Азимутальный двигатель что это

Азимутальное подруливающее устройство — Azimuth thruster

Азимута подруливающее устройство представляет собой конфигурацию морских гребных винтов размещены в стручках , которые могут быть повернуты на любой угол горизонтального ( азимута ), что делает руля направления ненужным. Они обеспечивают лучшую маневренность кораблей, чем стационарный винт и руль направления.

Содержание

Типы азимутальных двигателей

В зависимости от расположения двигателя существует два основных варианта:

  1. Механическая трансмиссия , которая через зубчатуюпередачу соединяет двигатель внутри корабля с подвесным двигателем . Мотор может быть дизельным или дизель-электрическим . В зависимости от расположения вала механические азимутальные подруливающие устройства делятся на L-образные и Z-образные . Подруливающее устройство с L-образным приводом имеет вертикальный входной вал и горизонтальный выходной вал с одной угловой шестерней. Подруливающее устройство с Z-приводом имеет горизонтальный входной вал, вертикальный вал во вращающейся колонне и горизонтальный выходной вал с двумя угловыми шестернями.
  2. Электрическая трансмиссия , более часто называемая капсулами, где электродвигатель установлен в самой капсуле, подключенной непосредственно к гребному винту без шестерен. Электроэнергия вырабатывается бортовым двигателем, обычно дизельным или газовой турбиной . Изобретенный в 1955 году Фридрихом В. Плойгеру и Фридрих Busmann (Плойгер Unterwasserpumpen GmbH), ABB Group «s Azipod был первым продуктом с использованием этой технологии.

Самыми мощными из используемых подруливающих устройств являются четыре двигателя Rolls-Royce Mermaid мощностью 21,5 МВт, установленные на RMS Queen Mary 2 .

Механические азимутальные подруливающие устройства могут быть стационарно установленными, выдвижными или подводными. Они могут иметь гребные винты фиксированного или регулируемого шага . Стационарные подруливающие устройства используются для буксиров, паромов и судов снабжения. Выдвижные подруливающие устройства используются в качестве вспомогательной силовой установки для динамически позиционируемых судов и в качестве силовой установки для военных судов. Подводные подруливающие устройства используются в качестве движителей с динамическим позиционированием для очень больших судов, таких как полупогружные буровые установки и буровые суда .

Преимущества и недостатки

Основными преимуществами являются маневренность, электрическая эффективность, лучшее использование пространства корабля и более низкие затраты на техническое обслуживание. Судам с азимутальными подруливающими устройствами не нужны буксиры для стыковки, хотя им все равно могут потребоваться буксиры для маневрирования в труднодоступных местах.

Основным недостатком систем азимутального привода является то, что судно с азимутальным приводом маневрирует иначе, чем судно со стандартной конфигурацией винта и руля направления, что требует специальной подготовки пилотов. Еще один недостаток — увеличивают осадку корабля.

История

Английский изобретатель Фрэнсис Рональдс в 1859 году описал то, что он назвал «Руль направления движения», который объединил двигательные и рулевые механизмы лодки в одном устройстве. Винт был помещен в раму, имеющую внешний профиль, похожий на руль направления, и прикреплен к вертикальному валу, который позволял устройству вращаться в плоскости, а вращение передавалось на винт.

Современный азимутальный подруливающий двигатель с Z-образной трансмиссией был изобретен в 1950 году Джозефом Беккером, основателем компании Schottel в Германии, и продавался как пропеллер Ruderpropeller. Беккер был награжден премией Элмера А. Сперри 2004 года за изобретение. Этот тип двигателя был впервые запатентован в 1955 году компанией Pleuger .

В конце 1980-х годов ABB Group разработала подруливающее устройство Azipod с двигателем, расположенным в самом отсеке.

Источник

Что такое Azipod

Из цикла «Бесполезные знания».

Периодически выпрыгивает вопрос — Что такое азипод?
И следом второй вопрос — А чем он лучше?

Ну, давайте за азиподы.
Тем более, история появления девайса короткая, это относительно молодое изобретение, и азипод ещё не успел обрасти мифами, запутанностями биографии, и прочим, что обычно сопутсвует истории любого механизма.

Читайте также:  Как поменять топливный фильтр на дизельном двигателе

Для тех, кто следит за техническими новинками, я не расскажу ничего нового.
Рассказ будет в основном для не интересующихся.

Итак, что такое азипод?
Само слово «азипод» (по английски «Azipod»), это сокращение от AZ imuthing electric PO dded D rive, или азимутальный электрический капсулный привод.
В русском техническом языке есть синоним — винто-рулевая колонка (ВРК), или азимутальная подруливаящая колонка (АПК).
Если подходить строго, да ещё с позиций граммар-наци, то слово «азипод» по русски писать не следует. Только «azipod».
К тому же, «azipod», это зарегистрированная торговая марка, но с этой маркой получилась та же история, как с ксероксом. Неважно, кто произвёл копировальный аппарат, все они ксероксы.
Но я не граммар-наци, на строгости «начхать и забыть», поэтому буду писать по русски — азипод. ( На самом деле — лень переключаться на английский ).

Для чего он?
Это просто один из разновидностей судового движителя.

История происхождения.
Поскольку азипод имеет в своём определении слово «электрический», то это уже как-бы намекает на то, что суда, на которые устанавливают азиподы, можно отнести к дизель-электроходам.

Дизель-электрическая схема привода движения судна имеет ряд преимуществ перед так называемой классической схемой — двигатель-вал-винт.
Требуется меньше места для размещения дизель-генераторов, отпадает необходимость в укладке длинного гребного вала.
Но есть и свои недостатки, на них я не буду подробно останавливаться.
Скажу только об одном, наверное, самом главном.
Это потери при двойном превращении энергии, сначала из механической в электрическую, а потом снова в механическую.
Но для некоторых судов это не столь критично, ибо требуется частая смена режимов нагрузки гребной установки, повышение маневровых качеств, и т.п.
И поэтому дизель-электрические схемы устанавливали в основном на суда специального назначения, или на суда , которые работают в особых условиях.
Это ледоколы, сухогрузы ледового плавания, буксиры, паромы.

Например, в средней части судна расположено машинное отделение с дизель-генераторами, оттуда по силовым кабелям поступает электричество к приводным электромоторам, которые могут располагаться в корме. А вот дальше уже интереснее. Сами приводы на винт.

Способов передачи энергии на винт несколько.
И один из тот же, классический. Гребной винт, пусть и укороченный, но с дейдвудом.
Винтов и валов может быть и один, и два, и три.

Существовали и существуют прообразы азиподов, это Z-привод.
Назван он так потому, что напоминает букву Z, если смотреть сбоку.
Винтовая колонка может вращаться на 360 градусов.

Передача Z-привода была изобретена в 1950 году Джозефом Беккером, основателем Schottel, и использовалась в первых азимутальных двигателях, созданных Schottel GmbH в Германии в 1960-х годах под торговой маркой Schottel и называлась Rudderpropeller с тех пор. Джозеф Беккер был удостоен премии Элмера А. Сперри за это изобретение в качестве важного вклада в улучшение перевозок по всему миру.( https://en.wikipedia.org/wiki/Z-drive )

L-привод.
Тоже азимутальная установка.
Тоже вращение на 360 градусов.

Традиционная дизель-электрическая схема привода движения на месте тоже не стояла, развивалась себе потихоньку, и доразвилась до выпуска в 80х годах ледоколов с электродвигателями переменного тока и до привода с частотным преобразователем (циклоконвертер).

В 1987 году Финский национальный совет судоходства предложил корпорации ABB Group и судостроительной компании Masa-Yards немного посотрудничать и создать ещё чего нибудь новенькое в области судовых электроприводов. А если не получится новенькое, то хотя бы старенькое улучшить.
Опыта у обоих компаний, получивших такое предложения, было хоть отбавляй — переменный ток и циклоконвертеры — это тоже они.
Взялись они за работу по проектированию новенького в 1989 году.
Мудрить особо не стали, взяли старенькое. Уже известные азимутальные приводы.
Изучили слабыее места, а ими, этими местами, оказались все эти передаточные валы, угловые шестерни.
И тогда инженерам компаний под кепку пришла мысль, выкинуть все эти промежуточные звенья, а сам электродвигатель, который и крутит винт, поместить в гондолу. Пусть крутит напрямую, без всяких посредников.

Читайте также:  Что будет если залить олифу в двигатель

И через год первый блок электропривода нового образца был готов. Тогда то он и получил название «азипод».
Мощность блока была 1,5 МВт.
Для натурных испытаний его установили на служебное судно навигационных путей «SEILI».
Само судно было построено в 1979 году в Финляндии.

И результаты судно с новым приводом показало просто превосходные.
Увеличилась скорость, причём прилично.
А второй результат — работа судна в режиме «задний ход».
При движении задним ходом судно успешно справлялось с плаванием во льдах.
Позже этот результат и лёг в основу проекта судов обратного хода.
( Суда обратного хода или суда двойного действия предназначены для работы в ледовых условиях.
По тонкому льду, или по чистой воде судно идёт как полагается, носом вперёд.
Но в тяжёлых льдах судно уже движется кормой вперёд. Корма выполняет роль «носа» ледокола.
Первое судно двойного действия в мире, это танкер-афрамакс «TEMPERA» финской компании Neste.
Дедвейт танкера — 106 034 т.
Он был построен в 2002 году на верфи Sumitomo Heavy Industries Ltd. , Йокосука , Япония.

Темпера работает ледоколом. Движение кормой вперёд.

Всего было построено два таких судна, «Tempera» и «Mastera».
На них были установлены азиподы мощностью 16 Мвт. Винты фиксируемого шага диаметром 7,8 м.
Азиподы крутили винты с частотой 86 об/мин.

В процессе эксплатации оказалось, что суда получились даже лучше, чем задумывалось.
Высокая манёвренность, экономичность(расход топлива составил всего 56 тонн в сутки в грузу, и 40 тонн в сутки в балластном пробеге).
Толщина пробиваемого льда — 1м.

Суда использовались для перевозки сырой нефти из порта Приморск, Россия на Финляндию круглогодично.
Зимой помощь ледоколов им не требовалась.
Иногда они сами выступали в роли ледоколов помогая более мелким судам во льдах.

Примерная стоимость одного такого танкера — 70 миллионов евро. )

«SEILI» отработала со своим азиподом до 2000 года, а после пошло на модернизацию, где получила новую силовую установку.
А первый азипод был снят, и передан в качестве музейного экспоната в музей Forum Marinum в Турку , Финляндия.

Как уже говорилось, результаты испытаний были отличные, и руки инженеров потянулись уже к большим пароходам.
Как они уговорили судовладельца, то мне неизвестно, но для своих бесчеловечных опытов маньяки получили целых два больших парохода, танкеры Uikku и Lunni.
На них были установлены азиподы в 1993 и 1994 году соответственно.
А может владельцы сами пришли к маньякам. так бывает.

Танкер Uikku.
Да, фирменные цвета намекают, перед нами судно финской компании Neste.

История подопытных.
Эти серия пароходов была построена в Германии. Всего в серии было построено 4 танкера.
Танкеры ледового класса, и названы в честь птичек.
Да-да, птиц, живущих на территории Финляндии.

Танкер Lunni (Топорок) был сдан заказчику в 1976 году, а танкер Uikku (Поганка или Чомга) в 1977 году.
На надстройках этих судов были изображены силуэты птиц, в честь которых пароходы и получили свои имена.
Силуэт поганки на надстройке танкера Uikku — весьма увеличительно.

Читайте также:  Чем заделать трещину в блоке двигателя камаз

Первоначально серия судов использовалась для круглогодичной навигации по перевозке нефтепродуктов в Балтийском море. На судах были установлены по два двигателя MaK 12M551AK (2 × 5737 кВт), валогенераторы и винты регулируемого шага. Мощность двух двигателей была избыточна, и даже при движении во льдах, двигатели были нагружены всего на 50-75 % от полноых мощностей. При движении на чистой воде, один двигатель обычно отключали и ходили на одном.
Ещё необходимо добавить, что танкеры были весьма передовые для того времени. Там была смонтирована воздушно-пузырьковая система на корпусе для уменьшения трения о воду и лёд.
Также у судов были двойные корпуса, соответствовали нормам IMCO в отношении отдельных балластных танков, хотя тогда они считались только рекомендациями.

При модернизации этих двух танкеров с судов была полностью демонтирована силовая установка, включая валы, редуктор и валогенераторы.
Вместо этого были установлены азиподы мощностью 11,4 МВт.
Последующие испытания показали преимущества азиподов вместо традиционных приводов.
Ожидаемо увеличилась скорость, с 14,5 до 17 узлов.

Но самое главное преимущество проявилось при плавании во льдах.
Улучшилась манёвренность, а также движение задним ходом.

Пример разворота во льдах.

Также улучшились и ледокольные качества судов.
Последнее было не маловажно, ибо суда были зафрахтованы для работы в Северном Ледовитом океане.

Как бы ни было, эти два танкера стали первыми торговыми судами, на которых были установлены азиподы.

Не знаю, интересно, или нет, просто добавлю.
в 2003 году эти два судна были проданы Мурманскому морскому пароходству, получили название «Варзуга» и «Индига»,и сейчас продолжают свою работу на Севморпути.

Чуть не забыл, эти первые азиподы имели кормовое расположение винта, то есть они были толкающими. Следующие азиподы уже получили носовое расположение винта, то есть они стали тянущими. Ну, как пропеллеры на самолёте.

А работает он просто.

Приводной двигатель, который крутит винт, установлен в гондоле.

Гондола с двигателем может вращаться вокруг своей оси на 360 градусов.

И в зависимости от того, куда на данный момент повёрнута гондола, судно и начнёт движение в сторону разворота.

Обычный судовой руль ограничен в перекладке «лево-право», 35 градусов на каждый борт.

А азипод не ограничен, поэтому манёвры можно совершать без особых оглядок на те, или иные ограничения.

Азипод пошёл в массы.
Несмотря на то, что азиподы изначально планировались к установке на судах ледового плавания, наибольшее применение он получил на круизных пароходах.
Операторы круизных линий быстро оценили новшество.
Первый круизник, оснащённый азиподами стал «Carnival Elation», (первое имя — Elation)

Судно было построено в 1998 году.

Ну, а дальше . понеслось, и большинство круизных лайнеров сейчас ходят на азиподах.

Выбор оправдан.
Компактное размещение машинного отеделения, уменьшение шума и вибрации, улучшенная манёвренность ( в который уже раз).

Проблемы в эксплуатации.
Первые азиподы имели проблемы с подшипниками. Подшипники стояли такие, что для замены или ремонта подшипников требовалось докование судна.
У последней модификации азиподов Х конструкция устроена так, что подшипники ремонтируются, или заменяются на судне, которое остаётся на плаву.

Про размеры и модификации писать не буду. Я в общем.

Вот, примерно так.
Я уже писал о том, что давно-давно, не помню где, читал статью об азиподах, где говорилось, что,да. игрушка хорошая, но перспектив не имеет.
Однако жизнь показала обратное.

А теперь, немного картинок и кино.

Различие в компоновке.
Вверху — классика.
Внизу — азипод.
Много лишних деталей у классики.

Источник

Adblock
detector