Крыльчатый движитель Фойта-Шнайдера
Содержание
История
Aвстрийский инженер и изобретатель Эрнст Лео Шнайдер (нем. Ernst Leo Schneider) изначально разработал принцип движителя для гидроэлектрической турбины. В 1926 году Шнайдер случайно познакомился в поезде с сотрудником дочерней компании Voith, располагавшейся в Санкт-Пельтене. Новый знакомый заинтересовался изобретением, и турбина была исследована инженерами Voith. В ходе тестирования было обнаружено, что хотя турбина Шнайдера была не более эффективна, чем аналогичные устройства, использующие другие принципы работы, но она могла менять направление проходящего через нее потока воды. Управляя ориентацией лопастей, новое оборудование можно было использовать как комбинированный судовой движитель и рулевое устройство.
В 1928 году прототип VSP был установлен на 60-сильный моторный катер под названием Torqueo (в переводе с латинского: «я вращаюсь»). Испытания проводились на Боденском озере. К 1931 году VSP был установлен на нескольких новых судах на Боденском озере, которыми управляли Государственные железные дороги Германии. Первым таким судном, на котором использовался движитель Фойта-Шнайдера, был экскурсионный катер Kempten.
Первым британским судном, на котором использовались движители типа VSP, был паром MV Lymington на острове Уайт, спущенный на воду в 1938 году.
К концу 1930-х годов по всему миру около 80 кораблей были оснащены VSP, включая недостроенный немецкий авианосец Graf Zeppelin (две вспомогательные двигательные установки в носовой части) и японское кабельное судно Toyo-maru (один вспомогательный маневровый двигатель).
Конструкция
Крыльчатый движитель Фойта-Шнайдера представляет собою конструктивное устройство, состоящее из горизонтально вращающегося цилиндра с вертикально расположенными на нем 6—8 лопастями мечевидной, обтекаемой формы, поворачивающимися вокруг своих осей маятниковым рычагом, управляемым из рулевой рубки.
При вращении диска на лопастях, как на крыле, возникает подъемная сила, составляющая которой создает упорное давление. При повороте лопастей изменяется величина упора и его направление, что дает возможность варьировать направление движения судна без помощи руля (на судне с этим движителем руль не устанавливается), а также величину упора движителя от «Полного вперед» до «Полного назад» или останавливать судно, не изменяя скорости и направления вращения (без реверса) главной силовой установки.
В отличие от азимутального подруливающего устройства (где обычный гребной винт может быть повернут вокруг вертикальной оси для изменения направления его тяги, что позволяет управлять судном без использования руля), в движителе Фойта-Шнайдера поворачиваются лопасти. В морских условиях это обеспечивает привод, который может быть направлен в любом направлении и, таким образом, устраняет необходимость в руле. Он высокоэффективен и обеспечивает почти мгновенную смену направления. Эти приводы становятся все более распространенными на рабочих судах, таких как пожарные катера и буксиры, где требуется исключительная маневренность.
Азимутальные подруливающие устройства и сопла Корта (англ. Ducted propeller) имеют как преимущества, так и недостатки по сравнению с VSP. Например, азимутальный двигатель менее эффективен при создании тяги и в управлении, но несколько дешевле. Выбор делается на основе технических требований к производительности. VSP часто оснащаются специальной защитой, которая действует как сопло на низких скоростях, и защищает лопасти от ударов о препятствия.
Большим преимуществом VSP является низкая акустическая заметность, которая достигается за счет того, что эти движители практически не подвержены кавитации. Причина заключается в том, что лопасти VSP вращаются не с такими высокими скоростями, как лопасти обычного гребного винта.
К недостаткам VSP следует отнести тот факт, что при почти одинаковом к.п.д. движители с обычным гребным винтом обладают более простой конструкцией. К тому же, выступающие лопасти VSP часто ломаются.
Применение
В последнее время движитель Фойта-Шнайдера находит все более широкое применение, обеспечивая судам хорошую маневренность, позволяющую им свободно работать в узкостях.
Гражданские суда
VSP чаще всего используется на пожарных судах, буксирах и паромах.
Например, три парома (John Burns, Ernest Bevin, и James Newman), используемые в настоящее время оператором «Вулвичский паром» (англ. Woolwich Ferry)[3], оснащены VSP. Паромы были построены в 1963 году Caledon Shipbuilding & Engineering Company и оснащены двумя VSP (один на носу и второй на корме) для обеспечения лучшей маневренности.
Военно-морской флот
В военно-морском флоте VSP применяется на кораблях, для которых маневренность и низкая акустическая заметность являются основными требованиями.
Ряд немецких катеров-тральщиков типа Raumboot были оснащены VSP. Первым из них был R8, построенный в 1929 году.
Два немецких тральщика типа M M-1 и M-2 были оснащены VSP.
В 1990-х годах ВМС США было построено двенадцать тральщиков типа Osprey, оснащенных VSP. После выведения из эксплуатации, часть из них были проданы иностранным военно-морским силам и до сих пор находятся на вооружении.
В ВМС Франции в настоящее время эксплуатируются шестнадцать буксиров типа RPC12 (фр. Remorqueurs Portuaires et Côtiers de 12 tonnes de traction au point fixe), которые в качестве основного движителя используют VSP.
Авиация
Проекты использования движителя Фойта-Шнайдера для обеспечения подъемной силы на летательных аппаратах не продвинулись дальше экспериментов с опытными образцами. Последние годы появились проекты по использованию VSP в качестве основной двигательной установки в беспилотных летательных аппаратах.
См. также
Примечания
- ↑ Название по ГОСТ Р ИСО 7255-2007 «Судостроение. Средства активного управления судами. Словарь»: «(судовой) крыльчатый движитель: Движительно-рулевое устройство с крыльчатым движителем, создающее упор, направление которого может изменяться в пределах от 0° до 360° вправо или влево при изменении углов установки лопастей.»
- ↑ В судостроении - сила, создаваемая гребным винтом и приводящая судно в движение.
- ↑ Вулвичский паром - это бесплатный автомобильный и пешеходный паром через реку Темзу в Восточном Лондоне, соединяющий Вулвич на южном берегу с Северным Вулвичем на северном берегу.
Литература и источники информации
Литература
- К.Н.Чайников Общее устройство судов. — Ленинград: Судостроение, 1971. — 208 с. URL: https://flot.com/publications/books/shelf/chainikov/. — 20 000 экз.
Ссылки
- Voith Schneider Propeller(англ.)
- Servicing the giant(англ.)
- North Sea Giant Construction Umbilical Vessel{ref-en}}
- ГОСТ Р ИСО 7255-2007 Судостроение. Средства активного управления судами. Словарь.
- Ernst Schneider (Erfinder)(нем.)
- Chronology of Japanese Submarine Communication Cable Laying Vessels(англ.)
- Ducted propeller(англ.)
Галерея изображений
Схема работы движителя Фойта-Шнайдера (анимация).
Схема расположения внутренних узлов движителя Фойта-Шнайдера (анимация).
