Зачем использовать гребной винт регулируемого шага на судах?
Корабли используют Винт регулируемого шага в первую очередь потому, что он позволяет регулировать угол наклона лопастей, в то время как гребной вал продолжает вращаться с постоянной скоростью, что позволяет судну изменять величину и направление тяги без изменения оборотов двигателя или использования реверсивного редуктора. Эта единственная возможность открывает одновременно три преимущества, которые не может обеспечить гребной винт с фиксированным шагом: оптимизированная тяговая эффективность в широком диапазоне рабочих скоростей и условий нагрузки, точное управление маневрированием на низкой скорости без остановки главного двигателя и возможность запускать главный двигатель на оптимальных оборотах независимо от скорости корабля или требуемой тяги.
Гребной винт с регулируемым шагом не является правильным выбором для каждого судна: его более высокая первоначальная стоимость, большая механическая сложность и требования к обслуживанию гидравлической системы означают, что многие односкоростные коммерческие суда лучше обслуживаются гребным винтом с фиксированным шагом. Но для судов, которые работают в широком диапазоне скоростей, нагрузок или рабочих циклов — паромов, судов ро-ро, морских судов снабжения, военно-морских кораблей, рыболовных траулеров, земснарядов и ледоходных судов — эксплуатационные преимущества CPP последовательно оправдывают надбавку к стоимости в течение срока службы установки. Целью данной статьи является точное понимание того, в чем заключаются эти преимущества, как они приносят измеримую эксплуатационную выгоду и какие типы судов получают от них наибольшую выгоду.
Ступица гребного винта с регулируемым шагом содержит гидравлический сервомеханизм, который вращает каждую лопасть гребного винта вокруг своей продольной оси, изменяя угол наклона - угол, под которым лопасть касается воды - от максимального переднего шага через нулевой шаг (нейтральный, не создающий тяги) до максимального шага назад (обратная тяга). Эта регулировка шага достигается, пока гребной вал продолжает вращаться, обычно с постоянной частотой вращения, заданной основной рабочей точкой двигателя.
Подача гидравлического масла для сервопривода управления шагом осуществляется через полый карданный вал от гидравлической силовой установки (HPU) в машинном отделении, управляемой либо вручную с помощью команд рычага мостика, либо автоматически с помощью встроенной системы управления шагом и частотой вращения. Обратная связь по положению угла наклона обеспечивается линейным датчиком или поворотным энкодером во ступице, подтверждая соответствие фактического угла лопасти заданному положению.
Определяющей эксплуатационной характеристикой установки CPP является то, что тяга контролируется в первую очередь путем регулировки шага, а не путем изменения частоты вращения вала. В комбинированной системе управления шагом и частотой вращения, стандартной для большинства современных судов, оборудованных CPP, алгоритм управления одновременно оптимизирует как шаг, так и частоту вращения для достижения заданной тяги при максимальной топливной эффективности. При низких требованиях к тяге (медленный переход, удержание позиции) алгоритм уменьшает шаг и частоту вращения, чтобы оставаться на расчетной кривой эффективности воздушного винта. При полном опережении шаг и частота вращения достигают проектного максимума.
Этот комбинированный подход к управлению обычно обеспечивает Улучшение расхода топлива от 3 до 8% над системой фиксированного шага с эквивалентной тягой, работающей в том же диапазоне скоростей и условий нагрузки (источник: MARIN CPP vs FPP Propulsion Efficiency Study, 2018). Фактическая экономия зависит от изменчивости рабочего профиля: суда с сильно меняющимися рабочими циклами выигрывают больше всего, тогда как суда, которые почти все время работают на одной скорости, выигрывают меньше всего.
Наиболее значимым с эксплуатационной точки зрения преимуществом CPP для многих типов судов является возможность быстрого и точного управления тягой на малой скорости без остановки или реверса главного двигателя. В установке гребного винта с фиксированным шагом реверс судна требует либо изменения направления вращения гребного вала (что требует остановки, реверса и перезапуска двигателя, либо требует дорогостоящего реверсивного редуктора), либо принятия значительной задержки между командой тяги и реакцией на тягу. CPP обеспечивает реверс тяги, просто перемещая шаг лопастей вперед-назад — маневр, который требует от 10 до 30 секунд в зависимости от конструкции системы, при этом вал продолжает вращаться в том же направлении.
Временная задержка между командой рулевого управления и достижением полной противодействующей тяги является критическим параметром безопасности при маневрировании в порту, стыковке и аварийной остановке. Классификационное общество и правила ИМО по маневренности судов (IMO MSC.137(76), Стандарты маневренности судов, 2002 г.) определяют минимальные критерии эффективности тормозного пути и возможности поворота, на оба из которых сильно влияют скорость и величина реакции тяги движителя.
Установка CPP обеспечивает немедленное пропорциональное управление тягой от полного вперед до полного назад без переходного режима частоты вращения двигателя при реверсе FPP. Для пассажирского парома ро-ро, приближающегося к причалу со скоростью 6 узлов и нуждающегося в остановке в пределах 200 метров, возможность применить полную тягу назад в течение 15 секунд после команды по сравнению с 45–90 секундами, которые обычно требуются для установки FPP для достижения полного реверса, является непосредственно измеримым улучшением запаса безопасности.
При установке гребного винта с фиксированным шагом частота вращения вала должна изменяться для управления скоростью судна, а это означает, что главный двигатель должен работать в широком диапазоне оборотов, в том числе на низких оборотах, когда дизельные двигатели термически и механически неэффективны, а также в условиях частичной нагрузки, когда расход топлива на единицу выходной мощности (удельный расход топлива на тормозах, BSFC) значительно выше, чем в расчетной рабочей точке.
Установка CPP устраняет это ограничение: главный двигатель работает с постоянными оборотами (или в узком диапазоне оптимальных оборотов), а скорость и тяга контролируются путем регулировки шага лопастей. Это позволяет двигателю работать непрерывно в точке минимального BSFC или вблизи нее. Для четырехтактного среднеоборотного дизеля с типичным BSFC 185 г/кВтч в расчетной точке увеличивается до 210–230 г/кВтч при нагрузке 50 %. (источник: Руководство по эксплуатации двигателя MAN Energy Solutions, 2022 г.), экономия топлива при поддержании проектной работы по сравнению с частой работой с частичной нагрузкой составляет от 12 до 25 % в час работы с нерасчетной нагрузкой. При годовом графике работы парома с 8-12 отправлениями в день эта экономия существенна.
Суда с валогенераторами, которые используют гребной вал для выработки бортовой электроэнергии, получают дополнительную выгоду от работы с постоянной частотой вращения, обеспечиваемой CPP. Валогенератор вырабатывает мощность с частотой, пропорциональной числу оборотов вала; Чтобы выходная мощность генератора использовалась непосредственно в электрической шине судна без преобразователя частоты, частота вращения вала должна быть точно постоянной. Установки CPP являются передовой технологией для валогенераторных систем на судах переменной грузоподъемности. , поскольку только CPP обеспечивает постоянную частоту вращения вала при изменении скорости судна. Корабль может одновременно оптимизировать движение и эффективно генерировать бортовую электроэнергию с помощью одного и того же двигателя, устраняя или уменьшая необходимость во вспомогательных дизель-генераторах и связанных с ними затратах на топливо и техническое обслуживание.
Системы CPP являются стандартным выбором в комбинированных силовых установках, таких как CODAG (комбинированный дизель и газовая турбина), CODAD (комбинированный дизель и дизель) и CODOG (комбинированный дизель или газовая турбина). В этих конструкциях несколько первичных двигателей разных типов объединены через коробку передач для привода одного карданного вала. Различные двигатели имеют разные оптимальные диапазоны оборотов, а CPP позволяет устанавливать частоту вращения вала на выходной скорости коробки передач, которая лучше всего подходит для комбинации двигателей, работающих в любой момент времени, в то время как регулировка шага контролирует фактическую создаваемую тягу. Без CPP механическая и термодинамическая оптимизация комбинированных двигательных установок была бы серьезно ограничена.
Для судов с сильно меняющимися рабочими профилями (различная грузовая нагрузка, сезонные требования к скорости, различное сопротивление течению и погодным условиям или несколько режимов работы, таких как транзит, дноуглубительные работы и позиционирование) CPP последовательно обеспечивает более высокую топливную эффективность, чем альтернатива с фиксированным шагом, поскольку он поддерживает гребной винт на расчетной точке эффективности или вблизи нее во всем диапазоне условий эксплуатации.
КПД гребного винта наиболее высок, когда он работает с расчетным коэффициентом опережения (J = Va / nD, где Va — скорость продвижения, n — скорость вращения, а D — диаметр). Для гребного винта с фиксированным шагом только одна комбинация скорости и числа оборотов достигает расчетного значения J - в любой другой рабочей точке гребной винт выходит за рамки расчетного и эффективность снижается. CPP поддерживает расчетное значение J в диапазоне рабочих условий, регулируя шаг, чтобы компенсировать изменения скорости судна, сопротивления или числа оборотов, поддерживая работу гребного винта в области с самым высоким КПД.
Сравнение практической эффективности по результатам модельных испытаний MARIN и полномасштабных ходовых испытаний показывает, что установки CPP на паромах и морских судах снабжения с сильно меняющимися рабочими циклами демонстрируют КПД гребных винтов на открытой воде от 62 до 70% во всем рабочем диапазоне , по сравнению с 55–65% для эквивалентных установок FPP в непроектных условиях эксплуатации. Разрыв увеличивается по мере того, как операционные профили становятся все более изменчивыми (источник: Отчет MARIN Propulsion Research Report, 2020).
Пассажирский паром ближнего маршрута, работающий со скоростью от 8 до 18 узлов в зависимости от трафика, погоды и графика движения, представляет собой полезный пример из реальной жизни. На пониженной скорости (от 8 до 12 узлов) гребной винт фиксированного шага, рассчитанный на 18 узлов, будет иметь значительно больший наклон для более низкой скорости, что приведет к снижению эффективности и чрезмерной загрузке гребного винта. CPP в том же сценарии уменьшает тангаж, чтобы соответствовать более низкой скорости, сохраняя эффективность, близкую к проектной, и снижая расход топлива на морскую милю примерно на от 8 до 15% в рабочей точке пониженной скорости. Для парома, потребляющего 800 литров топлива в час на полной скорости, экономия в 10 % при 50 % часов работы составляет примерно 1460 литров в сутки в предотвращении расхода топлива - 0,80 доллара США за литр, более 425 000 долларов США в год на одно судно.
В винтовой установке фиксированного шага с приводом от среднеоборотного или высокооборотного дизеля для достижения задней тяги требуется либо остановка и повторный запуск двигателя в обратном направлении вращения (практично только для двухтактных тихоходных двигателей), либо использование реверсивного редуктора, способного переключать направление вращения вала. Реверсивные редукторы размера, необходимого для крупных коммерческих судов, сложны, дороги и представляют собой серьезную потенциальную точку отказа в двигательной установке.
CPP полностью устраняет необходимость в реверсивной коробке передач: вал вращается только в одном направлении, приводимый в движение двигателем через простой редуктор с фиксированным передаточным числом, а все управление тягой вперед/назад осуществляется за счет регулировки шага лопастей. Такое упрощение снижает стоимость коробки передач, уменьшает ее вес и объем в машинном отделении, а также устраняет необходимость технического обслуживания сложного реверсивного механизма. Для среднеоборотных дизельных установок мощностью от 3000 до 15 000 кВт отказ от реверсивного редуктора позволяет сэкономить от 200 000 до 800 000 долларов США на первоначальных капитальных затратах. , что частично компенсирует дополнительную стоимость механизма ступицы CPP по сравнению с альтернативой с фиксированным шагом.
При нахождении ЦПД в нулевом (нейтральном) положении главный двигатель можно запустить, прогреть и довести до рабочих оборотов без тяговой нагрузки на вал. Это значительно проще и быстрее, чем процедура для судна FPP, где вал должен быть заблокирован или отключен от двигателя во время запуска. Это также означает, что двигатель всегда имеет рабочую температуру и обороты до того, как потребуется тяга, что увеличивает срок службы двигателя и его надежность при частом маневрировании.
Суда, работающие во льдах — ледоколы, суда снабжения, арктические исследовательские суда и зимние паромы на Балтике — сталкиваются с условиями, когда нагрузка на гребной винт меняется резко и непредсказуемо, когда судно сталкивается с льдинами, торосами и сплоченным льдом различной толщины и прочности. Гребной винт фиксированного шага, оптимизированный для работы на открытой воде, сильно отклоняется от конструкции в ледовых условиях, и двигательная установка должна поглощать кратковременные перегрузки, когда гребной винт ударяется о лед, не останавливаясь и не повреждая двигатель.
CPP в ледовых условиях можно отключить (уменьшить шаг до нуля) при увеличении ледяной нагрузки, что снижает потребность в крутящем моменте двигателя и предотвращает остановку двигателя или перегрузку. Когда ледяное препятствие устраняется, шаг немедленно восстанавливается для поддержания прогресса. Такое динамическое управление шагом позволяет двигателю поддерживать постоянные обороты даже в условиях ледяных переходных процессов, которые могут привести к остановке или перегрузке установки FPP, обеспечивая значительно лучшая средняя скорость по льду и значительно меньший риск повреждения двигательной установки из-за скачков нагрузки, вызванных льдом.
Финско-шведские правила ледового класса (FSICR) и требования Полярного кодекса ИМО для движения в ледовых условиях признают преимущества систем CPP в управлении ледовыми нагрузками. Способность CPP к динамическому уменьшению шага учитывается в расчетах структурных нагрузок при проектировании лопастей гребного винта на судах ледового класса, что позволяет использовать более легкие конструкции лопастей, чем потребовались бы для FPP, подвергающегося тем же ледовым переходным процессам, но без возможности снижения нагрузки (источник: Финское агентство транспорта и связи, Финско-шведские правила ледового класса, 2017).
Системы динамического позиционирования (DP) поддерживают положение и курс судна без постановки на якорь, используя тягу гребных винтов и подруливающих устройств для противодействия силе ветра, течения и волн. Операции DP требуют непрерывного, быстрого и точного регулирования реактивной тяги от нуля до полного вперед и во всех направлениях - возможность, которую гребные винты CPP с валом обеспечивают более эффективно, чем альтернативы с фиксированным шагом в той же конфигурации.
В операциях DP CPP позволяет воздушному винту реагировать на команды управления тягой контроллера DP со скоростью и точностью, требуемыми системами DP класса 2 и DP класса 3 (согласно классификации DNV DP SYSTEM). Работа CPP на постоянных оборотах означает, что изменения тяги достигаются исключительно за счет приведения в действие по тангажу, с типичным временем реакции на тангаж От 3 до 8 секунд для перемещения на полный диапазон шага - достаточно быстро, чтобы удовлетворить требования к реакции на тягу систем DP класса 2 на полупогружных аппаратах, судах-трубоукладчиках и морских буровых судах (источник: DNV-RU-OU-0102, Морской погрузочный буй, 2021).
Многие морские суда используют гибридную двигательную установку, сочетающую гребные винты CPP на главном валу для транзитной тяги и повышения эффективности с азимутальными подруливающими устройствами (азиподами или Z-образными приводами) для DP и маневрирования на малых скоростях. В этой конфигурации CPP эффективно справляется с потребностями в прямом транзите, в то время как азимутальные подруливающие устройства обеспечивают направленное управление вектором тяги, необходимое для операций DP. CPP флюгируется (устанавливается на нулевой или малый шаг) во время операций DP, чтобы минимизировать влияние сопротивления и следа на приток азимутального двигателя.
Многие современные коммерческие и правительственные суда предназначены для выполнения нескольких различных эксплуатационных функций, каждая из которых имеет разные требования к двигательной установке. CPP — это передовая технология, которая позволяет одной двигательной системе эффективно выполнять все эти функции без механической реконфигурации.
Рыболовные траулеры предъявляют два принципиально разных требования к двигательной установке: транзитная скорость (от 10 до 14 узлов, умеренная тяга при расчетной скорости) и траление (от 3 до 5 узлов, максимальная постоянная тяга для сопротивления тралу). Эти две рабочие точки требуют совершенно разных настроек шага для оптимальной эффективности. CPP позволяет оптимизировать шаг для каждого режима — высокий шаг для эффективного прохождения, уменьшенный шаг при высоких оборотах для максимального тягового усилия трала — без механических изменений. Траулеры с системами CPP стабильно демонстрируют На 10–18 % выше тяга траления при той же установленной мощности двигателя по сравнению с эквивалентными установками FPP, поскольку CPP поддерживает почти оптимальную нагрузку на гребной винт в условиях траления (источник: Исследование движения рыболовных судов MARIN, 2019).
Суда снабжения платформ и буксиры-буксиры для обработки якорей (AHTS) работают в трех различных режимах: океанский транзит со скоростью от 12 до 16 узлов, удержание станции DP рядом с платформами и буксировка якорей и цепей с помощью высокого тягового усилия. Каждый режим имеет разные требования к оптимальному шагу и скорости вращения. Судно AHTS представляет собой особенно яркий пример: тяга к кнехту требует максимального угла наклона при максимальных оборотах в минуту для максимальной тяги, в то время как DP требует возможности нулевого шага и быстрой модуляции шага, в то время как транзит требует шага, оптимизированного для транзитной скорости. CPP обеспечивает все три режима работы от одной комбинации винта и двигателя, с которой не может справиться ни одна установка FPP по всему рабочему профилю.
Надводным кораблям ВМФ требуются силовые установки, способные эффективно осуществлять патрулирование на малых скоростях (от 10 до 15 узлов), спринт на максимальной скорости (от 25 до 35 узлов для быстроходных патрульных кораблей и корветов) и бесшумные операции на малой скорости для противоминной и противолодочной борьбы. Широкий диапазон скоростей и требования к акустической сигнатуре военно-морских кораблей делают системы CPP - с их способностью поддерживать низкие обороты вала при уменьшенном шаге для бесшумных операций, одновременно обеспечивая высокую тягу при максимальном шаге и оборотах в минуту для спринта - предпочтительным выбором для большинства надводных боевых и патрульных кораблей, где системы FPP могут поставить под угрозу производительность в одной или нескольких функциях.
Решение между гребным винтом регулируемого шага и гребным винтом фиксированного шага в конечном итоге является экономическим и эксплуатационным решением. В следующей таблице приведены ключевые факторы сравнения, которые влияют на это решение по наиболее важным параметрам:
| Фактор | Винт регулируемого шага | Пропеллер фиксированного шага |
|---|---|---|
| Первоначальная стоимость покупки | На 20–40 % выше эквивалентного FPP | Более низкая первоначальная стоимость |
| Требования к реверсивному редуктору | Не требуется (реверс тангажа обеспечивает тягу назад) | Требуется для большинства не двухтактных двигателей. |
| Эффективность при проектной скорости | Равно или немного ниже (торможение ступицы от механизма) | Незначительно выше в расчетной точке |
| Эффективность на нерасчетных скоростях | Значительно лучше (регулировка шага сохраняет конструкцию J) | уменьшенный; нет компенсации за непроектную эксплуатацию |
| Реакция маневренной тяги | от 10 до 30 секунд for full pitch reversal at constant RPM | От 45 до 120 секунд для цикла реверса двигателя |
| Гибкость работы двигателя | Работа на постоянных оборотах на всех скоростях и нагрузках. | Число оборотов в минуту должно меняться в зависимости от скорости; нерасчетная работа двигателя |
| Совместимость валогенератора | Идеально (постоянная частота вращения обеспечивает прямую генерацию вала) | Трудно; требуется преобразователь частоты для регулирования частоты вращения |
| Сложность обслуживания | Высшее (гидравлическая система, механизм шага, уплотнения) | Проще (без ступичного механизма и гидравлической системы) |
| Перетаскивание концентратора | Чуть выше (корпус механизма увеличивает ступицу) | Нижнее сопротивление ступицы |
| Характеристики ледовых условий | Superior (уменьшение шага защищает двигатель от перегрузки) | Фиксированный шаг; двигатель должен выдерживать полную ледовую нагрузку |
| Лучшее соответствие приложениям | Переменный рабочий цикл, многоцелевой, высокая маневренность | Односкоростной, дальний рейс, постоянный профиль нагрузки |
Механическая сложность системы CPP, которая включает в себя механизм гидравлической ступицы, маслораспределительную коробку (коробку наружного диаметра) на валу, гидравлический силовой агрегат (HPU), систему управления шагом и датчики обратной связи, предъявляет требования к техническому обслуживанию, которых нет в установке FPP. Понимание этих требований важно для операторов, оценивающих, оправдывают ли эксплуатационные преимущества CPP затраты на техническое обслуживание в течение жизненного цикла.
| Компонент | Деятельность по техническому обслуживанию | Типичный интервал |
|---|---|---|
| Уплотнения ступичного механизма | Проверьте наличие утечек гидравлического масла; замени, если плачешь | Ежегодная доковая инспекция; заменить при 5-летнем доковании |
| Коробка ОД (маслораспределитель) | Осмотрите уплотнения и подшипники; проверьте наличие внешних утечек | Годовой; капитальный ремонт при 10-летнем обновлении класса |
| Гидравлическая силовая установка (ГНУ) | Анализ гидравлического масла; замена фильтра; состояние насоса | Каждые 2000 часов работы; замена масла каждые 4000 часов |
| Датчик обратной связи по тангажу | Проверка калибровки и проверка сигнала | Годовой; выполните повторную калибровку, если наблюдается дрейф показания тангажа |
| Ладони лезвия и штифты | Проверить на предмет износа и коррозии; проверить крутящий момент на | При каждом доковании (обычно 5 лет) |
| Заливка масла в ступицу | Проверьте уровень и состояние масла; пополните или замените по мере необходимости | Годовой; менять при каждом доковании |
| Система управления (ПЛК/ЭБУ) | Функциональный тест всего диапазона шага; проверка аварийного контроля; | Ежегодный; после любой неисправности системы управления |
Дополнительные затраты на техническое обслуживание системы CPP по сравнению с FPP - оцениваются в От 8 000 до 25 000 долларов США в год за среднее коммерческое судно. в зависимости от размера системы и графика интервалов технического обслуживания - следует сопоставлять с экономией топлива, эксплуатационной гибкостью и избежанием обслуживания реверсивной коробки передач, которое обеспечивает CPP. Для большинства судов переменной грузоподъемности чистая стоимость жизненного цикла CPP остается более выгодной по сравнению с альтернативой FPP, когда все факторы должным образом учтены в течение срока службы судна от 20 до 25 лет (источник: DNV GL Ship Propulsion Systems Lifecycle Cost Analysis, 2021).
Практическая ценность Винт регулируемого шага является наибольшим для типов судов, где рабочий профиль является переменным, где требования к маневренности высоки или где несколько различных режимов работы должны эффективно обслуживаться одной двигательной системой. В следующем кратком описании применения указаны типы судов, на которых применение CPP является наиболее распространенным, и объясняется конкретная причина предпочтения CPP в каждом случае:
| Тип судна | Основное преимущество CPP | Уровень внедрения CPP |
|---|---|---|
| Паромы ро-ро и ро-пакс | Быстрое реверсирование тяги для частого маневрирования по левому борту; | Очень высокий |
| Суда снабжения платформ (ПСВ) | Многорежимная работа: транзит, ДП и обработка грузов; | Очень высокий |
| Буксир для подачи якорей (AHTS) | Максимальное тяговое усилие при полном шаге; быстрая модуляция высоты тона | Доминантный |
| Рыболовные траулеры и неводы | Оптимизация тяги трала на низкой скорости; эффективный транзит в | Высокая (суда свыше 800 кВт) |
| Земснаряды (ТШД и фрезерный всасывающий) | Точное тихоскоростное маневрирование; эффективный транзит | Высокий |
| Военные корветы и патрульные корабли | совместимость CODAG/CODOG; широкий диапазон скоростей; акустический | Высокий for larger vessels |
| Ледоколы и ледоходы | Динамическое уменьшение шага для управления ледовой нагрузкой; двигатель | Очень высокий |
| Круизные лайнеры и большие паромы | Экономия топлива в диапазоне скоростей порт-транзит-крейсер; | Умеренный (конкурирует с приводами подов) |
| Балкеры и танкеры (дедвейтом >50 000 тонн) | Минимальное преимущество; FPP обычно предпочтительнее для | Низкий |
Картина последовательна: применение CPP является самым высоким там, где эксплуатационный профиль судна требует гибкости управления тягой, быстрого маневрирования или эффективной работы в широком диапазоне скоростей и условий нагрузки. Для судов категории балкеров и крупных танкеров, где рабочий профиль по существу представляет собой единую транзитную скорость в загруженном и балластном состоянии с нечастыми заходами в порт, более простой и менее дорогой гребной винт с фиксированным шагом остается доминирующим выбором, поскольку преимущества CPP не оправдывают его стоимость в этих применениях с низкой изменчивостью.
Технология винтов регулируемого шага продолжает развиваться, и несколько разработок расширяют ее характеристики и диапазон применения:
Современные системы управления CPP включают карты расхода топлива двигателя и данные о сопротивлении судна в режиме реального времени для расчета оптимальной комбинации шага и частоты вращения для текущих условий эксплуатации, вместо того, чтобы полагаться на фиксированные графики шага и частоты вращения, запрограммированные при вводе в эксплуатацию. Эти системы управления с прогнозированием модели постоянно оптимизируют рабочую точку силовой установки и продемонстрировали дополнительную экономию топлива. На 2–5 % выше обычного комбинированного управления шагом и частотой вращения в исследованиях по проверке ходовых испытаний (источник: Исследование комплексного управления движением MARIN, 2022 г.). По мере улучшения бортовой вычислительной мощности и интеграции датчиков возможности оптимизации топлива будут продолжать развиваться.
Датчики гидравлического давления, датчики обратной связи по положению тангажа и мониторинг вибрации на ступицах CPP все чаще интегрируются с системами мониторинга состояния судна, которые анализируют данные о движении в режиме реального времени. Аномалии в характеристиках гидравлического давления, времени срабатывания по тангажу или спектре вибрации ступицы можно обнаружить за несколько недель до того, как они перерастут в неисправности, что позволяет планировать техническое обслуживание во время плановых заходов в порт, а не в экстренную стыковку. Такая возможность прогнозного обслуживания постепенно снижает риск незапланированных простоев, который исторически считался недостатком систем CPP по сравнению с более простыми установками FPP.
Гибридные силовые установки, сочетающие дизель-электрическую генерацию с аккумуляторным накоплением энергии, интегрируются с гребными винтами CPP на паромах и морских судах. Характеристика постоянной частоты вращения систем CPP делает их хорошо подходящими для привода от электродвигателя, который также работает наиболее эффективно при постоянной скорости. Гибридные системы аккумуляторной батареи и CPP позволяют отключать главный двигатель во время маневрирования в порту и коротких проходов, при этом энергия аккумулятора приводит CPP в оптимальный шаг для требуемой тяги, обеспечивая работу порта с нулевым уровнем выбросов, не жертвуя при этом гибкостью движения, что делает системы CPP незаменимыми в эксплуатации на этих типах судов.
Свяжитесь с нами прямо сейчас!