Trong môi trường cảng ngày càng phức tạp và đông đúc, khả năng cơ động của tàu trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả và an toàn hoạt động.Các phương pháp truyền thống được hỗ trợ bằng tàu kéo có giới hạn về thời gian và chi phíSự xuất hiện của công nghệ đẩy azimuth đã cho tàu tự trị và linh hoạt hơn,cho phép họ thực hiện các nhiệm vụ chuyên môn và thậm chí đạt được khả năng tự điều hướng hạn chế trong một số kịch bảnPhân tích này kiểm tra các đặc điểm kỹ thuật, ứng dụng và xu hướng tương lai của các động cơ đẩy azimuth khác nhau để thông báo các quyết định thiết kế, hoạt động và quản lý hàng hải.

Các loại và nguyên tắc hoạt động của động cơ đẩy azimuth

Các động cơ đẩy Azimuth, như tên gọi cho thấy, là các thiết bị đẩy có khả năng tạo ra lực đẩy theo bất kỳ hướng ngang nào.Chúng có thể được phân loại thành ba loại chính dựa trên cấu trúc và cơ chế hoạt động của chúng:

1. Động cơ đường hầm

Động cơ đường hầm, trong số các hệ thống đẩy azimuth phổ biến nhất, bao gồm một cánh quạt được gắn trong một đường hầm ngang qua thân tàu.Những cánh quạt này kéo nước qua một bên của đường hầm và đẩy nó ra từ phía đối diệnChúng thường được lắp đặt ở mũi (động cơ mũi) hoặc thỉnh thoảng ở đuôi (động cơ đuôi), tăng khả năng cơ động ở tốc độ thấp.

• Nguyên tắc hoạt động:Hoạt động theo luật bảo tồn động lượng, các động cơ đẩy đường hầm tăng tốc dòng nước để tạo ra lực phản ứng. Hiệu quả phụ thuộc vào tốc độ nước trong đường hầm và hiệu quả của cánh quạt.
• Ưu điểm:Xây dựng đơn giản, hiệu quả chi phí và dễ dàng lắp đặt / bảo trì.
• Nhược điểm:Giảm hiệu quả ở tốc độ cao hơn do tăng sức đề kháng thân tàu từ cấu trúc đường hầm.
• Ứng dụng:Được thực hiện rộng rãi trong các phà chở khách, thuyền làm việc và tàu kéo cảng đòi hỏi hoạt động đậu hàng thường xuyên.

2Hệ thống đẩy nước

Hệ thống phun nước sử dụng máy bơm áp suất cao để hút nước biển và đẩy nó ra qua vòi phun hướng.với lực đẩy được tạo ra hoàn toàn thông qua gia tốc nước bên trong. Các vòi phun có thể xoay cho phép chuyển hướng đẩy 360 °.

• Nguyên tắc hoạt động:Các nguyên tắc bảo tồn động lượng tương tự được áp dụng, với lực đẩy theo hướng đạt được thông qua khớp vòi.
• Ưu điểm:Thiết kế nhỏ gọn với độ nhô ra tối thiểu của thân tàu làm giảm sức cản thủy động lực.
• Nhược điểm:Hiệu quả giảm ở tốc độ thấp. Yêu cầu bảo trì cao hơn do hệ thống bơm phức tạp.
• Ứng dụng:Ưu tiên cho tàu quét mìn, tàu tuần tra và du thuyền sang trọng đòi hỏi khả năng cơ động cao và sự thận trọng âm thanh.

3Động cơ đẩy Azimuth

Đại diện cho công nghệ azimuth tiên tiến nhất, các động cơ podded tích hợp các chức năng đẩy và lái trong một đơn vị có thể quay 360 °.Những hệ thống này kết hợp các máy đẩy với khả năng azimuthing, thường kết hợp các cánh quạt có thể điều khiển để tăng hiệu suất.

• Nguyên tắc hoạt động:Đường dẫn đẩy xảy ra thông qua xoay pod, thường được vận hành bằng thủy lực hoặc điện.
• Ưu điểm:Khả năng đẩy toàn hướng mang lại khả năng cơ động đặc biệt, hiệu quả cao trong các phạm vi tốc độ, các tùy chọn lắp đặt không gian hiệu quả.
• Nhược điểm:Chi phí đầu tư cao hơn và hệ thống phức tạp.
• Ứng dụng:Điều cần thiết cho các tàu hỗ trợ ngoài khơi, nền tảng khoan, tàu phá băng và tàu du lịch lớn với nhu cầu cơ động khắt khe.

Các biến thể đẩy Azimuth chuyên biệt

Các hệ thống azimuth hiện đại đã phát triển thành các cấu hình chuyên biệt:

• Máy đẩy Azimuth thông thường:Hệ thống truyền động trực tiếp cung cấp độ tin cậy thông qua sự đơn giản cơ học.
• Hệ thống cánh quạt quay ngược (CRP):Các cánh quạt quay ngược kép loại bỏ hiệu ứng mô-men xoắn trong khi cải thiện hiệu quả và giảm tiếng ồn.
• Ứng dụng:Thiết kế motor-pod tích hợp loại bỏ trục truyền thống, tối đa hóa hiệu quả với chi phí tiếp cận bảo trì.
• Các hệ thống kéo lại:Cấu hình cho phép lưu trữ bên trong thân tàu để giảm thiểu sức cản hành trình.
• Máy đẩy trục nghiêng:Các trục cánh quạt góc tối ưu hóa sự tương tác thủy động học với các hình dạng thân tàu.

Ưu điểm hoạt động

Hệ thống đẩy Azimuth mang lại lợi ích có thể đo lường trong các hoạt động hàng hải:

Khả năng cơ động được cải thiện

Khả năng đẩy toàn hướng cho phép chuyển động chính xác trong các tuyến đường thủy hạn chế, bao gồm cả đậu, giữ ga và chuyển tiếp bên cạnh, giảm sự phụ thuộc vào kéo và chi phí liên quan.

Tăng hiệu quả đẩy

Các thiết kế tiên tiến như hệ thống CRP và ổ đĩa podded tối ưu hóa mức tiêu thụ nhiên liệu trong khi duy trì sức đẩy.

Tăng mức độ an toàn

Hệ thống Azimuth phục vụ như là động cơ đẩy dư thừa trong trường hợp hệ thống chính bị hỏng.

Hiệu suất âm thanh

Các cấu hình được lựa chọn làm giảm đáng kể sự truyền tải tiếng ồn và rung động, cải thiện sự thoải mái của hành khách và môi trường làm việc của phi hành đoàn.

Các tiêu chí lựa chọn và chiến lược cấu hình

Lựa chọn đẩy tối ưu đòi hỏi đánh giá toàn diện các thông số tàu:

• Máy đẩy cung:Lý tưởng cho các tàu đòi hỏi phải thường xuyên vận động cảng (hạm phà, tàu cung cấp)
• Động cơ phía sau:Dễ dàng xoay chặt chẽ trong các tuyến đường thủy bị hạn chế (hạm buýt kéo cảng, tàu nội địa)
• Động cơ Azimuth chính:Quan trọng đối với tàu xây dựng ngoài khơi và tàu phá băng
• Hệ thống thứ cấp:Cung cấp tăng cường cơ động cho RoPax lớn và tàu du lịch

Các yếu tố lựa chọn bổ sung bao gồm các yêu cầu về lực đẩy phù hợp với độ dịch chuyển của tàu, hồ sơ hiệu quả, hiệu suất âm thanh và chi phí bảo trì vòng đời.

Xu hướng công nghệ mới nổi

Ngành động cơ đẩy azimuth tiếp tục tiến bộ thông qua một số phát triển quan trọng:

• Tối ưu hóa hiệu quả:Động lực học chất lỏng tính toán tiên tiến (CFD) thông báo các thiết kế cánh quạt thế hệ tiếp theo
• Giảm tiếng ồn:Các vật liệu damping sáng tạo và tinh chỉnh thủy động học làm giảm dấu hiệu âm thanh
• Tích hợp số:Hệ thống điều khiển được hỗ trợ bởi AI cho phép điều khiển dự đoán và giữ trạm tự động
• Điện hóa:Hệ thống azimuth lai và điện hoàn toàn hỗ trợ các sáng kiến khử carbon
• Kiến trúc mô-đun:Các thành phần tiêu chuẩn hóa hợp lý hóa các quy trình bảo trì và nâng cấp

Khảo sát ngành công nghiệp

Công nghệ động cơ Azimuth sẵn sàng giải quyết các thách thức của ngành hàng hải thông qua đổi mới liên tục.Các giải pháp mới nổi bao gồm các động cơ đẩy chạy bằng hydro và tích hợp điều khiển tự trị hứa hẹn sẽ xác định lại các tiêu chuẩn cơ động của tàu trong khi hỗ trợ các mục tiêu bền vững môi trường.