Найти в Дзене
Шарапов Механик

Революционный движитель или очень необычный "гребной винт".

Рисунок 1. Движитель компании АВВ.
Рисунок 1. Движитель компании АВВ.

Привет! Забежать вперед в этом случае просто необходимо, так как современный читетель не любит читать статьи целиком, а бежит быстрее в комментарии, чтобы вставить тутда "свою" цитату из "Википедии". Такой тип движителя - это не что-то принципиально новое, а очень даже известный движитель Фойта-Шнайдера, упоминания о котором есть и в хорошей советской технической литературе.

Если нажать СЮДА, то можно получить книжку товарища Фрида от 1990-го года и на странице 290 прочесть про "крыльчатые движители".

Книга находится в закрытой библиотеке в Телеграм и, чтобы иметь доступ к ресурсу, на него нужно подписаться ВОТ ТУТ.

Рисунок 2. Движитель Фойта-Шнайдера.
Рисунок 2. Движитель Фойта-Шнайдера.

Компания АВВ эту концепцию по своему переосмыслила и рынок получил новый продукт "Dynafin". Естественно, что завявленные характеристики включают и какие-то там преимущества в экологическом ключе и в экономическом (сильно сомневаюсь в этом), но вот маневренности судну с таким движителем не занимать. Будем разбираться...

Международная Морская Организация (IMO, та самая, что со штаб квартирой в Лондоне) выпустила несколько резолюций, недвусмысленно немекающих на необходимость снижения выбросов парниковых газов в следующие несколько десятилетий. Без прорывных технологий и более широкого внедрения уже "обкатанных" решений тут не обойтись. Давай-ка посмотрим, что для нас приготовили специалисты из АВВ.

Рисунок 3. Dynafin движители (вид со дна).
Рисунок 3. Dynafin движители (вид со дна).
Рисунок 4. Dynafin. Составляющие.
Рисунок 4. Dynafin. Составляющие.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Зовется эта система циклоидальным винтом с индивидуально контролируемыми лопастями. Лопасти могут двигаться по трохоидальной траектории. Так, стоп... Довольно жестко, если пропускал школу. Циклоида - это линия, описываемая точкой на окружности цилиндра при перекатывании этого цилиндра по плоскости. Смотри Рисунок 5.

Рисунок 5. Пример циклоиды.
Рисунок 5. Пример циклоиды.

Трохоида - это подвид циклоиды. Все тот-же цилиндр, катящийся без проскальзывания по плоскости, но точка, описывающая траекторию, смещена либо вовнутрь окружности, либо наружу. Смотри Рисунок 6.

Рисунок 6. Пример трохоиды.
Рисунок 6. Пример трохоиды.

А теперь смотри на раскладки движения лопастей движителя Dynafin. Рисунки 7 и 8.

Рисунок 7. Циклоидальная траектория двиения лопастей.
Рисунок 7. Циклоидальная траектория двиения лопастей.
Рисунок 8. Трохоидальная траектория движения лопастей.
Рисунок 8. Трохоидальная траектория движения лопастей.

Исходя из Рисунков 7 и 8 не совсем ясен смысл векторов Vr и Va. Мне больше нравится картинка из учебника товарища Фрида. Смотри Рисунок 9.

Рисунок 9. Принцип действия движителя Фойта-Шнайдера.
Рисунок 9. Принцип действия движителя Фойта-Шнайдера.
Рисунок 9.1 Принцип создания упора.
Рисунок 9.1 Принцип создания упора.

Присмотрись к Рисункам 9 и 9.1. Упор при вращении создают только лопасти, расположенные на заданном векторе движения судна (обозначен как "тяга" на Рисунке 9.1), поэтому разворачиваются соответствующим образом. Но дело в том, что вся эта "карусель" непрерывно вращается, поэтому сами лопасти после того, как создали упор в заданном направлении, переходят на определенной части траектории во флюгерное положение. Изменением положения лопастей занимается специальная система.

Анимация 1. Работа лопастей движителя Фоита-Шнайдера.
Анимация 1. Работа лопастей движителя Фоита-Шнайдера.

В общем, картинка о принципе работы должна сложиться.

Чем-же собираются подкупать потенциальных заказчиков разработчики АВВ?

  • бОльшая пропульсивная площадь движителя в сравнении с традиционными винтами. Так... на этом этапе меня понесло в учебники и другие статьи, в том числе и в ЭТУ. Вперед к знаниям, если не пухнет голова от технического английского.
Рисунок 10. Скриншот из статьи по теории гребных винтов.
Рисунок 10. Скриншот из статьи по теории гребных винтов.

Пропульсивная площадь (понятия не имею как это назвать по-русски, а самое близкое, на что я наткнулся - это "боковой упор") располагается перпендикулярно потоку воды, набегающему на винт (движитель). И чем больше эта площадь, тем меньше удельная нагрузка на лопасти. Исходя из этого, интерпритация движителя Фоита-Шнайдера от компании АВВ комфортнее чувствует себя в воде, особенно на мелководье, что важно для портовых и прочих прибрежных судов.

  • нет вращающей составляющей в работе винта. Та самая, что слегка раскачивает судна даже в идеально спокойной воде.
  • управление лопастями индивидуальное и электронное. На каждую из них приходится индивидуальный приводной механизм, что позволяет очень точно регулировать и програмировать работу устройства в целом. В отличие от винтов фиксированного шага, что расчитаны на номинальный режим и максимально эффективно работают только на нем, Dynafin может подстроиться под любой, нужный в данный момент режим работы. И еще одно отличие даже от старых версий такого движителя - все лопасти могут быть установлены в положение "флюгер", что превращает движитель в руль.
  • компактность внутри и снаружи. Из подводного корпуса выходят только лопасти, а вся "карусель" устанавливается заподлицо и не выпирает, не создает сопротивление ходу. Установка не нуждается в длинных валопроводах, редукторах и прмежуточных подшипниках. Силовая установка может быть установлена в непосредственной близости к механическому узлу движителя.
  • "карусель" приводится в движение не напрямую от первичного двигателя, а через гребной электродвигатель, что позволяет осуществлять бесступенчатое регулирование развиваемого упора на любых нагрузках. Регулируется упор и чстотой вращения карусели и углами "атаки" лопастей.
  • а еще движитель Dynafin тише именно в гидроакустическом плане традиционных винтов фиксированного или регулируемого шага. Значит, и местной подводной животине будет немного комфортнее. Хотя, вся эта конструкция очень напоминает огромный блендер...
  • еще производитель пишет про какую-то экономичность, но классические знания теории судна говорят об обратном. Такой движитель может быть равен по эффективности традиционному винту, но современные ВРШ этому "блендеру" оставляют мало шансов на первенство.
  • что по мощности? От одного до четырех мегаВатт в зависимости от размера и количества лопастей. Если нужно больше - просто ставим еще один такой движитель. Все равно привод электрический, а провода проложить проще. чем валопровод.

Как-то так. Хочешь больше материала от АВВ? Пиши в комментариях, я прочту!

Кстати, уже готова стетейка по
АЗИПОДУ. Иди по ССЫЛКЕ - читай!

Азипод.
Азипод.