Ano ang Propeller Energy Saving Device?

A propeller sa pagtitipid ng enerhiya na aparato (ESD) ay isang auxiliary hydrodynamic appendage na naka-install malapit sa propeller ng barko — sa harap ng, sa likod, o direkta sa ibabaw nito — na nagpapahusay sa kahusayan ng pagpapaandar sa pamamagitan ng pag-optimize ng pamamahagi ng daloy ng tubig, pagbabawas ng mga pagkawala ng enerhiya sa pag-ikot sa propeller wake, o pagbawi ng enerhiya na kung hindi man ay mawawala bilang turbulence. Hindi pinapalitan ng mga device na ito ang propeller; gumagana ang mga ito kasama nito upang kunin ang mas maraming thrust mula sa parehong lakas ng baras, sa gayon ay binabawasan ang pagkonsumo ng gasolina at mga emisyon ng tambutso nang walang pagbabago sa pangunahing makina o propeller mismo.

Sa malalaking komersyal na sasakyang-dagat gaya ng mga tanker, bulk carrier, at container ship, maaaring makamit ang mahusay na katugmang mga device sa pagtitipid ng enerhiya pagtitipid ng gasolina ng 3 hanggang 10% , na isinasalin sa milyun-milyong dolyar sa paglipas ng buhay ng pagpapatakbo ng barko. Dahil sa regulatory pressure ng Energy Efficiency Existing Ship Index (EEXI) at Carbon Intensity Indicator (CII) na kinakailangan ng International Maritime Organization (IMO) Energy Efficiency Existing Ship Index (EEXI) at Carbon Intensity Indicator (CII), ang mga ESD ay naging isa sa mga pinaka-cost-effective na tool sa pagsunod na magagamit ng mga may-ari ng barko.

Bakit Umiiral ang Propeller Wake Losses — at Paano Tinutugunan ng mga ESD ang mga ito

Ang isang maginoo na propeller ay nagbibigay ng parehong axial (pasulong na pagtulak) at pag-ikot (pag-ikot) na bilis sa tubig na inilipat nito. Ang rotational component — ang "slipstream rotation" sa likod ng propeller — ay kumakatawan sa enerhiya na naubos ng makina ngunit hindi nag-ambag sa forward thrust. Nawala lang ito bilang umiikot na turbulence sa wake ng propeller. Bukod pa rito, ang hindi pare-parehong pamamahagi ng bilis ng wake ng barko na pumapasok sa propeller disk ay lumilikha ng mga pagbabago sa presyon na nagpapababa ng kahusayan at nakakatulong sa cavitation.

Tinutugunan ng mga kagamitan sa pagtitipid ng enerhiya ang mga pagkalugi na ito sa pamamagitan ng tatlong mekanismo:

• Pre-conditioning ng daloy: Ang mga pre-swirl device na naka-install sa unahan ng propeller ay pinaikot ang papasok na tubig sa kabaligtaran ng direksyon sa pag-ikot ng propeller — epektibong pinapataas ang relatibong anggulo ng pag-atake ng bawat blade at pinapahusay ang thrust generation bawat rebolusyon.
• Pagbawi ng enerhiya sa paggising: Ang mga post-swirl device (rudder bulbs, propeller cap fins) ay nakakakuha ng rotational energy sa propeller slipstream sa pamamagitan ng pag-convert ng swirling wake sa karagdagang forward thrust sa pamamagitan ng fixed fins o guide surface.
• Wake equalization: Ang mga stator fins o wake equalizing ducts ay muling namamahagi sa hindi pare-parehong velocity field na pumapasok sa propeller disk, na binabawasan ang pabagu-bagong pag-load ng blade at cavitation na nagpapababa sa kahusayan at buhay ng blade.

Mga Pangunahing Uri ng Propeller Energy Saving Device

Pre-Swirl Stator (PSS)

Ang pre-swirl stator ay isang set ng fixed fins na naka-mount sa stern boss o propeller shaft boss sa unahan ng propeller. Ang mga palikpik ay anggulo upang magbigay ng counter-rotating swirl sa tubig na pumapasok sa propeller disk, pinatataas ang epektibong anggulo ng water incidence sa mga propeller blades at pagpapabuti ng thrust output. Ang karaniwang pagtitipid sa gasolina ay 3 hanggang 6% sa single-screw vessels. Ang PSS ay isa sa pinakamalawak na naka-install na mga uri ng ESD dahil sa pagiging simple ng istruktura at maaasahang pagganap sa isang hanay ng mga draft at bilis ng pagpapatakbo.

Wake Equalizing Duct (WED)

Ang wake equalizing duct ay isang partial o full annular duct na naka-mount sa unahan ng propeller sa hindi pare-parehong rehiyon ng wake ng barko. Pinapabilis ng duct ang mabagal na gumagalaw na tubig mula sa upper wake region at pinapabagal ang mas mabilis na paggalaw ng mas mababang tubig — pinapantayan ang velocity distribution sa propeller disk. Binabawasan nito ang cavitation, vibration, at ingay habang pinapabuti ang propulsive efficiency sa pamamagitan ng 3 hanggang 5% . Ang mga WED ay partikular na epektibo sa mga full-form na sasakyang-dagat (mga tanker, bulk carrier) na may mabagal na bilis ng disenyo at malakas na hindi pare-parehong paggising.

Propeller Cap Fins (Thrust Fin Hub Cap)

Pinapalitan ng mga propeller cap fins ang conventional propeller boss cap ng isang unit na may dalang fixed fins na nagre-redirect sa hub vortex — isang concentrated rotating flow na bumubuo sa likod ng propeller boss at kumakatawan sa purong pagkawala ng enerhiya. Sa pamamagitan ng paghiwa-hiwalay ng vortex na ito at pagbawi ng enerhiyang umiikot nito bilang karagdagang thrust, nakakamit ng mga cap fin device ang pagtitipid sa gasolina ng 1 hanggang 4% na may kaunting pagbabago sa istruktura. Ang mga ito ay isa sa mga pinaka madaling mai-retrofit na uri ng ESD, dahil kailangan lang nilang palitan ang kasalukuyang propeller cap.

Rudder Bulb at Mga Palikpik

Ang rudder bulb — isang streamline na ellipsoid na nilagyan sa nangungunang gilid ng rudder sa taas ng propeller centerline — pinapakinis ang daloy mula sa propeller hub vortex sa ibabaw ng rudder, na binabawasan ang drag. Kasama ng mga twisted rudder fins, nare-recover din ng device ang rotational wake energy. Ang pinagsamang sistemang ito ay nakakamit ng pagtitipid ng gasolina ng 4 hanggang 6% at may karagdagang benepisyo ng pagpapabuti ng puwersa ng pag-angat ng timon, na maaaring mabawasan ang mga kinakailangan sa lugar ng timon o mapabuti ang kakayahang magamit.

Propeller Boss Cap Fins na may Pre-Swirl Combination

Maraming modernong ESD installation ang nagsasama-sama ng maraming device — halimbawa, isang pre-swirl stator sa unahan ng propeller na ipinares sa isang cap fin sa likod nito — upang sabay na tugunan ang kalidad ng papasok na daloy at pagbangon ng enerhiya. Ang pinagsamang mga pag-install ay maaaring makamit ang kabuuang pagtitipid ng gasolina ng 5 hanggang 10% , na may partikular na kumbinasyong pinili sa pamamagitan ng pagsusuri ng computational fluid dynamics (CFD) para sa bawat indibidwal na configuration ng hull at propeller.

Mga Uri ng ESD, Posisyon, at Karaniwang Pagtitipid sa Fuel

Aling mga Vessel ang Pinakamahusay na Nakikinabang sa Mga Device sa Pagtitipid ng Enerhiya

Ang pakinabang ng pagtitipid ng enerhiya ng isang ESD ay hindi pare-pareho sa lahat ng uri ng sasakyang-dagat — depende ito sa anyo ng hull, bilis ng disenyo, pag-load ng propeller, at mga katangian ng wake. Ang pinakamataas na natamo ay karaniwang nakakamit sa:

• Malaking tanker at bulk carrier (VLCC, Capesize): Ang kanilang mga full-form na hull ay gumagawa ng malakas na hindi pare-pareho, mabagal na gumagalaw na wakes na may mataas na rotational energy loss — ang mga kundisyon ng ESD ay pinakaepektibo sa pagtugon.
• Mga barkong lalagyan at malalaking sasakyang pangkargamento: Ang mataas na antas ng lakas ng shaft ay nangangahulugan na kahit na ang isang 3-5% na pagpapabuti ng kahusayan ay kumakatawan sa napakalaking ganap na pagtitipid sa gasolina - ang komersyal na insentibo ay malakas.
• Mga sasakyang-dagat na tumatakbo sa isang matatag na bilis ng disenyo para sa mahabang paglalakbay: Ang mga ESD ay na-optimize para sa isang partikular na bilis at draft — ang mga sasakyang pandagat na patuloy na gumagana malapit sa kanilang punto ng disenyo ay nakakamit ang buong na-rate na benepisyo, hindi katulad ng mga sasakyang-dagat na may mataas na variable na mga profile ng bilis.