Электрлік азимуттық итератор жетектері

Кіріспе

Электрлік жетектегі азимуттық итергіш

Azipod – бұл тіркелген сауда белгісі болып табылатын азимуттық итергіш құрылғысы, кемелердің маневрлеу қабілетін арттыратын, басқаруға болатын гондолаға ("под") орнатылған тұрақты қанатты винттен және винтті қоздыратын электрмоторды қамтитын теңіздік қозғалтқыш бөлімі. Олар 1980-ші жылдардың соңында Финляндияда Wärtsilä Marine, Strömberg және Финляндияның Ұлттық теңіз навигациясы басқармасы бірлесіп әзірледі. "Azipod" тіркелген бренд атауы болғанымен, кейде басқа компаниялар өндіретін подтық қозғалтқыш құрылғыларының жалпылама атауы ретінде де қолданылады.

Тұжырымдама

Z және L қозғалтқыштары сияқты дәстүрлі азимуттық қозғалтқыштарда винт кеменің корпусындағы электр моторы немесе дизельді қозғалтқышпен қозғалады. Винт негізгі қозғалтқышпен валдар және тік ось бойынша винтті айналдыруға мүмкіндік беретін бұрыштық берілістер арқылы жалғастырылады. Осы типтегі қозғалтқыш жүйелері 1990 жылдардан бері кеңінен қолданылып келеді және бүгінде әлемнің көптеген компаниялары мұндай қозғалтқыш құрылғыларын өндіреді. Azipod блогында электр моторы қозғалтқыш блогының ішіне орнатылады және винт тікелей мотор валына қосылады. Қозғалтқышқа электр қуаты сырғанақ сақиналар арқылы беріледі, бұл Azipod блогының тік ось бойынша 360 градусқа айналуына мүмкіндік береді. Azipod құрылғылары тұрақты қанатты винттерді пайдаланатындықтан, қуат әрқашан қозғалтқыштардың жылдамдығы мен бағытын басқаруға мүмкіндік беретін өзгермелі жиілікті жетек немесе циклоконвертер арқылы беріледі. Подтың винті көбінесе алға қарай қаратылады, себебі бұл тартымды (немесе тракторлық) конфигурацияда винт бұзылмаған ағында жұмыс істеудің нәтижесінде тиімдірек болады. Өз орнату осінің айналасында айнала алатындықтан, под өзінің итерім күшін кез келген бағытта қолдана алады. Азимуттық қозғалтқыштар кемелердің маневрлену қабілетін арттырады және оларды алға бағытталғандай тиімділікпен кері қарай жүруге мүмкіндік береді. Коммерциялық пайдалануда подтық қозғалтқыштардың толық мүмкіндіктерін іске асыру үшін экипаж кеме басқару тренажерлерінде және адам басқаратын модельдерде оқытылуы қажет. Подтық конструкция алғаш рет 1990 жылдары орнатылған кезде дәстүрлі қозғалтқыш жүйесімен салыстырғанда 9%-ға артық отын тиімділігіне қол жеткізді. Содан бері дәстүрлі конструкцияларды жақсарту осы айырмашылықты 6-8%-ға дейін азайтты, бірақ Azipod айналасындағы гидродинамикалық ағын қанаттарды қайта жаңарту және көп подтық орнатулардағы подтардың жұмыс бұрыштарын динамикалық компьютерлік оптимизациялау арқылы жақсартылды, осылайша жалпы тиімділік қазір 18%-ға дейін артты.

In the conventional azimuth thrusters such as Z drive and L drive thrusters, the propeller is driven by an electric motor or a diesel engine inside the ship's hull. The propeller is coupled to the prime mover with shafts and bevel gears that allow rotating the propeller about a vertical axis. This type of propulsion system has a long tradition throughout the 1990s and today such propulsion units are produced by a number of companies around the world. In the Azipod unit, the electric motor is mounted inside the propulsion unit and the propeller is connected directly to the motor shaft. Electric power for the propulsion motor is conducted through slip rings that let the Azipod unit rotate 360 degrees about the vertical axis. Because Azipod units utilize fixed pitch propellers, power is always fed through a variable frequency drive or cycloconverter that allows speed and direction control of the propulsion motors. The pod's propeller usually faces forward because in this pulling (or tractor) configuration the propeller is more efficient due to operation in undisturbed flow. Because it can rotate around its mount axis, the pod can apply its thrust in any direction. Azimuth thrusters allow ships to be more maneuverable and enable them to travel backward nearly as efficiently as they can travel forward. In order for the full capabilities of podded propulsion units to be realized in commercial service, shiphandling training on simulators and manned models is required for the crew. The podded design typically achieved a 9% better fuel efficiency than the conventional propulsion system when it was first installed in the 1990s. In the meantime, improvements to the conventional designs have shrunk the gap to 6–8%, but on the other hand the hydrodynamic flow around the Azipod has been improved by fin retrofits and a dynamic computer optimization of the respective operating angles of the pods in multipod installations, thereby yielding overall efficiency improvements now in the range of 18%.

Даму

1987 жылы Финляндияның Ұлттық кеме жүргізу басқармасы электр жабдықтарын өндіретін Strömberg компаниясына (кейін ABB) және фин кеме құрылысшысы Wärtsilä Marine компаниясына жаңа типтегі электр жетегін әзірлеу бойынша ынтымақтастық туралы ұсыныс жасады. Бұрын компаниялар дизельдік-электрлік жетегі саласында ондаған жылдар бойы бірлесіп жұмыс істеген, ал 1980-ші жылдары ауыспалы ток жетегі мен циклоконвертерлері бар алғашқы мұзжарғыш кемелерді жасады. Прототипті әзірлеу 1989 жылы басталды және келесі жылы алғашқы құрылғы орнатуға дайын болды. 1,5 МВт қуаттылығы бар, «Azipod» (азимуттық электрлік иінтірек жетегі деген сөздің қысқартылған түрі) деп аталған блок 1979 жылы салынған фин кемесі Seili-ге, Финляндияның Хельсинки қаласындағы Hietalahti кеме құрылыс орнында орнатылды. Жаңадан жөндеуден кейін кеменің мұзды жару қабілеті едәуір артты және ол кері бағытта да мұзды жаруға қабілетті екені анықталды. Бұл жаңа жұмыс режимін анықтау 1990-шы жылдардың басында екі бағытта жүре алатын кемелер концепциясын жасауға әкелді. 2000-шы жылдары Seili кемесіне жаңа жетегі орнатылғанда, прототиптік блок Forum Marinum-ға сыйға беріліп, Финляндияның Турку қаласында көрмеге қойылды. Прототиптік орнатудан алынған оң тәжірибеден кейін Azipod концепциясын дамыту жалғасты және келесі құрылғылар 1993 және 1994 жылдары сәйкесінше екі фин мұнай танкеріне, Uikku және Lunni кемелеріне орнатылды. Прототиптен сегіз есе қуатты болған 11,4 МВт Azipod құрылғылары, мұзды жару қабілеті бар кемелердің мұзды жару қабілетін едәуір арттырды. Алғашқы үш Azipod құрылғысы «итеру» типінде болды, онда винт гондоланың артына орнатылған. Келесі орнатуларда ABB винтпен қозғалатын ұшақтарға ұқсас тиімді «тарту» конфигурациясын қабылдады. Әлемдегі алғашқы Azipod жетегімен жабдықталған круиздік кеме – Elation 1998 жылдың көктемінде Хельсинкидегі Kværner Masa Yards кеме құрылыс орнында тапсырылды. Azipod бастапқыда мұзжарғыш кемелер үшін жасалған болса да, 1990-шы жылдардан бері круиздік кемелер Azipod жетегімен жабдықталған кемелердің ең көп санына айналды және электрлік иінтірек жетегінің табысы Rolls Royce Mermaid сияқты бәсекелестерге жол ашты. Azipod құрылғыларымен жабдықталған кемелердің арасында Royal Caribbean International компаниясының Voyager, Freedom, Oasis және Icon класындағы круиздік кемелері бар, олардың әрқайсысы тапсырылған кезде әлемдегі ең үлкен круиздік кеме атағын иеленді. Кішкентай Azipod Compact толық өлшемді құрылғыдан теңіз суымен тікелей салқындатылатын тұрақты магнитті синхронды қозғалтқышымен ерекшеленеді. Бұрғылау кемелері үшін ол «итеру» конфигурациясында да қолжетімді және стационарлық режимде боллардтың тарту күшін арттыру үшін сопломен жабдықталуы мүмкін. Финляндияда құрастырылатын толық көлемді Azipod-тан айырмашылығы, Compact Azipod құрылғылары Қытайда өндіріледі.

In 1987, the Finnish National Board of Navigation made a co operation proposal to the electrical equipment company Strömberg (later ABB) and the Finnish shipbuilder Wärtsilä Marine for the development of a new type of electric propulsion unit. Prior to this, the companies had been working together for decades in the field of diesel electric propulsion systems and in the 1980s produced the first icebreakers with alternating current propulsion motors and cycloconverters. The development of the prototype started in 1989 and the first unit was ready for installation in the following year. The 1.5MW unit, dubbed "Azipod" (short for azimuthing electric podded drive) was installed on the 1979 built Finnish fairway support vessel Seili at Hietalahti shipyard in Helsinki, Finland. After the refit, the vessel's icebreaking performance was considerably increased and she was also found out to be capable of breaking ice astern (backwards). This discovery of a new operating mode eventually led to the development of the double acting ship concept in the early 1990s. When Seili was refitted with new propulsion system in the 2000s, the prototype unit was donated to Forum Marinum and put on display in Turku, Finland. Following the encouraging experiences from the prototype installation, the development of the Azipod concept continued and the next units were retrofitted on two Finnish oil tankers, Uikku and Lunni, in 1993 and 1994, respectively. Nearly eight times as powerful as the prototype, the 11.4MW Azipod units considerably increased the icegoing ability of the vessels that were already built with independent icebreaking capability in mind. The first three Azipod units were of so called "pushing" type in which the propeller is mounted behind the gondola. In the subsequent installations, ABB adopted the more efficient "pulling" configuration similar to propeller driven airplanes. The world's first cruise ship fitted with Azipod propulsion units, Elation, was delivered by Kværner Masa Yards Helsinki shipyard in the spring of 1998. Even though the Azipod was initially developed for icebreaking vessels, cruise ships have become the largest group of ships by type to be fitted with Azipod propulsion system since the 1990s and the success of the electric podded propulsion units has paved the way for competitors such as the Rolls Royce Mermaid. Among the vessels fitted with Azipod units are Royal Caribbean International's Voyager , Freedom , Oasis and Icon class cruise ships, each of which held the title of the largest cruise ship in the world at the time of delivery. The smaller Azipod Compact differs from the full size unit by its permanent magnet synchronous motor which is directly cooled by sea water. For drilling vessels, it is also available in "pushing" configuration and can be fitted with a nozzle to increase bollard pull thrust in stationkeeping applications. Unlike the full sized Azipod units which are assembled in Finland, the Compact Azipod units are manufactured in China.

Төсегішке байланысты проблемалар

Қызмет етудің алғашқы жылдарында үлкен Azipod V дизайнымен жабдықталған круиздік кемелерде кеңінен жарияланған бірнеше қызмет тоқтаулар болды. Жаңа Azipod X дизайны бұл мәселелерді ескере отырып жасалған, қызмет аралығы бес жылға дейін ұзартылған, сондай-ақ кеме қалыпты жағдайда портта тұрғанда, подшипниктерді іштен бөлшектеп, жөндеу мүмкіндігі қарастырылған.