Азимутальный двигатель что это

Если вы читаете эту статью, то вам интересно определение слова «азимут». Азимут (от арабского существительного «السَّمْت» as-samt, что означает «направление») является угловым измерением в сферической системе координат. Вектор от наблюдателя (начала координат) до интересующей точки проецируется перпендикулярно плоскости отсчета, а угол между прогнозируемым вектором и опорным вектором на опорной плоскости называется азимутом.

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 прямоугольными шестернями.
2. Электрическая трансмиссия , более часто называемая гондолами, где электродвигатель установлен в самой гондоле, подключенной напрямую 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 стационарными, выдвижными или подводными. Они могут иметь гребные винты фиксированного шага или гребные винты 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 .

Читать еще:  Что такое спящий двигатель

Преимущества и недостатки

Основными преимуществами являются маневренность, электрическая эффективность, лучшее использование пространства корабля и более низкие затраты на техническое обслуживание. [ нужна цитата ] Кораблям с азимутальными двигателями не требуется буксиры для стыковки, хотя им все еще могут потребоваться буксиры для маневрирования в труднодоступных местах. [ нужна цитата ]

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

История

Английский изобретатель Фрэнсис Рональдс описал то, что он назвал «Руль направления» в 1859 году, который объединил двигательные и рулевые механизмы лодки в одном аппарате. 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.

[2]

Современный азимутальный двигатель с трансмиссией Z-drive был изобретен в 1950 году Джозефом Беккером, основателем компании. Шоттель в Германии и продается как Ruderpropeller. Беккер был награжден премией 2004 г. Премия Элмера А. Сперри на изобретение. [3] Этот тип силовой установки был впервые запатентован в 1955 г. Pleuger. [4]

В конце 1980-х гг. ABB Group разработал Азипод подруливающее устройство с двигателем, расположенным в самой капсуле. [ нужна цитата ]

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 же могут потребоваться буксиры для маневрирования в сложных 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.

Читать еще:  Что такое двигатель с турбонадувом

Принцип действия движителя AZIPOD

Винто-рулевая колонка AZIPOD состоит из высокомоментного электродви­гателя, расположенного в отдельном корпусе – поде (рис. 5).

Гребной винт уста­новлен непосредственно на валу электродвигателя, что позволило передавать вращающий момент с двигателя непосредственно на винт, минуя промежуточные ва­лы или редукторы.

Электроэнергия для AZIPOD подается от судовой электростан­ции Судовые электростанции на буксирных судах с помощью гибких кабелей. Отказ от промежуточных элементов пропульсивной системы позволил исключить потери энергии, возникающие в них при переда­че энергии с вала двигателя на винт.

Установка закреплена вне корпуса судна с по­мощью шарнирного механизма и может вращаться вокруг вертикальной оси на 360°, что позволяет получить лучшую маневренность судна как по курсу, так и по скорости по сравнению с обычными движительными установками. Система пово­рота – гидравлическая.

История [ править ]

Английский изобретатель Фрэнсис Рональдс в 1859 году описал то, что он назвал «Руль управления движением», который сочетал в себе 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.

[2]

Современный азимутальный двигатель с трансмиссией Z-drive был изобретен в 1951 году Джозефом Беккером, основателем компании Schottel в Германии, и продавался как пропеллер Ruderpropeller. Беккер был награжден премией Элмера А. Сперри в 2004 году за изобретение. [3] Этот вид движителя был впервые запатентован в 1955 году компанией Pleuger . [4]

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

Azipod — Википедия

Первая в мире установка Azipod. Подарок ABB музею Forum marinum, Турку. Была установлена на буксир Seilin в 1990.

Azipod (от англ. azimuth — азимут, полярный угол и pod — капсула, гондола двигателя) — зарегистрированная торговая марка компании ABB, под которой производятся системы электродвижения для судов различного класса, в частности азимутальные подруливающие устройства.

Принцип действия

В традиционных судовых движительных системах двигатель находится внутри корпуса судна и вращение передается на движитель (винт) посредством промежуточных валов, иногда через редуктор.

Azipod – безредукторная система, в которой электродвигатель расположен в гондоле вне корпуса судна. Гондола может вращаться на 360 градусов, обеспечивая большую маневренность для судов по сравнению с обычными силовыми установками, что особенно важно при работе во льдах.

Гребной винт установлен непосредственно на валу электродвигателя, что позволяет передавать вращающий момент с двигателя непосредственно на винт, минуя промежуточные валы или редукторы. Отказ от промежуточных элементов пропульсивной системы позволил исключить потери энергии, возникающие в них при передаче энергии с вала двигателя на винт.

В полноповоротной версии азипод вращается на 360 градусов вокруг вертикальной оси, заменяя таким образом руль и рулевую машину. Обычно они применяются в комбинации, например, на круизном лайнере Queen Mary 2 установлены два полноповоротных и два неподвижных азипода.

Установка позволяет получить лучшую маневренность судна как по курсу, так и по скорости по сравнению с обычными движительными установками. Кроме того, такое техническое решение сокращает объём машинного отделения, повышая тем самым грузовместимость, что весьма актуально для транспортных судов.

Суда с системой Azipod

Установка «Azipod»

Более 90 судов ледового класса в мире оборудованы пропульсивной системой Azipod, более 50 из них работают на территории Российской Федерации. Максимальная мощность судна на системе Azipod, составляет 45 МВт. Технология винторулевой колонки ABB позволяет преодолевать лед толщиной более 2,1 метров, что позволяет судам работать в Арктике без ледокольного сопровождения.

• Газовоз Кристоф Де Маржери — головное судно из 15 танкеров, обслуживающих проект «Ямал СПГ». Это самые мощные суда ледового класса в мире. Они способны проходить Северный морской путь самостоятельно, без ледоколов.
• Дизель-электрические ледоколы «Александр Санников» и «Андрей Вилькицкий». Построены для компании «Газпром нефть».
• Контейнеровоз «Мончегорск» — одно из шести арктических судов, построенных для ГМК «Норильский Никель». Первое коммерческое судно, совершившее рейс в по Северному морскому при помощи системы Azipod пути без сопровождения ледокола.

• Кабельное судно «Atlantic Guardian» — предназначено для прокладки и дальнейшего обслуживания кабельных магистралей связи, проходящих по дну океана.[1]
• Танкеры проекта Р-70046 — способны ходить в различных морях, однако предназначены для перевозки нефти с нефтедобывающей платформы на перегрузочный терминал в районе Мурманска.
• Круизные лайнеры, например: «Круизные суда класса Oasis», «Zuiderdam», «Carnival Legend», «P&O Aurora».
• Круизное судно Independence of the Seas
• Вертолётоносцы класса «Мистраль»
• Ледокол проекта Aker ARC 130A (Александр Санников)
• Дизель-электрический ледокол 25МВт проекта 22600 («Балтийский завод-Судостроение»)

См. также

• Азимутальное подруливающее устройство
• L-drive
• Z-drive

Примечания

1. ↑ Кабельное судно «Atlantic Guardian»

Ссылки

• Официальный сайт ABB Group (англ.)
• ABB дарит первый Azipod в музей (недоступная ссылка) (фин.)
• «Маневренные плавучие дворцы» (недоступная ссылка) журнал «В мире науки»
• Converteam
• Brunvoll AS (англ.)

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Azipod&oldid=116068771

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. 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 AZimuthing electric POdded 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.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.

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.

• Работа азипода.
• 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.

1. А теперь, немного картинок и кино.

Различие в компоновке.Вверху — классика.Внизу — азипод.

Много лишних деталей у классики.

Он тянет, а не толкает.

Есть и для яхт модели.

Можно разместить в разных местах.К тому же, есть и выдвижные азиподы.

Масштабы

Готовая продукция.

Лёгкое и понятное управление.Так сказать, дружественный интерефейс.

Вот с деревянными ручками, это и есть управление азиподами. Крутим влево-вправо, а деревяшки… вперёд-назад — обороты винта

Кино номер раз.Как их собирают.

Кино номер два.Манёвренность на азиподах.

Пока вот так.Но, наверняка, чего-то да забыл.

Азимутальное подруливающее устройство — Azimuth thruster

Сименс Шоттель азимутальные двигатели

An азимутальный двигатель представляет собой конфигурацию морского пропеллеры помещены в контейнеры, которые можно поворачивать на любой горизонтальный угол (азимут), делая руль ненужный. Это дает корабли лучшая маневренность, чем у стационарного винта и руля направления.

Типы азимутальных двигателей

Азимутальные подруливающие устройства на буксире Уэд-эль-Кебир — Обратите внимание Форсунки Корт

В зависимости от расположения двигателя существует два основных варианта:[нужна цитата]

1. Механическая трансмиссия, который соединяет двигатель внутри корабля с подвесным двигателем с помощью передача. Мотор может быть дизель или дизель-электрический. В зависимости от расположения вала механические азимутальные подруливающие устройства делятся на L-привод и Z-привод. 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 передача, более часто называемые капсулами, в которых электродвигатель установлен в самой капсуле, подключенной непосредственно к гребному винту без шестерен. Электричество производится бортовым двигателем, обычно дизель или газовая турбина. Изобретен в 1955 г. Фридрих В. Плойгер и Фридрих Бусманн (Pleuger Unterwasserpumpen GmbH), ABB Groupс Азипод был первым продуктом, использующим эту технологию.

Самыми мощными из используемых подруливающих устройств являются четыре двигателя Rolls-Royce Mermaid мощностью 21,5 МВт, установленные на RMSКоролева Мэри 2.[1]

Механические азимутальные подруливающие устройства могут быть фиксированными, выдвижными или подводными. Они могут иметь гребные винты фиксированного шага или гребные винты 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 динамического позиционирования для очень больших судов, таких как полупогружной 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.[нужна цитата] Кораблям с азимутальными двигателями не требуется буксиры для стыковки, хотя им все еще могут потребоваться буксиры для маневрирования в труднодоступных местах.[нужна цитата]

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

История

Английский изобретатель Фрэнсис Рональдс описал то, что он назвал «Руль направления» в 1859 году, который объединил двигательные и рулевые механизмы лодки в одном аппарате. 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.[2]

Современный азимутальный двигатель с трансмиссией Z-drive был изобретен в 1950 году Джозефом Беккером, основателем компании. Шоттель в Германии и продается как Ruderpropeller. Беккер был награжден премией 2004 г. Премия Элмера А. Сперри на изобретение.[3] Этот тип силовой установки был впервые запатентован в 1955 г. Pleuger.[4]

В конце 1980-х гг. ABB Group разработал Азипод подруливающее устройство с двигателем, расположенным в самой капсуле.[нужна цитата]

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка

Средства улучшения маневренных характеристик судна

Винто-рулевой комплекс судов не обеспечивает их необходимую маневрен­ность при движении на малых скоростях.

Поэтому на многих судах для улучшения маневренных характеристик используются средства активного управления, которые позволяют создавать силу тяги в направлениях, отличных от направления диаметральной плоскости судна.

К ним относятся: активные рули, подруливающие устройства, поворотные винтовые колонки и раздельные поворотные насадки.

Активный руль – это руль с установленным на нем вспомогательным винтом, расположенным на задней кромке пера руля (рис. 1). В перо руля встроен электродвигатель, приводящий во вращение гребной винт, который для защиты от по­вреждений помещен в насадку.

За счет поворота пера руля вместе с гребным вин­том на определенный угол возникает поперечный упор, обусловливающий поворот судна. Активный руль используется на малых скоростях до 5 узлов. При маневри­ровании на стесненных акваториях активный руль может использоваться в каче­стве основного движителя, что обеспечивает высокие маневренные качества судна.

При больших скоростях винт активного руля отключается, и перекладка руля осу­ществляется в обычном режиме.

Раздельные поворотные насадки (рис. 2). Поворотная насадка – это сталь­ное кольцо, профиль которого представляет элемент крыла. Площадь входного отверстия насадки больше площади выходного. Гребной винт располагается в наибо­лее узком ее сечении.

Поворотная насадка устанавливается на баллере и поворачивается до 40° на каждый борт, заменяя руль.

Раздельные поворотные насадки уста­новлены на многих транспортных судах, главным образом речных и смешанного плавания, и обеспечивают их высокие маневренные характеристики.

Рис. 1 Схема активного руляРис. 2 Раздельные поворотные насадки

Подруливающие устройства (рис. 3). Необходимость создания эффектив­ных средств управления носовой оконечностью судна привела к оборудованию судов подруливающими устройствами.

ПУ создают силу тяги в направлении, перпендикулярном диаметральной плоскости судна независимо от работы главных движителей и рулевого устройства. Подруливающими устройствами оборудовано большое количество судов самого разного назначения.

В сочетании с винтом и ру­лем ПУ обеспечивает высокую маневренность судна, возможность разворота на месте при отсутствии хода, отход или подход к причалу практически лагом. Ис­пользование подруливающих устройств эффективно до скорости судна 4-5 узлов.

Рис. 3 Подруливающие устройства

Общие сведения об AZIPOD

В последнее время получила распространение электродвижущаяся система AZIPOD (Azimuthing Electric Propulsion Drive), которая включает в себя дизель-генератор, электромотор и винт (рис. 4).

Рис. 4 Составные части комплекса «AZIPOD». 1 – панель управления; 2 – трансформаторы; 3 – рулевой модуль; 4 – блок контактных колец; 5 – установка охлаждения; 6 – распределительный щит; 7 – стабилизатор; 8 – движительный модуль с электродвигателем внутри; 9 – гребной винт; 10 – воздухопровод

AZIPOD (от англ.

– azimuth (азимутальный) и pod (стручок) или азимуталь­ный электрический Погруженный гребной Двигатель (АЗИПОД)) является брен­дом шведско-швейцарской компании «ABB» (Asea Brown Boveri Ltd.

) и представ­ляет собой размещенный в гондоле главный электрический движитель и рулевой механизм, приводящий в движение винт фиксированного шага с различными ско­ростными режимами.

Принцип действия движителя AZIPOD

Винто-рулевая колонка AZIPOD состоит из высокомоментного электродви­гателя, расположенного в отдельном корпусе – поде (рис. 5).

Гребной винт уста­новлен непосредственно на валу электродвигателя, что позволило передавать вращающий момент с двигателя непосредственно на винт, минуя промежуточные ва­лы или редукторы.

Электроэнергия для AZIPOD подается от судовой электростан­цииСудовые электростанции на буксирных судах с помощью гибких кабелей. Отказ от промежуточных элементов пропульсивной системы позволил исключить потери энергии, возникающие в них при переда­че энергии с вала двигателя на винт.

Установка закреплена вне корпуса судна с по­мощью шарнирного механизма и может вращаться вокруг вертикальной оси на 360°, что позволяет получить лучшую маневренность судна как по курсу, так и по скорости по сравнению с обычными движительными установками. Система пово­рота – гидравлическая.

Рис. 5 Винто-рулевая колонка AZIPOD

Модификации модулей «AZIPOD», их обозначения и установка на разных типах судов

Компанией АВВ создано несколько типов модулей AZIPOD, различающихся между собой по следующим признакам:

• виду;
• предполагаемой среде использования;
• диаметру гребного двигателя;
• длине гребного двигателя;
• типу гребного двигателя.

Каждому модулю присваивается свой код, который несёт в себе вышеизложенную информацию. Код формируется по следующей схеме (рис. 6):

Рис. 6 Схема формирования кода установки AZIPOD

Например, код модуля «AZIPOD® VI 1600 A» означает AZIPOD для использования во льдах с мощностью на валу в нижних пределах диапазона мощности (например, 5 МВт), построенный с асинхронным гребным двигателем.

Далее представлены примеры некоторых модулей AZIPOD и способы их установки на различных судах (рис. 7 – 11):

Рис. 7 Модели AZIPOD®VO, AZIPOD®XOРис. 8 Модель AZIPOD®COРис. 9 Модель AZIPOD®CZ thrusterРис. 10 Модель AZIPOD®XC CRP (Contra-rotating propeller)Рис. 11 Модель AZIPOD®VI (для использования в ледовых условиях)

Основные преимущества и недостатки комплексов AZIPOD

Основными преимуществами движителя AZIPOD являются:

1. Сочетание в себе нескольких функций одновременно. Она одновременно явля­ется двигателем, движителем и средством управляемости судна.
2. Повышенная маневренность в тяжелых ледовых условиях. Возможность по­ворота на 360° обеспечивает полный крутящий момент и тягу в любом направлении, полный крутящий момент доступен даже при остановке гребно­го винта и при реверсировании.
3. Прочная механическая конструкция. Один короткий вал и отсутствие кониче­ских зубчатых передач означает, что максимальный крутящий момент элек­трического двигателя может быть полностью использован без механических ограничений.
4. Прочность и жесткость. Корпус AZIPOD с рамной конструкцией и короткий жесткий валопровод выдерживают резкие изменения тяги и высокие ударные нагрузки во время дробления льда.
5. Свобода при проектировании судов. AZIPOD обеспечивает высокую проект­ную гибкость и возможность разработки судов с отличными эксплуатацион­ными характеристиками как для операции во льдах так и на открытой воде.
6. Экономия топлива на 15 %.
7. Возможность судна двигаться во льдах кормой вперед. При этом движении происходит существенное снижении требуемой мощности. Обычно танкер, требующий мощность 10 МВт при движении в открытой воде будет требовать установленной мощности в 20 МВт для движения во льдах носом вперед. Ес­ли же его конструкция будет предусматривать движение во льдах кормой впе­ред, требуемая мощность будет снижена до 12 МВт.
8. Простота силовой передачи. В то время как механические движители имеют сложную трансмиссию с зубчатыми колесами и валами, AZIPOD имеет только электрические кабели между источником электрического питания и электро­двигателем. Это позволяет построить крайне прочное гребное устройство, объединяющее в себе простоту, прочность и надежность для наиболее слож­ных ледовых условий и судов любого ледового класса.
9. Экономность. Эта установка не только оптимально размещает весь винто­рулевой комплекс в подводной части судна, но и значительно упрощает ком­поновку машинного отделения обслуживающими системами и механизмами. Исходя из этого, удалось сократить размеры машинного отделения, стоимость постройки, а также упростить ряд технологических операций.
10. Соответствие требованиям. Новая компактная установка AZIPOD спроек­тирована так, чтобы удовлетворить все предъявляемые требования по обеспе­чению маневренности с возможностью работы в диапазоне мощностей от 400 кВт до 5 МВт. При этом выдерживаются требования экономической целесо­образности применения на небольших типах судов.
11. Плавное изменение скорости. Применение частотного преобразователя энер­гии позволяет плавно изменять скорость, а также обеспечивать контроль кру­тящего момента.
12. Небольшой диаметр винта. Удалось уменьшить внешний диаметр гребного винта, сохранив все его гидродинамические характеристики.
13. Высокая пропульсивная эффективность. Работа всех устройств и механизмов имеет низкую шумность и вибрацию.
14. Модернизация конструкции. Усовершенствование конструкции электродвига­теля позволило значительно сократить потери мощности, а также эффективно применить систему охлаждения. Наиболее оптимальным стало использование воды в качестве охлаждающей среды.
15. Система контроля. Она позволяет постоянно контролировать скорость двига­теля, держа угол атаки винта в заданном режиме работы, и не превышать пре­дельно допустимых значений. Частота вращения винта может изменяться пу­тем регулировки уровня тока, подаваемого на электродвигатель. Сам электро­привод низковольтный, рассчитан на напряжение 690 В.

Основными недостатками комплекса AZIPOD являются высокая стоимость установки и трудность ремонта в рейсе.

Система управления AZIPOD

Установки AZIPOD применяются на контейнеровозахСпециализированные суда для перевозки сухих грузов, балкерах, пассажир­ских судах и т. д. В подавляющем большинстве это достаточно крупные суда. Немаловажным фактором является большая возможность использовать пропульсивные установки AZIPOD для ледоколов и судов ледового плавания.

Один из примеров использования AZIPOD – танкер двойного действия (рис. 12), который на открытой воде двигается как обычное судно, а во льдах двигается кормой вперёд как ледокол, для чего кормовая часть такого судна оснащена ледо­вым подкреплением для ломки льда.

Современные суда ледового плавания, как правило, имеют навигационный мостик закрытого типа во всю ширину судна. Две консоли управления модулями AZIPOD расположены в центре мостика (в передней части для управления судном при движении вперёд и в задней части при движении кормой вперёд) и по одной на каждом их крыльев (рис. 13).

Консоли, установленные на крыльях мостика, поз­воляют капитану одновременно управлять модулями и контролировать окружаю­щую обстановку у борта судна, например, во время таких сложных операций как швартовка к причалу, подход к которому затруднён из-за льда.

Консоль управле­ния, как правило, оборудована монитором рабочей станции, средствами связиМорская сигнализация и связь, те­леграфом и джойстиками ручного управления движителями AZIPOD (рис. 14).

Рис. 12 Танкер двойного действияРис. 13 Навигационный мостик судна двойного назначения. 1 – кормовая и 2 – носовая часть мостика

С помощью джойстиков (рис.

15) капитан может изменить скорость судна, увеличив или уменьшив количество оборотов движителей маленькой рукояткой (телеграфом), и установить необходимый угол поворота движительных модулей для изменения направления тяги винтов, повернув джойстик вокруг своей оси. Положение модулей также контролируется на специальных индикаторах возле джойстиков.

Рис. 14 Консоль управления движительными установками AZIPODРис. 15 Джойстики ручного управления движителями AZIPOD

Предлагается к прочтению:Влияние гребного винта регулируемого шага (ВРШ) и руля на управляемость суднаВлияние гребного винта фиксированного шага (ВФШ) и руля на управляемость судна