FPP Fixed Pitch Propeller Manufacturers

Trong các hệ thống điện hàng hải, Cánh quạt bước cố định FPP (FPP, hoặc cánh quạt có phạm vi cố định) là một thiết bị đẩy có bước cánh không đổi, trái ngược hoàn toàn với Cánh quạt bước có thể điều khiển (CPP) có thể điều chỉnh bước một cách linh hoạt. Đặc điểm cốt lõi của nó là các cánh và trục được kết nối chắc chắn, các thông số bước đã được xác định trong quá trình thiết kế và sản xuất và không thể thay đổi trong quá trình điều hướng. Đặc điểm cấu trúc này khiến nó không thể thay thế trong các tình huống cụ thể và trở thành một phần quan trọng trong hệ thống động lực của tàu.​

Cấu trúc của Cánh quạt cố định FPP tương đối đơn giản, chủ yếu bao gồm hai phần: lưỡi và trục: lưỡi được đúc hoặc hàn với trục ở một góc cố định và toàn bộ chân vịt được lắp trên trục đuôi tàu như một bộ phận cứng. Logic hoạt động của nó hoàn toàn dựa vào sự thay đổi tốc độ động cơ để điều chỉnh lực đẩy - khi động cơ tăng tốc, tốc độ chân vịt tăng lên và sự tương tác giữa các cánh quạt và dòng nước tạo ra lực đẩy lớn hơn khiến tàu tăng tốc; ngược lại, việc giảm tốc độ động cơ sẽ làm giảm lực đẩy và đạt được sự giảm tốc. Không giống như cơ chế điều chỉnh khoảng cách phức tạp của CPP, FPP không yêu cầu sự hỗ trợ từ hệ thống servo thủy lực hoặc hệ thống điều khiển và việc đơn giản hóa kết cấu cơ khí mang lại cho nó lợi thế tự nhiên về sự thuận tiện trong bảo trì và chi phí sản xuất. Nhưng vì lý do này, các thông số bước của nó chỉ có thể phù hợp với một điều kiện làm việc cụ thể của tàu (chẳng hạn như tốc độ thiết kế và trạng thái đầy tải) và khi đi chệch khỏi điều kiện làm việc này, hiệu suất đẩy sẽ giảm.​

Ưu điểm của Cánh quạt bước cố định FPP bắt nguồn từ sự đơn giản trong cấu trúc của nó, được thể hiện cụ thể ở các khía cạnh sau: chi phí có thể kiểm soát được, loại bỏ các thành phần phức tạp như cơ chế điều chỉnh khoảng cách và hệ thống điều khiển, và chi phí sản xuất thấp hơn 30% -50% so với CPP có cùng thông số kỹ thuật, đặc biệt phù hợp với nhu cầu ngân sách của các tàu cỡ nhỏ và vừa; độ tin cậy cao, các cánh và trục bánh xe được kết nối chắc chắn giúp giảm các điểm hỏng hóc cơ học, ổn định hơn khi vận hành liên tục trong thời gian dài, ít phụ thuộc vào việc bảo trì và phù hợp với các tình huống có điều kiện hành trình hoặc bảo trì hạn chế; Truyền tải điện trực tiếp, không có cơ cấu điều chỉnh khoảng cách, trong điều kiện thiết kế, hiệu suất truyền tải điện cao hơn CPP một chút, phù hợp với các tàu có yêu cầu công suất phát liên tục. Dựa trên những đặc điểm này, các kịch bản ứng dụng điển hình của FPP bao gồm các tàu nhỏ, như tàu chở hàng nội địa, tàu đánh cá, du thuyền, v.v. Loại tàu này có một điều kiện làm việc dẫn đường duy nhất (chủ yếu là hành trình tốc độ thấp) và rất nhạy cảm với chi phí; tàu tuyến cố định, chẳng hạn như tàu khách cự ly ngắn, phà, v.v., có những thay đổi nhỏ về tốc độ và tải trọng, và có thể phù hợp với điều kiện làm việc chính của chúng thông qua thiết kế sân được tối ưu hóa; các bộ nguồn phụ, chân vịt đẩy bên của một số tàu lớn (chẳng hạn như tàu vận tải biển), chỉ yêu cầu chức năng tiến và lùi đơn giản, không cần điều chỉnh khoảng cách phức tạp.​

Hiệu suất của Cánh quạt cố định FPP phụ thuộc nhiều vào thiết kế sơ bộ và cốt lõi nằm ở mức độ phù hợp của bước và điều kiện làm việc của tàu: trong quá trình thiết kế, giá trị bước tối ưu phải được xác định thông qua mô phỏng động lực học chất lỏng dựa trên độ dịch chuyển toàn tải của tàu, công suất động cơ chính, tốc độ thiết kế và các thông số khác. - Nếu bước răng quá lớn sẽ khiến động cơ bị “quá tải” và khó đạt được tốc độ thiết kế; nếu bước sóng quá nhỏ, tàu sẽ “không chạy được” và lãng phí điện năng; số lượng và hình dạng của các cánh quạt cũng là trọng tâm của việc tối ưu hóa. Các tàu tải nặng tốc độ thấp (như tàu đánh cá) hầu hết sử dụng 3-4 lưỡi dao với tỷ lệ độ dày rộng để tăng lực đẩy, trong khi tàu tốc độ cao (như du thuyền) có xu hướng sử dụng lưỡi dao hẹp với lưỡi hẹp để giảm lực cản nước và tiếng ồn; Việc lựa chọn vật liệu đòi hỏi cả độ bền và khả năng chống ăn mòn, gang FPP nhỏ hoặc thép thông thường thường được sử dụng, trong khi với số lượng trung bình và lớn, các vật liệu hợp kim như đồng niken-nhôm và đồng mangan chủ yếu được sử dụng để đối phó với sự xói mòn lâu dài của nước biển.

Trong các ứng dụng thực tế, FPP chiếm vị trí thống lĩnh trong thị trường tàu cỡ vừa và nhỏ nhờ lợi thế về hiệu quả chi phí. Lấy Zhenjiang Jinye Propeller Co., Ltd. làm ví dụ, dòng sản phẩm FPP của họ bao gồm phạm vi thích ứng từ máy chủ 200 mã lực đến 10.000 mã lực. Thông qua tính toán bước chính xác và tối ưu hóa bề mặt cánh, nó có thể đáp ứng các điều kiện làm việc của các tàu khác nhau - ví dụ, FPP 3 cánh được thiết kế cho tàu chở hàng nội địa có hiệu suất đẩy hơn 85% trong phạm vi tốc độ 5-10 hải lý và giá của một bộ sản phẩm chỉ bằng 60% so với cùng một CPP công suất. Tuy nhiên, hạn chế của FPP còn rõ ràng hơn đó là khả năng thích ứng kém trong điều kiện làm việc. Khi tải trọng của tàu (chẳng hạn như không tải/đầy tải) hoặc tốc độ thay đổi lớn, hiệu suất động lực sẽ giảm đáng kể và mức tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng lên; khả năng xử lý linh hoạt không đủ và việc lùi xe cần dựa vào sự đảo chiều của động cơ và thời gian phản hồi kéo dài tới 10-20 giây, chậm hơn nhiều so với CPP và không phù hợp với các tình huống khởi động và dừng thường xuyên hoặc phanh khẩn cấp (chẳng hạn như tàu kéo trong cảng).​

Mặc dù CPP có nhiều ưu điểm hơn về tính linh hoạt, Cánh quạt bước cố định FPP vẫn không thể thay thế trong các khu vực cụ thể do lợi thế về chi phí và độ tin cậy. Xu hướng của ngành cho thấy cả hai không hoàn toàn cạnh tranh mà bổ sung cho nhau tùy theo loại tàu: FPP là lựa chọn ưu tiên cho các tàu nhỏ và điều kiện làm việc cố định; CPP được sử dụng nhiều hơn cho các tàu biển cỡ lớn và tàu đa năng. Đồng thời, với sự tiến bộ của công nghệ vật liệu, FPP đang dần nâng cao hiệu quả trong các điều kiện vận hành không được thiết kế thông qua hợp kim có độ bền cao và thiết kế lưỡi bionic (như bắt chước bề mặt vây cá voi), củng cố hơn nữa vị thế trên thị trường của mình.