Mengapa beberapa kipas kapal mempunyai 3 bilah manakala yang lain mempunyai 5

Mengapa beberapa kipas kapal mempunyai 3 bilah manakala yang lain mempunyai 5? Jawapannya terletak pada perinciannya

Pernahkah anda berdiri di dermaga, menonton kapal -kapal berlepas, dan melihat "sayap berputar" memancarkan air di bawah buritan mereka? Ini adalah "hati propulsif" kapal - kipas. Mata pemelihara akan mencatatkan variasi yang ketara: kapal kargo sering mempunyai empat atau lima bilah, kapal perang tentera laut biasanya lima hingga tujuh, dan bot laju kecil mungkin hanya tiga.

Adakah nombor ini rawak? Tidak semestinya. Ia adalah hasil reka bentuk tentera laut yang teliti, di mana setiap kehadiran bilah adalah keputusan yang dikira yang memberi kesan kepada kecekapan, prestasi, dan keselamatan. Mari kita nyahkan faktor di sebalik kiraan bilah kipas.

Asas: bagaimana kipas berfungsi

Pertama, fahami prinsip asas. Kipas bertindak seperti peminat tenggelam. Apabila enjin utama berputar, bilah menolak air ke belakang. Setiap undang -undang ketiga Newton, tindakan ini menjana daya tindak balas yang sama dan bertentangan -mencadangkan kapal ke hadapan. Namun, "air-air" ini adalah kompleks. Bentuk bilah, sudut, dan bilangan kritikal mempengaruhi kecekapan -jarak yang dilalui setiap unit bahan api dan mempengaruhi getaran, bunyi, dan kestabilan. Kiraan bilah adalah "penyelesaian optimum" mengimbangi faktor -faktor ini.

Faktor Teras 1: Kecekapan Propulsif - Keseimbangan Ekonomi Bahan Api

Kecekapan adalah yang paling penting, memandangkan kos operasi yang signifikan bahan api. Kiraan bilah memberi kesan kepada kecekapan melalui "pemuatan pisau" dan "gangguan aliran."

Memuatkan pisau adalah beban kerja tujah setiap bilah. Untuk tujahan jumlah tetap, bilah yang lebih sedikit bermakna pemuatan individu yang lebih tinggi; Lebih banyak bilah mengedarkan beban.

·

Bot laju kecil: Mereka mengutamakan percepatan letupan dan kelajuan tinggi. Dengan saiz kipas yang terhad, menggunakan 2-3 bilah membolehkan setiap air "cengkaman" sepenuhnya, dengan cekap menukar kuasa enjin ke dalam tujahan. Lebih banyak bilah akan menyebabkan gangguan di ruang terkurung, mengurangkan kecekapan.

·

·

Kapal kargo besar: Mereka mengutamakan ekonomi, yang memerlukan teras tinggi, tinggi pada kelajuan sederhana (12-18 knot). Kipas besar mereka (selalunya diameter 5-6 meter) boleh menggunakan 3 bilah, tetapi ini memerlukan kawasan bilah yang besar, meningkatkan kesukaran pembuatan dan risiko peronggaan-di mana bentuk tekanan rendah gelembung yang runtuh, mengikis bilah dan mengurangkan kecekapan. Oleh itu, 4-5 bilah adalah standard, mengedarkan beban, pengurangan peronggaan, dan memastikan kecekapan bahan api.

·

Kuncinya sepadan dengan kiraan bilah kepada keperluan. Melebihi ia, seperti sesuai 5 bilah di mana 4 cukup, meningkatkan gangguan aliran antara bilah, mengurangkan kecekapan dan meningkatkan penggunaan bahan api.

Faktor Teras 2: Profil Operasi - "Penerangan Pekerjaan" kapal

Tujuan kapal adalah penentu kritikal yang lain.

·

Kapal Angkatan Laut (Destroyers, Frigates): Kata kunci: kelajuan tinggi, kebolehlaksanaan, bunyi rendah. Kipas berbilang bilah (5-7 bilah) adalah optimum. Lebih banyak bilah menghasilkan frekuensi yang lebih tinggi, getaran yang lebih lancar dan bunyi yang lebih tinggi, yang melengkapkan lebih cepat di dalam air, mengelakkan pengesanan sonar. Mereka juga membolehkan tujahan tinggi dalam diameter padat, sesuai dengan reka bentuk badan yang ketat. Sebagai contoh, kapal pemusnah kelas Arleigh Burke A.S. menggunakan kipas 5-bladed untuk kelajuan tinggi dan bunyi yang rendah.

·

·

Kapal Kerja (Tugs, Dredgers): Profil mereka melibatkan kelajuan rendah, tarikan tinggi, dan kerap bermula/berhenti. Kipas mesti menahan beban kejutan yang ketara. Biasanya menggunakan bilah 4-5, mereka mengimbangi rintangan impak dengan penjanaan tujahan yang cekap pada kelajuan rendah.

·

·

Kapal Penumpang & Pelayaran Pelayaran: Keselesaan adalah yang paling utama. Getaran dan bunyi mestilah minimum. Kipas multi-blade (4-5) menawarkan keseimbangan daya yang lebih baik semasa putaran, memastikan perjalanan yang lancar, mengutamakan keselesaan ke atas ekonomi bahan api puncak.

·

·

Kapal nelayan kecil & kapal layar: Kos rendah dan penyelenggaraan mudah adalah kunci. Mudah, murah-toild-to-build-and-repair 2 atau 3-bladed kipas cukup.

·

Faktor Teras 3: Getaran & Kebisingan - Imperatif yang tidak kelihatan

Bilah bilah secara langsung mempengaruhi tahap getaran dan bunyi, penting untuk keselesaan dan keselamatan.

Sebagai kipas berputar, bilah secara berkala melewati "lapangan bangun" Hull-kawasan air yang lebih perlahan. Setiap entri menyebabkan turun naik tujahan, "daya berdenyut."

·

Bilah yang lebih sedikit (mis., 3) bermakna selang masa yang lebih panjang antara denyutan (setiap 120 darjah), menyebabkan getaran frekuensi rendah yang ketara dan tegas.

·

·

Lebih banyak bilah (mis., 5) Purata selang yang lebih pendek (setiap 72 darjah), mengakibatkan getaran frekuensi yang lebih tinggi, lebih rendah amplitud untuk perjalanan yang lebih lancar.

·

Kebisingan mengikuti prinsip yang sama. Bilah yang lebih sedikit menjana bunyi frekuensi rendah yang bergerak lebih jauh di bawah air. Lebih banyak bilah mencipta bunyi frekuensi yang lebih tinggi yang menghilangkan lebih cepat-sebab utama untuk reka bentuk berbilang bilah dalam aplikasi tentera laut dan kapal selam. Walau bagaimanapun, ada keseimbangan; Di luar 7 bilah, jarak yang ketat boleh menyebabkan bunyi bergelora baru dan memburukkan lagi getaran dari ketidaksempurnaan pembuatan kecil.

Faktor Teras 4: Pembuatan & Penyelenggaraan - Pemeriksaan Realiti

Kelayakan praktikal adalah penting. Lebih banyak bilah menuntut ketepatan pembuatan yang lebih tinggi dan merumitkan pemeliharaan.

Bilah kipas adalah struktur melengkung yang kompleks. Lebih banyak bilah memerlukan konsistensi yang lebih besar dalam sudut dan bentuk. Kipas 5-bladed boleh melebihi 30% lebih menuntut untuk pembuatan dan 20-30% lebih mahal daripada 3-bladed.

Penyelenggaraan lebih intensif buruh. Memeriksa kipas 3-bladed adalah mudah. Memeriksa yang 7-bladed melibatkan memeriksa setiap bilah dan jurang di antara mereka, dengan ketara meningkatkan masa dan kos. Inilah sebabnya mengapa kapal sensitif kos memilih untuk reka bentuk yang lebih mudah, sementara angkatan laut dan garis pelayaran yang didorong oleh prestasi menerima perbelanjaan yang lebih tinggi.

Kesimpulan: Kompromi holistik

Ringkasnya, kiraan bilah kipas tidak pernah sewenang -wenangnya. Ia adalah "penyelesaian optimum" dari kompromi holistik antara:

·

Keperluan kecekapan propulsif

·

·

Profil operasi

·

·

Keperluan getaran dan bunyi bising

·

·

Kos pembuatan dan penyelenggaraan

·

Panduan Rujukan Cepat:

·

2-3 bilah: bot laju kecil, bot nelayan, kapal layar. Mengutamakan kelajuan, kos rendah, penyelenggaraan mudah. Toleransi getaran rendah/bunyi bising.

·

·

4-5 bilah: Kapal kargo besar, pembawa pukal. Mengutamakan ekonomi, teras tinggi. Mengimbangi kecekapan dan peronggaan. Kos sedar.

·

·

4-5 bilah: kapal penumpang, kapal kerja. Mengutamakan keselesaan, kestabilan. Mengimbangi kecekapan dan getaran.

·

·

5-7 bilah: kapal perang tentera laut, kapal selam. Mengutamakan kelajuan, bunyi rendah, kebolehlaksanaan yang tinggi. Prestasi pertama, menerima kos yang lebih tinggi.

·

Walaupun hanya komponen, kipas itu merangkumi kecerdasan kejuruteraan marin yang mendalam -setiap butiran terperinci terhadap permintaan, dan setiap pilihan mengimbangi prestasi dengan kos. Kali seterusnya anda melihat kapal, perhatikan kipasnya; Anda mungkin hanya meneka tujuannya dari bilangan bilah yang diputar.