Крыльчатый движитель Фойта-Шнайдера
Версия 15:49, 10 января 2024 | Текущая версия на 16:18, 11 января 2024 | |||
не показано 26 промежуточных версии 2 участников | ||||
Строка 1: | Строка 1: | |||
? | + | |||
? | [[Файл: | + | [[Файл:Common view.png|200px|thumbnail|right|Современный крыльчатый движитель Фойта-Шнайдера.]] | |
? | [[Файл: | + | [[Файл:Ernst Schneider.png|200px|thumbnail|right|Эрнст Лео Шнайдер (нем. ''Ernst Leo Schneider'') - [[Navy:ВМС_Австро-Венгрии|австрийский]] изобретатель, автор идеи ''VSP''.]] | |
+ | [[Файл:Torqueo big.png|200px|thumbnail|right|Моторный [[Navy:Катер|катер]] ''Torqueo'', на котором был установлен прототип движителя Фойта-Шнайдера, во время испытаний в 1928 году.]] | |||
{{AnnoWiki | {{AnnoWiki | |||
? | |content = '''Движитель Фойта | + | |content = '''Движитель Фойта-Шнайдера''' или '''Судовой крыльчатый движитель'''<ref>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.»</ref> (англ. ''Voith Schneider Propeller'' или ''VSP'') - движительно-[[Navy:Рулевое_устройство|рулевое]] устройство с полностью погружённым в среду крыльчатым движителем с циклоидальным движением лопастей, создающее упор<ref>В судостроении - сила, создаваемая [[Navy:Гребной_винт|гребным винтом]] и приводящая [[Navy:Судно|судно]] в движение.</ref>, направление которого может изменяться в пределах от 0° до 360° вправо или влево при изменении углов установки лопастей, что значительно повышает [[Navy:Маневренность|маневренность]] судна, и в состоянии почти мгновенно изменить его упор.}} | |
== История == | == История == | |||
+ | [[Navy:ВМС_Австро-Венгрии|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 [[Navy:Катер|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 [[Navy:ВМС_Германии|Германии]]. Первым таким судном, на котором использовался движитель Фойта-Шнайдера, был экскурсионный катер ''Kempten''. | ||
+ | [[Файл:VSP Toyo-maru.png|200px|thumbnail|right|Движитель Фойта-Шнайдера на [[Navy:Кабельное_судно|кабельном судне]] ''Toyo-maru'', 1938 год.]] | |||
+ | [[Файл:288px-VSPforces.jpeg|200px|thumbnail|right|Сила тяги («упор»), создаваемая лопатками ''VSP'' в водной среде.]] | |||
+ | Первым [[Navy:ВМС_Великобритании|британским]] судном, на котором использовались движители типа ''VSP'', был [[Navy:Паром|паром]] ''MV Lymington'' на [[Navy:Остров|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 [[Navy:Авианосец|авианосец]] [[Navy:Graf_Zeppelin_(1938)|''Graf Zeppelin'']] (две [[Navy:Вспомогательная_энергетическая_установка|вспомогательные двигательные установки]] в [[Navy:Нос|носовой части]]) и [[Navy:ВМС_Японии|японское]] [[Navy:Кабельное_судно|кабельное судно]] ''Toyo-maru'' (один вспомогательный маневровый двигатель). | |||
? | + | == Конструкция == | ||
+ | [[Файл:Dolphin23232.png|200px|thumbnail|right|Движения лопатки ''VSP'' в процессе работы подобно движениям плавника дельфина или крыла птицы.]] | |||
+ | [[Файл:1-north-sea-giant.jpeg|200px|thumbnail|right|Самое крупное строительное судно ''MV North Sea Giant'' оснащено пятью гигантскими ''VSP''. Мощность каждого из них составляет 3800 кВт.]] | |||
+ | [[Файл:North-sea-giant-content-image-01.jpeg|200px|thumbnail|right|Диаметр каждого ''VSP'' на судне ''MV North Sea Giant'' составляет 4,5 м, при длине лопасти в 3,6 м.]] | |||
+ | 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 [[Navy:Рубка|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 [[Navy:Азимутальное_подруливающее_устройство|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. | ||
? | + | [[Navy:Азимутальное_подруливающее_устройство|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 [[Navy:Акустическая_заметность|акустическая заметность]], которая достигается за счет того, что эти движители практически не подвержены [[Navy:Кавитация|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 == | == Применение == | |||
? | + | В последнее время движитель Фойта-Шнайдера находит все более широкое применение, обеспечивая судам хорошую маневренность, позволяющую им свободно работать в узкостях. | ||
=== Гражданские суда === | === Гражданские суда === | |||
+ | ''VSP'' чаще всего используется на [[Navy:Пожарное_судно|пожарных судах]], [[Navy:Буксир|буксирах]] и паромах. | |||
+ | Например, три парома (''John Burns'', ''Ernest Bevin'', и ''James Newman''), используемые в настоящее время оператором «Вулвичский паром» (англ. ''Woolwich Ferry'')<ref>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.</ref>, 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. | |||
+ | [[Файл:USS Cardinal.jpeg|200px|thumbnail|right|[[Navy:Тральщик|Тральщик]] ''USS Cardinal'' типа [[Navy:Тральщики_типа_Osprey|''Osprey'']], 2003 год.]] | |||
=== Военно-морской флот === | === Военно-морской флот === | |||
? | + | В военно-морском флоте ''VSP'' применяется на кораблях, для которых маневренность и низкая акустическая заметность являются основными требованиями. | ||
? | [[Navy: | + | Ряд немецких катеров-[[Navy:Тральщик|тральщиков]] [[Navy:Универсальные_катера_типа_Raumboot|типа ''Raumboot'']] были оснащены ''VSP''. Первым из них был ''R8'', построенный в 1929 году. | |
+ | Два немецких [[Navy:Минные_тральщики_типа_M_(1936)|тральщика типа ''M'']] ''M-1'' и ''M-2'' были оснащены ''VSP''. | |||
+ | ||||
+ | В 1990-х годах [[Navy:ВМС_США|ВМС США]] было построено двенадцать [[Navy:Тральщики_типа_Osprey|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 [[Navy:ВМС_Франции|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 === | === Авиация === | |||
? | [[Файл:Cycloidal-Propeller.jpeg|200px|thumbnail|right|Проект | + | [[Файл:Cycloidal-Propeller.jpeg|200px|thumbnail|right|Проект летательного аппарата с движителем Фойта-Шнайдера, 1935 год.]] | |
[[Файл:3f9cebb93dfeeecd0553ccfe0864f9f4.jpeg|200px|thumbnail|right|Современный проект летательного аппарата с движителями Фойта-Шнайдера.]] | [[Файл:3f9cebb93dfeeecd0553ccfe0864f9f4.jpeg|200px|thumbnail|right|Современный проект летательного аппарата с движителями Фойта-Шнайдера.]] | |||
? | + | [[Файл:Rotor222.png|200px|thumbnail|right|Суда, оснащенные ''VSP'', обладают высокой [[Navy:Маневренность|маневренностью]].]] | ||
+ | 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== | ==См. также== | |||
? | *[[Navy: | + | *[[Navy:Гребной_винт|Гребной винт]] | |
? | + | *[[Navy:Азимутальное_подруливающее_устройство|Азимутальное подруливающее устройство]] | ||
== Примечания == | == Примечания == | |||
Строка 79: | Строка 88: | |||
=== Ссылки === | === Ссылки === | |||
? | ||||
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Voith_Schneider_Propeller ''Voith Schneider Propeller'']{{ref-en}} | * [https://en.wikipedia.org/wiki/Voith_Schneider_Propeller ''Voith Schneider Propeller'']{{ref-en}} | |||
* [https://voith.com/corp-en/drives-transmissions/voith-schneider-propeller-vsp/servicing-the-giant.html ''Servicing the giant'']{{ref-en}} | * [https://voith.com/corp-en/drives-transmissions/voith-schneider-propeller-vsp/servicing-the-giant.html ''Servicing the giant'']{{ref-en}} | |||
* [https://www.ship-technology.com/projects/north-sea-giant-construction-umbilical-vessel/?cf-view ''North Sea Giant Construction Umbilical Vessel'']{ref-en}} | * [https://www.ship-technology.com/projects/north-sea-giant-construction-umbilical-vessel/?cf-view ''North Sea Giant Construction Umbilical Vessel'']{ref-en}} | |||
+ | * [https://docs.cntd.ru/document/1200050788 ГОСТ Р ИСО 7255-2007 Судостроение. Средства активного управления судами. Словарь.] | |||
+ | * [https://de.wikipedia.org/wiki/Ernst_Schneider_%28Erfinder%29 ''Ernst Schneider (Erfinder)'']{{ref-de}} | |||
+ | * [https://www.nttwem.co.jp/english/special/cable_history/cable_lay/ ''Chronology of Japanese Submarine Communication Cable Laying Vessels'']{{ref-en}} | |||
+ | * [https://en.wikipedia.org/wiki/Ducted_propeller Ducted propeller]{{ref-en}} | |||
+ | ||||
+ | == Галерея изображений == | |||
+ | <gallery> | |||
+ | Файл:Фойд-схема1.gif|<small>Схема работы движителя Фойта-Шнайдера (анимация).</small> | |||
+ | Файл:Schema009.png|<small>Схема расположения внутренних узлов движителя Фойта-Шнайдера (анимация).</small> | |||
+ | </gallery> | |||
[[Категория:Словарь морских терминов]] | [[Категория:Словарь морских терминов]] |
Текущая версия на 16:18, 11 января 2024
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.)