پروانه نیمه مغروق
پروانه نیمه مغروق بعنوان نوع خاصی از پروانه¬های سوپرکاویتاسیونی اغلب به عنوان سیستم های رانشی با بالاترین بازده برای شناورهای تندرو شناخته می¬شوند. ازجمله مهمترین مزایای پروانه¬های نیمه مغروق نسبت به پروانه¬های مغروق میتوان به دستیابی به سرعت¬های بالاتر، افزایش بازده سیستم رانش، کاهش نویز و ارتعاشات، امکان طراحی در ابعاد بزرگتر به دلیل عدم وجود محدودیت در فاصله نوک پره تا بدنه یا بیشینه آبخور و همچنین کاهش خوردگی سایشی سطح پره¬ها به دلیل کاهش و یا فقدان پدیده مخرب کاویتاسیون اشاره کرد. علاوه بر این پروانه¬های نیمه مغروق سبب کاهش قابل توجه در مقاومت ملحقات شناور می شوند. بنابراین قدرت مورد نیاز برای رانش شناورهایی با این نوع پروانه نسبت به شناورهای دارای پروانه های معمولی، کاهش قابل توجهی دارد. با این حال، به علت کارکرد پروانه های نیمه مغروق در شرایط دوفازی، در یک سیکل دورانی، هرپره یک باربه سطح آب برخورد می¬کند که در نتیجه آن نیروی پیش رانش و گشتاور یک پره از صفر به مقدار بیشینه و مجدداً به صفر می رسد و این باعث نوسانی شدن نیروی پیشرانش و گشتاور در پروانه¬های نیمه مغروق میشود. علی¬رغم آن که بیش از یک قرن از شروع استفاده از پروانه¬های دریایی برای رانش شناورها می¬گذرد، تحقیق و بررسی برروی عملکرد آنها یک موضوع بسیار مهم بشمار می¬آید بطوریکه امروزه باتوجه به کاربرد گسترده پروانه¬های نیمه مغروق در محدوده¬ وسیعی از شناورها، دانشمندان سرگرم انجام تحقیقات ومطالعات تجربی وعددی در خصوص این نوع پروانه ها هستند.
در گذشته بیشتر مطالعات صورت گرفته بر روی پروانه های نیمه مغروق به علت عدم وجود سیستم¬های نرم افزاری با قدرت پردازش بالا، بر پایه تست¬های تجربی استوار بوده است که از جمله مهمترین آنها میتوان به تحقیقات صورت گرفته توسط Shiba [1]، Hadler و Hecker [2]، Hecker [3]، Rains [4]، Rose و Kruppa [5]، Rose و همکاران [6] و Wang [7] اشاره کرد. در مطالعات مذکور هدف استخراج متوسط زمانی تراست، گشتاور، ممان های خمشی و نیروهای جانبی بوده و در هیچ کدام مقادیر دقیق نیرو و گشتاور استخراج نشدند. از جمله فعالیت های تجربی صورت گرفته برروی پروانه های نیمه مغروق که به تعیین دقیق مقادیر نیرو و گشتاور منجر گردید می توان به مطالعات تجربی Dobay [8]، Olofsson [9]، Szantyr و Miller [10] و Dyson [11]، Dyson و همکاران[12]، Nozawa و Takayama [13] اشاره کرد. در تحقیقات مذکور، علاوه بر تعیین راندمان دینامیکی پروانه¬های نیمه مغروق، نیروهای القایی برروی پره¬ها، شفت، هاب و... نیز استخراج شده¬اند. در برخی دیگر از مطالعات تجربی، اثرات پارامترهای مختلف نظیر گام پروانه، پروفیل پره، زاویه شیب محوری پروانه، عمق غوطه¬وری پروانه و نیز عدد کاویتاسیون بر عملکرد هیدرودینامیکی پروانه نیمه مغروق مورد بررسی قرار گرفته است. در این زمینه میتوان به مطالعات تجربی Ferrando و Scamardella [14و15]، Ferrando ] 16[،Ferrando و همکاران[18و17]، Nozawa و Takayama [19]، Himei و همکاران [20] اشاره کرد.
Surface Piercing propeller
Surface-piercing propellers are specific type of super cavitating propellers that are commonly used as propeller systems with high performance for high-speed vessels. Among the most important advantages of these propellers comparing with fully-submerged propellers is that they can achieve high speeds, improve performance of propulsion system, and decrease noise and vibration. They are suitable for larger scale design since there is no limitation in terms of blade-body distance and maximum draft. Surface-piercing propellers are also featured with lower corrosion thanks to a decrease or lack of the destructive phenomenon of cavitation. Additionally, these propellers considerably decrease appendage drag so that they need a considerably less power to propel vessels comparing with the conventional propellers. However, since surface-piercing propellers function in two-phase condition, each blade enters water once in each rotation cycle so that the thrust and torque of each blade hit maximum level and then become zero. As a results surface-piercing propellers generate oscillating thrust and torque. Despite of being more than one century in operation as marine propellers, there is still a great need for conducting survey of the performance of these propellers. Nowadays and given the wide use of surface-piercing propellers in a wide range of vessels, many scientists are working on numerical and experimental studies on these propellers.
In the past and in absence of powerful software systems, studies on surface-piercing propellers were based on experimental tests and among these studies, Shiba [1], Hecker and Hadler [2], Hecker [3], Rains [4], Rose and Kruppa [5], Rose et al. [6], and Wang [7] are notable. These studies were aimed at extracting time-averaged thrust, torque, bending moments, and lateral forces and none managed to extract the accurate value of power and torque. Dobay [8], Olofsson [9], Szantyr and Miller [10], Dyson et al. [12], Nozawa and Takayama [13] are some the experimental studies that tried to calculate accurate force and torque on surface-piercing blades. In addition to dynamic performance, they tried to obtain induced forces on the blades, shafts, hub, and the like. Other experimental studies have focused on the effects of different parameters such as propeller pitch angle, blade profile, shaft inclination angle, propeller immersion depth, and cavitation number on hydrodynamic performance of surface-piercing propellers. Among these studies are Ferrando and Scamardella [14, 15], Ferrando [16], Ferrando et al. [17, 18], Nozawa and Takayam [19], Himei et al. [20] to name a few.
ادامه مطلب
طراحی و اجرا: خدمات ترجمه لبخند