เรือพายพร้อมมอเตอร์หลอก (ประวัติใบพัดเรือเดินทะเล)

ในทางด้านเทคนิคน้อยกว่า ใบพัดทะเลเทียบเท่ากับยางรถยนต์ การแปลงกำลังของเครื่องยนต์เป็นแรงขับเคลื่อนของเรือยังเป็นอุปกรณ์ขับเคลื่อนที่ใช้มากที่สุดในเรือ

ประวัติของใบพัด

ในปี พ.ศ. 2319 เจมส์ วัตต์ พ่อมดชาวอังกฤษได้ประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำ ซึ่งไม่เพียงแต่ส่งเสริมการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งแรกในประวัติศาสตร์ของมนุษย์อย่างมาก แต่ยังสร้างแบบอย่างสำหรับพลังงานกลในฐานะพลังงานทางทะเลอีกด้วย นอกจากนี้ยังวางรากฐานทางเทคนิคสำหรับสหราชอาณาจักรในการเป็นเจ้าโลกทางทะเล เนื่องจากใบพัดในเวลานั้นยังไม่ถือกำเนิดขึ้น วิศวกรที่มีขีดจำกัดในจินตนาการจึงคิดค้นใบพัดตามหลักการของใบพัด เป็นเรือที่มีไม้พายติดอยู่ทั้งสองด้านของเรือ เนื่องจากส่วนหนึ่งของล้อสัมผัสกับน้ำ จึงเรียกว่าเรือกลไฟ แต่เรือกลไฟยังมีข้อบกพร่องมากมาย เช่น ความสามารถในการทำงานต่ำมาก ประสิทธิภาพการส่งต่ำ และอื่นๆ เมื่อเทียบท่าที่ท่าเรือ

ในปี พ.ศ. 2379 “อาร์คิมีดีส” ชาวอังกฤษใช้ใบพัดแบบเกลียว นั่นคือไม้ท่อนยาวที่ทำเหมือนตะปูควง ในช่วงเริ่มต้นของการทดสอบ เรือเคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยความเร็ว 4 นอต ต่อมาเนื่องจากเรือเจอสิ่งกีดขวางในน้ำ สกรูจึงหัก เหลือแต่ส่วนเล็กๆ ของสกรู แต่ความเร็วของเรือเพิ่มขึ้นเป็น 13 นอต อุบัติเหตุเล็กๆ น้อยๆ นี้เป็นแรงบันดาลใจให้วิศวกรเปลี่ยนสกรูยาวให้เป็นสกรูสั้น จากนั้นเปลี่ยนสกรูสั้นให้เป็นรูปทรงใบมีด และใบพัดก็ได้รับการประดิษฐ์ขึ้นทีละขั้นตอนผ่านการทดลอง แน่นอนว่ามีการสลับฉากมากมาย ตัวอย่างเช่น ซีลเพลาของใบพัดใต้น้ำ การสั่นสะเทือนใต้น้ำ และปัญหาอื่นๆ ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของมนุษย์ทีละเล็กละน้อย ใบพัดจึงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอู่ต่อเรือทั่วโลกเนื่องจากข้อได้เปรียบที่ยอดเยี่ยม

รู้พารามิเตอร์หลักของใบพัด

1. ระดับเสียง P:

นั่นคือระยะทางที่ใบพัดหมุนหนึ่งรอบในทิศทางแกน เทียบเท่ากับระยะทางที่สกรูหมุน 1 ครั้งในเนื้อไม้และเคลื่อนที่ไปในเนื้อไม้ แต่นี่เป็นทฤษฎีและในทางปฏิบัติ ใบพัดจะลื่นเมื่ออยู่ในน้ำ ทำให้ประสิทธิภาพลดลง ปัญหาการลื่นไถลก็เกี่ยวข้องกับที่นี่เช่นกัน

ยิ่งระยะพิทช์ของใบมีดมากเท่าไร มุมพิทช์ของใบมีดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้นเมื่อเทียบกับพื้นผิวใบพัด แต่เมื่อเทียบกับความเร็วระดับหนึ่ง จะมีมุมพิทช์ที่เหมาะสมที่สุด ใบพัดของใบพัดระยะพิทช์คงที่ไม่สามารถหมุนได้ ดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพสูงสุดที่ความเร็วการออกแบบ ใบพัดระยะพิทช์ที่ควบคุมแตกต่างกัน ใบมีดหมุนได้ จึงสามารถปรับระยะห่างได้ ดังนั้นสำหรับเรือที่มีความต้องการความเร็วที่หลากหลาย การใช้ใบพัดระยะพิทช์แบบแปรผันสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและประหยัดเชื้อเพลิงได้อย่างมาก

2. เส้นผ่านศูนย์กลางใบพัด D:

นั่นคือเส้นผ่านศูนย์กลางของวงแหวนรอบนอกสุดของใบมีด ในกระบวนการออกแบบใบพัด ควรใช้เส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อปรับปรุงแรงส่งของใบพัด อย่างไรก็ตาม บนเรือยอทช์ เนื่องจากข้อจำกัดของร่างและตำแหน่งการติดตั้ง ใบพัดที่ใหญ่เกินไปไม่สามารถป้องกันตัวเรือได้ และสัมผัสได้ง่าย ดังนั้นจึงเหมาะสม

3. ประสบการณ์ อัตราส่วนพื้นที่ EAR:

ก่อนอื่น เราต้องรู้ว่าพื้นที่ของจานหมายถึงพื้นที่ของระนาบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัด นั่นคือ S=π(D/2)² และถ้าผลรวมของพื้นที่ที่ใบพัดทั้งหมดของเครื่องบินอยู่บนเครื่องบินคือ S2 ดังนั้น EAR=S2/S ดังนั้นค่าประสบการณ์ยิ่งมาก อัตราส่วนพื้นที่ ใบมีดจะเต็มมากขึ้น และภาระต่อหน่วยพื้นที่บนใบมีดจะเบาลง ซึ่งเอื้อต่อการหลีกเลี่ยงการเกิดโพรงอากาศ อย่างไรก็ตาม การเพิ่มค่าประสบการณ์ อัตราส่วนพื้นที่จะลดประสิทธิภาพของใบพัด ดังนั้นภายใต้สมมติฐานของการชดเชยการเกิดโพรงอากาศ อัตราส่วนพื้นที่ควรทำให้เล็กที่สุดเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของใบพัด ใบพัดส่วนใหญ่มีประสบการณ์ อัตราส่วนพื้นที่น้อยกว่า 1 แต่ยานใบพัดความเร็วสูงบางลำมีค่าประสบการณ์ อัตราส่วนพื้นที่มากกว่า 1

ประเภทของใบพัดที่ใช้ในเรือยอทช์

ใบพัดระยะพิทช์คงที่:

ใบพัดระยะพิทช์คงที่ เนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่าย จึงนิยมใช้กับเรือยอทช์ขนาดเล็กและขนาดกลางมากที่สุด มีสามถึงสี่ใบมีด ข้อดี: โครงสร้างเรียบง่าย ทนทาน บำรุงรักษาง่าย ข้อเสีย: ระดับเสียงไม่แปรผัน ดังนั้นประสิทธิภาพจะสูงสุดที่ความเร็วที่กำหนดเท่านั้น ดังนั้นใบพัดโดยทั่วไปจึงมีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และมีความเร็วในการหมุนต่ำเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ แน่นอน ใบพัดพับที่ใช้ในเรือใบก็มีใบพัดระยะพิทช์คงที่เช่นกัน

ใบพัดพิทช์ที่ควบคุมได้:

ใบพัดที่มีระดับเสียงที่ปรับได้ สามารถเปลี่ยนตามความเร็วและรักษาประสิทธิภาพการส่งสูง ประหยัดเชื้อเพลิงสูงสุด แต่ข้อบกพร่องของมันก็ชัดเจนเช่นกัน โครงสร้างซับซ้อน ราคาแพง และการบำรุงรักษาไม่สะดวก โดยทั่วไปใช้กับเรือยอทช์ขนาดใหญ่

ใบพัดหมุนสวนทางกัน:

มีการติดตั้งใบพัดสองใบที่มีทิศทางตรงกันข้ามบนเพลาเดียวกัน เช่น VOLVO แป้นหมุนของ ZF ด้วยใบพัดที่หมุนสวนทางกัน กระแสน้ำที่หมุนโดยใบพัดด้านหน้าจะถูกดูดกลืนโดยใบพัดด้านหลัง และในขณะเดียวกัน พลังงานส่วนหนึ่งของการหมุนก็จะได้รับ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการขับเคลื่อนให้ดียิ่งขึ้น ข้อเสีย: ในขณะเดียวกัน โครงสร้างก็ซับซ้อน และเนื่องจากข้อจำกัดของแรงขับในวัสดุ จึงมีการใช้งานน้อยกว่าในเรือขนาดใหญ่

แน่นอนว่ามีใบพัดประเภทอื่น ๆ แต่การใช้งานค่อนข้างน้อย