh toàn diện

Các loại tàu phù hợp nhất với từng cánh quạt

Cánh quạt bước cố định: Lý tưởng cho các tàu có tốc độ ổn định, tuyến đường dài

FPP là lựa chọn tiêu chuẩn cho các tàu thương mại lớn hoạt động ở tốc độ tương đối ổn định và mớn nước trên các tuyến thương mại đã thiết lập:

• Tàu chở dầu thô lớn và VLCC - thường hoạt động ở tốc độ phục vụ 14–16 hải lý/giờ với tốc độ thay đổi tối thiểu giữa các chuyến đi.
• Tàu chở hàng rời cỡ lớn — Các tàu Capesize và Panamax vận chuyển quặng, than và ngũ cốc đường dài.
• Tàu container cỡ lớn — khi công suất đẩy vượt quá 50.000 kW và tính đơn giản cũng như hiệu suất cao của FPP ở tốc độ thiết kế mang lại tổng chi phí sở hữu thấp nhất.

Cánh quạt bước có thể điều khiển được: Lý tưởng cho các tàu có tải trọng thay đổi và khả năng cơ động cao

• Phà và tàu RoRo - chu kỳ cập bến và khởi hành thường xuyên đòi hỏi phải đảo ngược lực đẩy nhanh chóng và kiểm soát tốc độ tốt mà CPP cung cấp.
• Tàu hỗ trợ ngoài khơi (OSV) — hoạt động định vị động yêu cầu điều chế lực đẩy chính xác, tức thời theo mọi hướng.
• Tàu đánh cá và tàu đánh cá — sự khác biệt lớn giữa tốc độ hấp và tốc độ đánh lưới được quản lý một cách hiệu quả thông qua việc điều chỉnh độ cao trong khi duy trì RPM động cơ không đổi.
• Tàu hải quân và tàu phá băng - hồ sơ hoạt động thay đổi nhanh chóng và đòi hỏi khắt khe được hưởng lợi từ tính linh hoạt mà CPP mang lại.

Ưu điểm về độ tin cậy của cánh quạt bước cố định

Một lĩnh vực mà FPP duy trì lợi thế rõ ràng là độ tin cậy hoạt động lâu dài. Một FPP có không có bộ phận chuyển động trong trung tâm - không có gì để rò rỉ, thu giữ hoặc trục trặc trên biển. CPP chứa các đường thủy lực, pít-tông trợ động, vòng đệm ổ trục lưỡi và cảm biến vị trí phản hồi bên trong trục quay - tất cả đều cần được bảo trì và có thể không hoạt động.

Đối với các tàu đi trên các tuyến đường biển dài, nơi không thường xuyên ghé cảng và khả năng cập cảng khẩn cấp không quan trọng, tính đơn giản và độ tin cậy của FPP thể hiện một lợi thế hấp dẫn thường biện minh cho sự đánh đổi hiệu quả nhỏ ở các điều kiện ngoài thiết kế.