Пропеллер с регулируемым шагом (CPP) и пропеллер с фиксированным шагом (FPP)

1. Но что такое пропеллер с фиксированным шагом или FPP?
2. Преимущества и недостатки CPP и FPP

Большинство пропеллеров на судах используются пропеллеры с фиксированным шагом (FPP). Что означает этот термин пропеллер? Давайте поймем это с точки зрения новичка.

Если вы посмотрите на пропеллер в осевом направлении, вы заметите скручивание лопасти пропеллера по всей длине ступицы пропеллера. Именно этот поворот лопасти приводит к поступательному движению гребного винта при каждом обороте.

Части винтового пропеллера

Это в значительной степени то, что вы видите на винте. Угол резьбы на самом деле называется углом тангажа. Чем больше угол наклона, тем больше расстояние проходит винт за один оборот, то есть чем больше шаг. Точно так же винты действуют по принципу винта. Отсюда и термин винтовой винт.

Но что такое пропеллер с фиксированным шагом или FPP?

Пропеллер спроектирован таким образом, что, если вы отрежете пропеллер в радиальном направлении на любом произвольном радиусе от его центра, то срезанный участок лопастей пропеллера будет иметь определенный шаг (величина зависит от того, насколько он закручен по длине концентратор). Теперь, если вы вращаете этот отрезанный участок в воде, осевое расстояние, пройденное за один оборот, является шагом этого отрезка. Если вы изменяете радиус, при котором вы режете отрезок, изгиб лезвия также меняется от корня к кончику. Это делает очевидным, что каждая часть пропеллера имеет определенный шаг.

Корень пропеллера будет иметь другой шаг от вершины пропеллера. Таким образом, изменение высоты тона от корня к вершине показано на рисунке 1. Теперь возникает вопрос: если каждая секция имеет разную высоту, то каков результирующий шаг пропеллера? Ответ - результирующий шаг - среднее значение всех шагов каждой секции пропеллера.

Лезвие сечение и изменение шага с сечением

Очень внимательно обратите внимание, что шаг изменяется вместе с лопастной секцией (или с увеличением расстояния от центра винта), но чистое среднее значение или чистый шаг винта остается постоянным. Такой винт является винтом с фиксированным шагом.

Теперь вернемся к концепции винта. Что если бы вы могли как-то изменить угол наклона резьбы вдоль винта?

Если бы вы могли, что бы вы на самом деле делали, это изменяли угол наклона и, соответственно, шаг винта. Именно поэтому винт с регулируемым шагом был разработан промышленностью. Мы будем подробно разбираться с приложениями чуть позже. Но сейчас важно знать фундаментальную работу Пропеллер с регулируемым шагом (CPP) также широко известный как пропеллер с переменным шагом.

Поворот (с этого момента будет называться шагом) корневой секции лопасти всегда зависит от угла, который он делает со ступицей гребного винта. Что если мы можем изменить угол ориентации корня? И поскольку все остальные секции ножей уже имели свой предыдущий угол наклона, они достигают нового угла наклона. Другими словами, вы можете контролировать шаг всего винта, изменяя ориентацию корневой секции на ступице. Это делается с помощью гидравлического цилиндра.

При достижении требуемой ориентации или шага винта лопасти фиксируются в этом положении. Таким образом, лопасти не являются неотъемлемой частью (или не отливаются вместе) ступицы винта. Они установлены на шпинделях, оси которых перпендикулярны оси вала.

Авторы изображений: Stahlkocher / Wikipedia

Преимущества и недостатки CPP и FPP

В следующих пунктах будут обсуждаться приложения и их связь с преимуществами и недостатками систем CPP и FPP:

• Пропеллеры с регулируемым шагом могут использоваться для управления судном как в прямом, так и в обратном направлении, без необходимости изменения направления вращения двигателя. Как? Ну, винт работает по принципу подъемной силы, создаваемой каждой секцией лопасти крыла. Что если мы можем изменить ориентацию клинка так, чтобы направление жизненной силы было противоположно тому, которое было во время движения корабля вперед? Это именно то, что достигается путем изменения угла наклона лопастей, как показано на рисунке 2.

Лезвия показаны в разных направлениях шага

• Нереверсивный двигатель может использоваться как для движения вперед, так и для кормы судна. Следовательно, вес двигателя и силовой установки значительно уменьшается по сравнению с тем, что требуется в двигательных установках, оснащенных винтами с фиксированным шагом.

• Поскольку шаг винта определяет величину тяги, создаваемой винтом, изменение угла наклона может привести к изменению скорости судна. Таким образом, пропеллер с регулируемым шагом полезен для изменения скорости судна без изменения скорости или оборотов главного двигателя. Но почему мы ориентируемся на это преимущество? Что произойдет, если нам понадобится уменьшить обороты двигателя, чтобы уменьшить скорость корабля? Ну, многие корабли имеют систему дизельного генератора с приводом от вала. Таким образом, частота вращения вала главного двигателя контролирует выработку электроэнергии на борту. В этом случае, если скорость должна была быть уменьшена с помощью винта с фиксированным шагом, это потребовало бы уменьшения частоты вращения вала, что привело бы к уменьшению генерируемой мощности.

• По вышеупомянутой причине скорость судна может управляться непосредственно с навигационного моста. В случае винтов с фиксированным шагом, морской инженер должен быть запуган, чтобы изменить скорость корабля. Поэтому технология CPP используется для получения более быстрого отклика изменения скорости.

• Коэффициент полезного действия задних колес в случае винтов с фиксированным шагом меньше, чем у пропеллера с регулируемым шагом в заднем состоянии.

Однако использование гребного винта с регулируемым шагом для гребного винта с фиксированным шагом имеет много недостатков. Их тоже важно знать.

• Механизм регулировки шага, установленный в ступице, достаточно сложен, чтобы требовать правильной проверки через регулярные промежутки времени. Процесс установки также более сложен по сравнению с системой винтов с фиксированным шагом.

• Винты с регулируемым шагом имеют очень высокую начальную стоимость. И эта стоимость быстро увеличивается с увеличением диаметра пропеллера.

• Благодаря расположенным внутри ступицы механизмам регулировки шага длина и диаметр ступицы также высоки по сравнению с пропеллерными системами с фиксированным шагом.

В заключение, важно знать применение винтов с регулируемым шагом. Они используются на судах, которые должны работать с переменной скоростью даже при работе с постоянной мощностью. К таким судам относятся буксиры, траулеры, паромы, ледоколы и малые военные корабли, оснащенные газовыми турбинами.

К вам ..

Какие, по вашему мнению, наиболее важные особенности CPP и FPP?

Давайте узнаем в комментариях ниже.

Похожие

Комментарии