סירת משוטים עם מנוע טרול (היסטוריה של מדחפים ימיים)

מדחפים ימיים, בצורה פחות טכנית, שווים לצמיגי רכב. המרת כוח המנוע לכוח המניע של הסירה הוא גם מכשיר ההנעה הנפוץ ביותר בסירה.

ההיסטוריה של מדחפים

בשנת 1776, הקוסם הבריטי ג'יימס וואט המציא את מנוע הקיטור, שלא רק שקידם מאוד את המהפכה התעשייתית הראשונה בהיסטוריה האנושית אלא גם יצר תקדים לכוח מכני ככוח ימי. זה גם הניח את הבסיס הטכני להפיכת בריטניה להגמון ימי. מכיוון שהמדחף באותה תקופה עדיין לא נולד, מהנדסים מוגבלים לדמיון המציאו את גלגל ההנעה על פי עקרון המדחף. זוהי סירה עם משוטים מותקנים משני צידי הסירה. מכיוון שחלק מהגלגל חשוף למים, הוא נקרא ספינת קיטור. אבל לספינות קיטור יש גם חסרונות רבים, כמו יכולת תפעול גרועה ביותר, יעילות שידור נמוכה וכן הלאה בעת העגינה ברציף.

בשנת 1836, הבריטים "ארכימדס" השתמשו במדחף בורג, כלומר, חתיכת עץ ארוכה עשויה כמו בורג. בתחילת המבחן הסירה נעה קדימה במהירות של 4 קשר. מאוחר יותר, בגלל שהסירה נתקלה במכשול במים, הבורג נשבר, ונותר קטע קטן מהבורג, אך מהירות הסירה הוגדלה ל-13 קשר. התאונה הקטנה הזו נתנה השראה למהנדסים להפוך את הבורג הארוך לבורג קצר, ואז להפוך את הבורג הקצר לצורת להב, והמדחף הומצא צעד אחר צעד באמצעות ניסויים. כמובן, יש הרבה הפסקות. לדוגמה, אטם הפיר של המדחף התת-מימי, רטט תת-מימי ובעיות אחרות. עם התקדמות הטכנולוגיה האנושית טיפין טיפין, המדחף נמצא בשימוש נרחב על ידי מספנות ברחבי העולם בשל יתרונותיו הגדולים.

דע את הפרמטרים העיקריים של המדחף

1. גובה P:

כלומר, המרחק שהמדחף מסתובב בסיבוב אחד בכיוון הצירי. זה שווה ערך למרחק שהבורג מסתובב פעם אחת בעץ ונע בעץ. אבל זה תיאורטי, ובפועל, להבי מדחף מחליקים כשהם נמצאים במים, וכתוצאה מכך יעילות מופחתת. גם נושא ההחלקה מעורב כאן.

ככל שגובה הלהב גדול יותר, זווית הגובה של הלהב גדולה יותר ביחס למשטח המדחף. אבל יחסית למהירות מסוימת, יש זווית שיפוע אופטימלית. הלהבים של מדחף בעל גובה קבוע אינם יכולים להסתובב. לכן, זה הכי יעיל במהירות העיצוב. מדחפים מבוקרים שונים. הלהבים שלו יכולים להסתובב, כך שניתן גם להתאים את הגובה. לכן, עבור ספינות עם דרישות מהירות משתנה, השימוש במדחפים משתנה יכול לשפר מאוד את היעילות ולחסוך בדלק.

2. קוטר המדחף D:

כלומר, קוטר הטבעת החיצונית ביותר של הלהב. בתהליך תכנון המדחף, רצוי תמיד להשתמש בקוטר הגדול ביותר האפשרי כדי לשפר את כוח ההולכה של המדחף. עם זאת, ביאכטות, בשל מגבלת הטיוטה ומיקום ההתקנה, המדחף הגדול מדי אינו יכול להיות מוגן על ידי גוף הספינה וקל למגע, ולכן הוא מתאים.

3. Exp. שטח EAR:

קודם כל, עלינו לדעת ששטח הדיסק מתייחס לשטח המישור שבו קוטר המדחף, כלומר S=π(D/2)². ואם סכום השטח התפוס על ידי כל להבי המדחף במטוס הוא S2, אז EAR=S2/S. לכן, ככל שה-exp. יחס שטח, ככל שהלהב מלא יותר, וככל שהעומס ליחידת שטח על הלהב קל יותר, דבר שיותר מועיל להימנעות מהיווצרות קוויטציה. עם זאת, הגדלת ה-exp. יחס שטח יפחית את יעילות המדחף. לפיכך, במסגרת הנחת היסוד של פיצוי על התרחשות הקוויטציה, ה-exp. יחס שטח צריך להיות קטן ככל האפשר כדי לשפר את יעילות המדחף. לרוב המדחפים יש exp. יחס שטח של פחות מ-1, אבל לחלק ממדחפי כלי הטיס המהירים יש אקס. יחס שטח של יותר מ-1.

סוגי מדחפים הנפוצים ביאכטות

מדחף עם גובה קבוע:

מדחף בעל גובה קבוע. בשל המבנה הפשוט שלו, הוא משמש לרוב על יאכטות קטנות ובינוניות. ישנם שלושה עד ארבעה להבים. יתרונות: מבנה פשוט, עמיד, תחזוקה פשוטה. חסרונות: הגובה אינו משתנה ולכן היעילות היא הגבוהה ביותר רק במהירות מסוימת. לכן, להבי המדחף הם בדרך כלל גדולים בקוטר ומהירות סיבוב נמוכה כדי לשפר את היעילות. כמובן שגם למדחפים המתקפלים המשמשים בסירות מפרש יש מדחפים בעלי גובה קבוע.

מדחף ניתן לשליטה:

מדחף עם גובה מתכוונן. זה יכול להשתנות בהתאם למהירות ולשמור על יעילות שידור גבוהה. חיסכון מקסימלי בדלק. אבל גם חסרונותיו ברורים, המבנה מורכב, העלות יקרה והתחזוקה לא נוחה. משמש בדרך כלל על יאכטות גדולות.

מדחפים מסתובבים נגדית:

שני מדחפים עם כיוונים מנוגדים מותקנים על אותו פיר. כמו VOLVO, ההנעה המסתובבת של ZF. עם המדחף המסתובב, זרימת המים המסתובבת שנוצרת על ידי המדחף הקדמי פשוט נספגת על ידי המדחף האחורי, ובמקביל מתקבל חלק מהאנרגיה המסתובבת, מה שמשפר עוד יותר את יעילות ההנעה. חסרונות: יחד עם זאת המבנה מורכב, ובשל מגבלת הדחף בחומרים פחות בשימוש באוניות גדולות.

כמובן, ישנם סוגים נוספים של מדחפים, אך היישום יחסית פחות נפוץ.