Para mejorar la maniobrabilidad del barco y satisfacer las necesidades de diversas condiciones de maniobra, como la navegación a baja velocidad en vías navegables estrechas y el atraque lejos del muelle, los propulsores laterales se han utilizado ampliamente en los grandes barcos modernos. Los buques de transporte oceánico a gran escala, los buques de operación portuaria, los buques de ingeniería offshore, los buques de servicio petrolero offshore (barcos de tres propósitos) y otros tipos de buques adoptan el modo de operación con un solo mango (ioystiek). El Sistema de Posicionamiento Dinámico (Dp) permite posicionar el barco en una posición preestablecida. En términos relativos, debido al corto tiempo de servicio de los propulsores laterales de los barcos, se descuidan fácilmente y pueden provocar diversos fallos. Por lo tanto, basándose en mi larga experiencia práctica en el uso y manejo de propulsores de barcos, se propone la siguiente discusión.
Palabras clave: barco; propulsor lateral; uso y gestión
1. Hélice de barco
La hélice de barco es una herramienta que proporciona empuje al barco. Su función es convertir la potencia proporcionada por la unidad de potencia del barco en empuje para impulsar el barco hacia adelante. Dispositivo mecánico que impulsa un barco hacia adelante. Es un convertidor de energía que convierte la energía natural, humana o mecánica en empuje de un barco. Las hélices se pueden dividir en tipos activos y reactivos según su modo de acción. Las fibras y velas (ver veleros) impulsadas por la fuerza humana o el viento son activas, mientras que los remos, remos, ruedas de paletas, chorros de agua y hélices son pasivas. Los buques de transporte modernos utilizan principalmente hélices de reacción, entre las cuales las hélices son las más utilizadas.
En la década de 1930, el ex oficial militar sueco John? ¿Ericsson y el ingeniero británico Francis? ¿Insignificante? Tanto el señor como la señora Smith diseñaron barcos propulsados por hélices. Se inspiraron en los antiguos griegos. Los antiguos griegos utilizaban la espiral de Arquímedes, un dispositivo parecido a un "sacacorchos", para levantar agua. ¿Insignificante? El experimento de Smith tuvo éxito. Construyó un barco con una hélice de madera y de repente parte de la hélice se rompió. Curiosamente, la hélice de madera se hizo más corta, pero el barco iba más rápido. Esto indica que las hélices de madera acortadas tienen una mayor eficiencia propulsora.
Inspirado por esto, el ingeniero Brunel utilizó hélices en la "Gran Bretaña" que diseñó y construyó. Este barco propulsado por hélice cruzó el Atlántico por primera vez en 1845. Las hélices se utilizan mucho en los barcos.
La hélice de barco es un tipo de hélice de agua. Su principio es que cuando la hélice gira, las palas empujan continuamente una gran cantidad de agua hacia atrás, generando una fuerza hacia adelante sobre las palas, es decir, fuerza de propulsión. La pala de la hélice es como un ala corta, y el componente delantero de la fuerza hidrodinámica sobre la pala constituye la fuerza de tracción, que es la fuerza de propulsión del barco.
Sobre la base de hélices ordinarias, para mejorar el rendimiento, adaptarse mejor a diversas condiciones de navegación y aprovechar al máximo la potencia del motor principal, se han desarrollado las siguientes hélices especiales. ① Hélice de paso ajustable: conocida como hélice de paso ajustable, el paso se puede ajustar según sea necesario para utilizar completamente la potencia del motor principal para mejorar la eficiencia de la propulsión, la dirección de rotación del motor principal no se puede cambiar cuando el barco retrocede; . El paso se ajusta accionando mecánica o hidráulicamente un mecanismo en el cubo para girar cada pala. Las hélices de paso tienen buena adaptabilidad a los cambios en la carga de las palas y se utilizan ampliamente en remolcadores y barcos de pesca. Para los buques de transporte general, la hélice del barco-máquina puede estar en un buen estado de "combinación". Sin embargo, el diámetro del cubo de una hélice de paso es mucho mayor que el de una hélice normal, y la sección de la raíz de la pala es gruesa y estrecha. En condiciones normales de funcionamiento, su eficiencia es inferior a la de las hélices ordinarias y su mantenimiento es caro y complicado. (2) Hélice de conducto: se agrega un conducto circular con una sección transversal de perfil aerodinámico al borde exterior de una hélice ordinaria. Este catéter también se llama catéter Coriolis. El conducto está conectado fijamente al casco y se denomina conducto fijo. El conducto está conectado al poste del timón giratorio y también sirve como pala del timón, que se denomina conducto giratorio. El conducto puede mejorar la eficiencia de propulsión de la hélice porque la velocidad del flujo en el conducto es alta y la presión es baja. La diferencia de presión entre el interior y el exterior del conducto crea un empuje adicional en la pared del tubo. El espacio entre el conducto y la pala de la hélice es muy pequeño, lo que limita la pérdida de flujo alrededor de la punta de la pala y puede reducir la contracción de la estela detrás de la hélice y reducir la pérdida de energía. Sin embargo, el rendimiento de inversión de la hélice con conductos es deficiente. La hélice de conducto fijo aumenta el diámetro de giro del barco y el conducto giratorio puede mejorar el rendimiento de giro del barco. Las hélices con conductos se utilizan principalmente para propulsar barcos. ③ Hélice en tándem: se instalan dos o tres hélices ordinarias en el mismo eje y giran en la misma dirección y a la misma velocidad.
Cuando el diámetro de la hélice es limitado, el área de la pala se puede aumentar para absorber más potencia, lo que resulta beneficioso para reducir la vibración o evitar la cavitación. La hélice en tándem es más pesada y el eje de la hélice se extiende más, lo que aumenta la dificultad de disposición e instalación y rara vez se utiliza. (4) Hélices contrarrotativas: dos hélices ordinarias se instalan en ejes interiores y exteriores concéntricos uno tras otro y giran en direcciones opuestas a la misma velocidad. Dado que puede reducir las pérdidas por rotación de la estela, su eficiencia es ligeramente mayor que la de una sola hélice. Sin embargo, la estructura de su sistema de eje es compleja y aún no se ha aplicado a barcos grandes. ⑤Hélice de palas rectas: compuesta por 4 a 8 palas verticales. La parte superior de la hélice de pala recta tiene forma de disco, las palas están instaladas uniformemente a lo largo de la periferia del disco y la parte inferior del disco está al ras con la placa del casco. A medida que el disco gira, las palas giran alrededor del eje principal y oscilan alrededor de su propio eje vertical, generando así empuje en diferentes direcciones. Por lo tanto, el barco puede girar en su lugar sin usar un timón para girar y no hay necesidad de cambiar la dirección del motor principal cuando el barco retrocede. Sin embargo, debido al complejo mecanismo, el alto precio y la facilidad con la que se dañan las palas, sólo se utiliza en unos pocos barcos portuarios o con requisitos especiales de maniobrabilidad.
2. Clasificación de los propulsores laterales de los barcos
Según la posición de instalación del propulsor lateral en el barco, el propulsor lateral se instala en la proa del barco y se denomina proa. propulsor. Los propulsores están instalados en el casco y se denominan propulsores de popa. Según el número de propulsores laterales: un propulsor lateral, la mayoría de los cuales están en el costado del barco; dos propulsores laterales, uno crujiente, uno silencioso o dos a lo largo del costado del barco; del barco, uno en el costado del barco cuatro Un empuje lateral, dos nítidos, dos expresivos. Según el método de accionamiento del propulsor lateral, se puede dividir en propulsores laterales de accionamiento eléctrico (eleetriemotor). Las hélices de empuje lateral accionadas por diésel se pueden dividir en hélices de paso fijo con paso fijo y hélices de paso variable con paso variable. La mayoría de los propulsores laterales de los barcos modernos son hélices ajustables con funcionamiento flexible. Solo necesita cambiar el ángulo de inclinación de las palas para cambiar las direcciones izquierda y derecha y ajustar la fuerza lateral. Este artículo analiza los propulsores laterales en función de dos características de clasificación: si el paso de la hélice es variable y el modo de conducción. Este artículo analiza principalmente los propulsores eléctricos de paso fijo y los propulsores eléctricos de paso variable. Los propulsores laterales impulsados por motores diésel no se discutirán ni analizarán aquí.
3. Características de trabajo y análisis de fallos
3.1 Hélice de paso eléctrico
El propulsor lateral es accionado por un motor y transmite el movimiento de la hélice a través de una caja de cambios. Cuenta con un paso fijo y velocidad de avance y retroceso paso a paso. Estructura simple y gestión conveniente. Fallas principales:
(1) Ruido anormal de los rodamientos durante el funcionamiento
Causa: Daño en los rodamientos: no hay aceite en la caja de cambios ni aire en el sistema.
(2) Parada repentina durante el funcionamiento
Causa: Se corta el suministro eléctrico o se funde el fusible y el enlace de protección térmica entra en vigor (protección contra altas temperaturas, relé de protección térmica acción).
(3) No se puede retroceder ni cambiar de velocidad.
Causa: El dispositivo de frenado no se libera y la regulación de velocidad CC no es válida (el contactor, el relé temporizador y otros componentes están defectuosos).
3.2 Propulsor lateral de hélice de paso variable eléctrico
El propulsor lateral se controla mediante control remoto del puente/arranque local, salida de potencia del motor y paso hidráulico. El dispositivo consta de cinco componentes básicos: hélice de paso controlable, eje de transmisión, mecanismo de control de paso, sistema hidráulico y sistema de control.
La hélice de paso ajustable incluye palas giratorias, palas de hélice y un mecanismo de rotación de palas instalado en la pala de la hélice para girar las palas. El mecanismo de rotación de las palas de la hélice de paso controlable es un mecanismo que convierte el movimiento alternativo del cilindro de potencia en el movimiento de rotación de la pala giratoria.
El eje de transmisión está conectado al eje vertical mediante un motor (motor grande) a través de un acoplamiento, y el eje vertical y el eje de transmisión están engranados a través de engranajes.
El mecanismo de ajuste de paso incluye un servocilindro, un servoémbolo, un distribuidor de aceite para distribuir aceite a presión al servocilindro, un dispositivo para posicionar las palas y retroalimentación de la posición de las palas, y su equipo auxiliar. Sus tareas principales son el ajuste del tono, la estabilización del tono y la retroalimentación e indicación del tono.
Servocilindro, servopistón, separador de aceite que distribuye el aceite a presión al servocilindro, dispositivo de posicionamiento y retroalimentación de la posición de las palas y sus equipos auxiliares, etc. Sus tareas principales son el ajuste del tono, la estabilización del tono y la retroalimentación e indicación del tono.
El sistema de control se compone principalmente de consola, sistemas de control e indicación. Su función es ajustar el paso de la hélice según el programa de control predeterminado para obtener las condiciones de trabajo requeridas. Características del trabajo: Operación flexible y respuesta rápida, pero estructura compleja y requisitos de gestión relativamente altos. Fallas principales:
(1) Durante el funcionamiento, la distancia entre las placas de empuje laterales no se puede cambiar ni mover.
Motivo: La válvula solenoide está atascada o pierde aceite, la válvula de seguridad se dispara o pierde aceite. Funciona normalmente cuando el coche está frío, pero no puede funcionar cuando está caliente. Esto se debe principalmente a una fuga de aceite. en la válvula de distribución de aceite.
(2) Empujar hacia un lado.
Causa: La válvula solenoide está atascada, el circuito del potenciómetro de retroalimentación está dañado o el aislamiento es deficiente.
(3) Durante la operación, el empuje lateral se detuvo repentinamente.
Causa: Cuando la carga excede el valor establecido, la protección contra sobrecarga se detiene; la protección de alta temperatura del motor se detiene; la leva de límite de paso se detiene; el filtro está sucio y bloqueado, y el vehículo se detiene a baja presión.
(4) El empuje lateral no pudo iniciarse.
Causas: el motor está desfasado; el voltaje de la fuente de alimentación es demasiado bajo; arranque con paso distinto de cero; protección de baja presión de aceite; el relé de tiempo de conmutación estrella-triángulo falla durante el arranque; materia bajo el agua atascada); empuje lateral, comience con carga (si no se usa durante mucho tiempo, habrá organismos marinos creciendo en las palas.
(5) El arranque de empuje lateral es exitoso, pero el automóvil no cabecea cuando hace frío, pero puede moverse cuando hace calor.
Motivos: la temperatura ambiente es demasiado baja, no hay aislamiento y el aceite seleccionado no es adecuado para la temperatura ambiente. es decir, las características de viscosidad-temperatura son deficientes
(6) El aislamiento del motor es bajo
Motivo: la brisa marina y el agua de mar fueron absorbidos por el respiradero de la cabina de empuje lateral. el extractor de aire de la cabina giró mal y se convirtió en un extractor de aire, y el dispositivo de secado de humedad del motor falló.
4. Sugerencias para el manejo
Dado que el propulsor lateral del barco es grande y. bajo el agua, cómo usarlo y administrarlo correctamente, determinar con precisión el punto de falla y eliminar la falla para reducir el tiempo de parada y atraque del barco, ahorrar costos de mantenimiento del barco y reducir los costos de mantenimiento. La contaminación del medio marino jugará un papel importante. para garantizar la seguridad de la navegación del buque y mejorar el ritmo de operación
4.1 Para hélices de hélice eléctrica:
(1) Cuadro de control de mantenimiento periódico;
(. 2) Mejorar la ventilación de la cabina:
(3) Mantener el nivel normal de líquido de la caja de cambios;
(4) Después de la reparación, la caja de cambios expulsa el aire al repostar
(5) Mantenga la caja de cambios respirando libremente
4.2 Para hélices eléctricas de paso variable
(1) Mantenga la caja de control regularmente
(. 2) Mantenga la cabina bien ventilada;
(3) Inicie el empuje lateral de acuerdo con los procedimientos operativos;
(4) Limpie el filtro de aceite hidráulico con regularidad y luego libere el aire. limpieza;
(5) Pruebe regularmente muestras de aceite o reemplace el aceite del sistema junto con las reparaciones del muelle;
(6) Seleccione el aceite apropiado según la temperatura ambiente operativa regional;
(7) Especialmente en invierno, como cuando se opera en el área de la Bahía de Bohai, se debe reforzar el trabajo anticongelante y de aislamiento de la cabina.
(8) Para los barcos; con múltiples propulsores laterales, debido a Dependiendo de la situación, se debe hacer funcionar en cualquier momento un propulsor lateral que no se haya utilizado durante mucho tiempo para evitar el crecimiento excesivo de vida marina;
(9) Regularmente compruebe el apriete de los tornillos del pequeño cilindro de aceite y del potenciómetro;
(10) Para los propulsores laterales controlados por LC de resina, se debe prestar atención a la gestión de la fuente de alimentación de respaldo (batería)
5. Conclusión
Este artículo analiza teóricamente algunos aspectos básicos del conocimiento de las hélices de barcos, se centra en analizar algunas causas de fallas de las hélices de barcos, propone algunos métodos y medios para la resolución de problemas y presenta algunas opiniones sobre los mismos. Gestión de hélices de barcos Debido a mi nivel limitado, estas opiniones pueden tener algunas omisiones, que discutiré en el futuro
Referencias
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Li Daijin. Investigación sobre el control de circuito cerrado del sistema de propulsión térmica submarina [D]; Universidad Politécnica del Noroeste 2006
Qian Cheng. Diseño del esquema y análisis de movilidad del sistema de propulsión de cinco patas [D] Universidad Jiao Tong de Shanghai 2007
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