Крыльчатый движитель Фойта-Шнайдера

--Serenus:ru (обсуждение) 11:51, 10 января 2024 (UTC)

Современный крыльчатый движитель Фойта-Шнайдера.

Эрнст Лео Шнайдер (нем. Ernst Leo Schneider) - австрийский инженер и изобретатель, автор идеи VSP.

Моторный катер Torqueo, на котором был установлен прототип движителя Фойта-Шнайдера, во время испытаний в 1928 году.

Движитель Фойта-Шнайдера или Судовой крыльчатый движитель (англ. Voith Schneider Propeller или VSP) - движительно-рулевое устройство с полностью погружённым в среду крыльчатым движителем с циклоидальным движением лопастей, создающее упор, направление которого может изменяться в пределах от 0° до 360° вправо или влево при изменении углов установки лопастей, что значительно повышает маневренность судна, и в состоянии почти мгновенно изменить его упор.

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, которые обнаружили следующий факт: хотя турбина была не более эффективна, чем аналогичные устройства, конструкция Шнайдера менять направление потока, проходившего через устройство. Управляя ориентацией вертикальных лопастей, с новое оборудование можно было использовать как комбинированный 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 были установлены 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.

Сила тяги («упор»), создаваемая лопатками VSP в водной среде.

Первым британским судном, на котором использовались 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 Navy:Graf_Zeppelin_(1938)''Graf Zeppelin'' (две вспомогательные двигательные установки в носовой части) и японское подводное кабель-укладочное судно Toyo-maru (также 1938).

Конструкция

Движения лопатки VSP в процессе работы подобно движениям плавника дельфина или крыла птицы.

Самое крупное строительное судно North Sea Giant оснащено пятью гигантскими VSP. Мощность каждого из них составляет 3800 кВт.

Диаметр каждого VSP на судне North Sea Giant составляет 4,5 м, при длине лопасти в 3,6 м.

Из круглой пластины, вращающейся вокруг вертикальной оси, из днища судна выступает круглый массив вертикальных лопастей (в форме подводных крыльев). Каждая лопасть может вращаться вокруг вертикальной оси. Внутренний редуктор изменяет угол атаки лопастей синхронно с вращением пластины, так что каждая лопасть может обеспечивать тягу в любом направлении.

В отличие от азимутального подруливающего устройства (где обычный пропеллер вращается вокруг вертикальной оси для направления его тяги, что позволяет управлять судном без использования руля), привод Войта-Шнайдера просто требует изменения схемы ориентации вертикальных лопастей. 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 двигатели (и сопла Kort) имеют как преимущества, так и недостатки по сравнению с циклоидальными приводами. Азимутальный двигатель менее эффективен и медленнее маневрирует, но, вероятно, в краткосрочной перспективе будет дешевле. Затраты на жизненный цикл благоприятствуют решению Voith, что отражается на остаточной стоимости водного трактора Voith. Выбор делается на основе предполагаемых требований к производительности. Вместо сопла Kort VSP часто оснащаются "упорной пластиной" или "защитой пропеллера", которая действует как сопло на низкой скорости, защищает VSP от заземления и обеспечивает другое место блокировки во время сухого докинга.

Низкая акустическая заметность способствует использованию устройства на тральщиках за счет минимизации кавитации (обычно возникающей на концах осевых винтов), поскольку несущему винту не нужно вращаться так быстро для заданной тяги. Подводная звуковая сигнатура судна динамического позиционирования MV North Sea Giant (IMO: 9524073, MMSI: 248039000) была измерена Международным центром островных технологий (ICIT) при установке моноблока для устройства Voith tidal Energy в Фолл-оф-Уорнесс, Оркнейские острова (Ссылка Beharie and Side, 2011).

VSP предлагаются с диапазоном входной мощности от 160 кВт до 3900 кВт

Применение

К.п.д. крыльчатого движителя почти равен к.п.д. гребного винта, но крыльчатый движитель значительно сложнее по конструкции. Выступающие лопасти часто ломаются. Однако в последнее время этот движитель находит все более широкое применение, обеспечивая судам хорошую маневренность, позволяющую им свободно работать в узкостях.

Гражданские суда

Он широко используется на буксирах и паромах.

Три судна (Джон Бернс, Эрнест Бевин и Джеймс Ньюман), используемые в настоящее время Вулвичским паромом, оснащены двигательными установками Войта-Шнайдера. Они были построены в 1963 году Caledon Shipbuilding & Engineering Company из Данди и оснащены одним VSP на носу и вторым на корме для замечательной маневренности. В паромах Tay Scotscraig и Abercraig, которые были построены Caledon в 1950-х годах, также использовались VSP.[3]

Тральщик USS Cardinal типа Osprey, 2003 год.

Военно-морской флот

тральщики Ряд немецких тральщиков (R-лодок) были оснащены VSP; первым из них был R8, построенный в 1929 году Люрссеном. физических полей (понижение шумности

Два немецких тральщика M-класса 1935 года выпуска M-1 и M-2 были оснащены VSP.

В 1990-х годах ВМС США построили двенадцать береговых тральщиков Osprey класса VSP-оснащенных.[4] Эти суда были выведены из эксплуатации, шесть были проданы иностранным военно-морским силам.[необходима цитата] и шесть были проданы "только для демонтажа".[5] В ВМС Франции эксплуатируются шестнадцать буксиров типа RPC12, которые могут обеспечивать 12-тонную тягу на кнехте благодаря двум пропеллерам Voith Schneider.[6]

Авиация

Проект летательного аппарата с движителем Фойта-Шнайдера, 1935 год.

Современный проект летательного аппарата с движителями Фойта-Шнайдера.

Суда, оснащенные VSP, обладают высокой маневренностью.

Такое же устройство, установленное на горизонтальной, а не вертикальной оси, использовалось для обеспечения подъемной силы на нескольких экспериментальных самолетах, известных как "циклогирос". Ни один из них не был очень успешным.[7] Также совсем недавно он был предложен в качестве альтернативы несущим винтам для применения в беспилотных летательных аппаратах.

Есть информация о попытках применить крыльчатый движитель в авиации, которые, однако, не продвинулись дальше экспериментов с опытными образцами.

См. также

• Гребной винт

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

• Разоружение морских мин на ЧФ 1941-1945+
• 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.)

Галерея изображений

• 

  Схема работы движителя Фойта-Шнайдера (анимация).

• 

  Схема расположения внутренних узлов движителя Фойта-Шнайдера (анимация).