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電力推進(jìn)系統(tǒng)帶給艦船哪些先進(jìn)推進(jìn)器?擁有全向推力的吊艙推進(jìn)器

 天童老僧 2019-11-09

艦船推進(jìn)系統(tǒng)是一個(gè)提供推進(jìn)或驅(qū)動(dòng)力的系統(tǒng),推進(jìn)器則是推進(jìn)系統(tǒng)中的一個(gè)部件,由它直接產(chǎn)生推進(jìn)力。在傳統(tǒng)的機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)中,推進(jìn)器一般由主機(jī)(原動(dòng)機(jī))經(jīng)傳動(dòng)軸或齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)。人們?cè)谧非笙冗M(jìn)推進(jìn)器上不遺余力,從相對(duì)簡(jiǎn)單的定距槳(FPP),到相對(duì)復(fù)雜的調(diào)距槳(CPP),再到具有全向能力的福伊特推進(jìn)器(VSP)等。推進(jìn)器的功能越來(lái)越強(qiáng),但是暴露出來(lái)的問(wèn)題也越來(lái)越多。如受限于機(jī)械傳動(dòng),存在布置受到限制、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、系統(tǒng)龐大等問(wèn)題,使得推進(jìn)器很難再進(jìn)一步的發(fā)展。(注:文中的吊艙推進(jìn)器指的是電力式吊艙推進(jìn)器)

電力推進(jìn)系統(tǒng)帶給艦船哪些先進(jìn)推進(jìn)器?擁有全向推力的吊艙推進(jìn)器

雙軸系的柴-燃聯(lián)合推進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜

隨著艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)技術(shù)的成熟,基于電力技術(shù),讓推進(jìn)器有了更多可能,涌現(xiàn)出一批具有“革命性”的推進(jìn)器。如吊艙推進(jìn)器(POD),輪緣驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器(RDP),磁流體推進(jìn)器(MHDP)等。在這其中,吊艙推進(jìn)器是技術(shù)最為成熟,功率范圍最廣,適應(yīng)性最強(qiáng)的推進(jìn)器。如現(xiàn)有功率最大的吊艙推進(jìn)器,單臺(tái)功率能達(dá)到30MW,采用多臺(tái)布置,能滿足現(xiàn)有所有大型船舶的推進(jìn)需要。如下圖的大型郵輪,就采用了四臺(tái)吊艙推進(jìn)器。

電力推進(jìn)系統(tǒng)帶給艦船哪些先進(jìn)推進(jìn)器?擁有全向推力的吊艙推進(jìn)器

采用了四臺(tái)吊艙推進(jìn)器的大型郵輪

吊艙推進(jìn)器由F.W.Pleuger和F.Busmann在1955年發(fā)明,但是真正的實(shí)用技術(shù)的首次應(yīng)用則是1990“ABB”公司的“Azipod”方位推進(jìn)器(吊艙推進(jìn)器)。吊艙推進(jìn)器主要由支架、吊艙和螺旋槳等部件組成。其中吊艙通過(guò)支架懸掛在船體下面,支架上端與船體連接處采用了回轉(zhuǎn)軸承;推進(jìn)電機(jī)置于吊艙內(nèi)部,直接驅(qū)動(dòng)艙體前端或者后端的螺旋槳。從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)亦可看出,它有別于傳統(tǒng)推進(jìn)器,因此有著自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),具體如下:

電力推進(jìn)系統(tǒng)帶給艦船哪些先進(jìn)推進(jìn)器?擁有全向推力的吊艙推進(jìn)器

某型吊艙推進(jìn)器結(jié)構(gòu)

第一點(diǎn),提高了船舶的操縱性和機(jī)動(dòng)性。因?yàn)榛谥Ъ苌隙说幕剞D(zhuǎn)軸承,吊艙能實(shí)現(xiàn)水平面上360°回轉(zhuǎn),產(chǎn)生水平面上任意方向上的推力,這就意味著采用了吊艙推進(jìn)器的船舶在取消舵以后,也能獲得超高的操縱性能和機(jī)動(dòng)性。事實(shí)上, 采用一臺(tái)吊艙推進(jìn)器就能獲得不錯(cuò)的操縱性,采用兩臺(tái)則能實(shí)現(xiàn)像螃蟹一樣橫著走,采用多臺(tái)更是能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力定位(Dynamic Positioning,DP)。

電力推進(jìn)系統(tǒng)帶給艦船哪些先進(jìn)推進(jìn)器?擁有全向推力的吊艙推進(jìn)器

吊艙推進(jìn)器擁有全向推進(jìn)能力

第二點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、推進(jìn)效率高。因?yàn)橥七M(jìn)器處在更均勻的流場(chǎng)中,進(jìn)入螺旋槳的水流更均勻,因此可以減小螺旋槳的震動(dòng)和提高螺旋槳的推進(jìn)效率。此外,主推電機(jī)裝在吊艙內(nèi)直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳,使得整個(gè)推進(jìn)裝置的機(jī)械零部件降低到最低程度,因此減小了機(jī)械損耗提高了效率。

電力推進(jìn)系統(tǒng)帶給艦船哪些先進(jìn)推進(jìn)器?擁有全向推力的吊艙推進(jìn)器

吊艙推進(jìn)器的電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳

第三點(diǎn),方便布置,節(jié)省艙容。因?yàn)榈跖撏七M(jìn)器免除了傳統(tǒng)機(jī)械推進(jìn)系統(tǒng)的舵系、軸系、軸轂和人字架(軸支架),因此占用船舶空間更少,節(jié)省艙容。同時(shí),吊艙推進(jìn)器擺脫了軸系的束縛,推進(jìn)器布置起來(lái)可以更加方便。如不一定要像傳統(tǒng)推進(jìn)器那樣布置在后面,可以布置在任何適合的位置。這對(duì)于提高艦船推進(jìn)系統(tǒng)的操縱性和生命力具有很大的意義。

此外,吊艙推進(jìn)器還具有運(yùn)行可靠、振動(dòng)和噪聲小、安裝和維修方便等優(yōu)點(diǎn)。

電力推進(jìn)系統(tǒng)帶給艦船哪些先進(jìn)推進(jìn)器?擁有全向推力的吊艙推進(jìn)器

前后布置有吊艙推進(jìn)器的破冰船

結(jié)語(yǔ)

相較于傳統(tǒng)推進(jìn)器,吊艙推進(jìn)器的出現(xiàn)可以算得上是艦船推進(jìn)器上的一次質(zhì)的飛躍。但是現(xiàn)階段來(lái)說(shuō),吊艙推進(jìn)器仍主要應(yīng)用在大型郵輪、工程船舶、破冰船等船型上,歸根結(jié)底還是因?yàn)殡娏ν七M(jìn)系統(tǒng)尚未完全普及,以及自身價(jià)格昂貴等因素。不過(guò)以其優(yōu)異的性能,以及電力推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律來(lái)看,未來(lái)還是會(huì)有很廣闊的前景。

電力推進(jìn)系統(tǒng)帶給艦船哪些先進(jìn)推進(jìn)器?擁有全向推力的吊艙推進(jìn)器

實(shí)船裝備的吊艙推進(jìn)器

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