Napęd morski - Marine propulsion

Napęd morski to mechanizm lub system używany do generowania ciągu w celu poruszania statku lub łodzi po wodzie. Podczas gdy wiosła i żagle są nadal używane na niektórych mniejszych łodziach, większość nowoczesnych statków jest napędzana przez układy mechaniczne składające się z silnika elektrycznego lub silnika obracającego śmigło , lub rzadziej, w pompach odrzutowych , wirnika . Inżynieria morska jest dyscypliną związaną z procesem projektowania inżynieryjnego morskich systemów napędowych .

Siła robocza w postaci wioseł i żagla były pierwszymi formami napędu morskiego. Wczesną rolę odgrywały również galery wiosłowe , niektóre wyposażone w żagiel. Pierwszym zaawansowanym mechanicznym środkiem napędu morskiego był okrętowy silnik parowy , wprowadzony na początku XIX wieku. W XX wieku zastąpiono go dwusuwowymi lub czterosuwowymi silnikami wysokoprężnymi , silnikami zaburtowymi i turbinami gazowymi na szybszych statkach. Morskie reaktory jądrowe , które pojawiły się w latach pięćdziesiątych, produkują parę do napędzania okrętów wojennych i lodołamaczy ; komercyjne zastosowanie, które podjęto pod koniec tej dekady, nie przyjęło się. Silniki elektryczne wykorzystujące akumulatory elektryczne zostały wykorzystane do napędu okrętów podwodnych i łodzi elektrycznych i zostały zaproponowane jako napęd energooszczędny.

Rozwój silników zasilanych skroplonym gazem ziemnym (LNG) zyskuje uznanie ze względu na ich niskie emisje i zalety kosztowe. Silniki Stirlinga , które są cichsze, płynniej pracują, napędzają szereg małych łodzi podwodnych , aby działały jak najciszej. Jego konstrukcja nie jest wykorzystywana w cywilnych zastosowaniach morskich ze względu na niższą całkowitą sprawność niż silniki spalinowe lub turbiny napędowe.

Historia

Wstępna mechanizacja

Do czasu zastosowania na statkach silników parowych opalanych węglem na początku XIX wieku wiosła lub wiatr były głównymi środkami napędu jednostek pływających. Statki handlowe używały głównie żagli, ale w okresach, gdy działania na morzu zależały od statków zbliżających się do taranowania lub walki wręcz, preferowano galery ze względu na ich zwrotność i szybkość. Te greckie marynarki, który walczył w wojnie peloponeskiej wykorzystywane triremy , podobnie jak Rzymian w bitwie pod Akcjum . Rozwój artylerii morskiej, począwszy od XVI wieku, przewyższał manewrowość ciężarem burt; doprowadziło to do dominacji okrętów wojennych napędzanych żaglami przez następne trzy stulecia.

W czasach współczesnych ludzki napęd znajduje się głównie w małych łodziach lub jako napęd pomocniczy na żaglówkach. Napęd ludzki obejmuje drążek do pchania, wiosłowanie i pedały.

Napęd za pomocą żagla składa się na ogół z żagla podniesionego na wyprostowanym maszcie, podtrzymywanego przez sztagi i sterowanego linkami wykonanymi z liny . Żagle były dominującą formą napędu komercyjnego do końca XIX wieku i nadal były używane aż do XX wieku na trasach, na których zapewniony był wiatr i węgiel nie był dostępny, na przykład w handlu azotanami w Ameryce Południowej . Żagle są obecnie powszechnie wykorzystywane do celów rekreacyjnych i wyścigów, choć innowacyjne aplikacje latawce / Royals , turbosails , rotorsails , wingsails , wiatraków i SkySails własnego latawca boja-system „s zostały wykorzystane na dużych nowoczesnych statków do oszczędności paliwa.

Zmechanizowany

W drugiej połowie XX wieku rosnące koszty paliwa niemal doprowadziły do ​​upadku turbiny parowej. Większość nowych statków od około 1960 roku została zbudowana z silnikami Diesla , zarówno cztero- , jak i dwusuwowymi. Ostatnim dużym statkiem pasażerskim zbudowanym z turbinami parowymi był Fairsky , zwodowany w 1984 roku. Podobnie wiele statków parowych zostało przerobionych w celu poprawy efektywności paliwowej . Jednym z głośnych przykładów była zbudowana w 1968 r. Królowa Elżbieta 2, w której w 1986 r. wymieniono turbiny parowe na elektrownię spalinowo-elektryczną .

Większość nowo budowanych statków z turbinami parowymi to statki specjalistyczne, takie jak statki o napędzie jądrowym, a także niektóre statki handlowe (w szczególności skroplony gaz ziemny (LNG) i węglarze), w których ładunek może być wykorzystany jako paliwo bunkrowe .

Silniki

Parowy

Para napędza dwa typy silnika, tłokowy (z tłokami napędzającymi parę połączonymi z wałem korbowym) i turbinę (z łopatkami napędzającymi parę zamocowanymi promieniowo do wirującego wału). Moc z każdego z wałków może być przekazywana bezpośrednio do śmigła, dyszy pompy lub innego mechanizmu lub przechodzi przez jakąś formę przekładni, mechaniczną, elektryczną lub hydrauliczną. W XIX wieku para była jednym z głównych źródeł zasilania napędu morskiego. W 1869 r. nastąpił duży napływ statków parowych, ponieważ maszyna parowa przeszła w tym czasie duże postępy.

Odwzajemniający się

Rozwój statków parowych z silnikiem tłokowym był złożonym procesem. Wczesne statki parowe były zasilane drewnem, później węglem lub olejem opałowym. Wczesne statki wykorzystywały koła rufowe lub boczne , które ustąpiły miejsca śrubom napędowym .

Pierwszy komercyjny sukces naliczone do Robert Fulton „s North River Steamboat (często zwanego Clermont ) w Stanach Zjednoczonych w 1807 roku, a następnie w Europie przez 45 stóp (14 m) Comet 1812 napęd parowy postępowała znacznie nad resztą 19 wieku . Godne uwagi osiągnięcia obejmują skraplacz powierzchniowy pary , który wyeliminował stosowanie wody morskiej w kotłach statku. To, wraz z udoskonaleniami technologii kotłów, pozwoliło na wyższe ciśnienie pary, a tym samym na zastosowanie bardziej wydajnych silników z wielokrotnym rozprężaniem (związkami). Jako środek przenoszenia mocy silnika, koła łopatkowe ustąpiły miejsca wydajniejszym śrubom napędowym.

Silniki parowe o wielu ekspansjach stały się powszechne pod koniec XIX wieku. Silniki te odprowadzały parę z cylindra wysokiego ciśnienia do cylindra o niższym ciśnieniu, dając duży wzrost wydajności.

Turbiny

Turbiny parowe były zasilane węglem , a później olejem opałowym lub energią jądrową . Opracowana przez Sir Charlesa Algernona Parsonsa morska turbina parowa podniosła stosunek mocy do masy. Osiągnął rozgłos, demonstrując go nieoficjalnie w 100-stopowej (30-metrowej) Turbinii podczas Przeglądu Marynarki Wojennej Spithead w 1897 r. Ułatwiło to generację szybkich liniowców w pierwszej połowie XX wieku i sprawiło, że silnik parowy tłokowy stał się przestarzały ; najpierw na okrętach wojennych, a później na statkach handlowych.

Na początku XX wieku ciężki olej opałowy wszedł do powszechnego użytku i zaczął zastępować węgiel jako paliwo z wyboru na statkach parowych. Jego wielkimi zaletami były wygoda, zmniejszona siła robocza dzięki wyeliminowaniu trymerów i palaczy oraz zmniejszona przestrzeń potrzebna na bunkry paliwowe.

Z napędem jądrowym

W tych naczyniach reaktor jądrowy podgrzewa wodę, aby wytworzyć parę napędzającą turbiny. W momencie powstania bardzo niskie ceny oleju napędowego ograniczały atrakcyjność komercyjną napędu jądrowego. Korzyści płynące z bezpieczeństwa cen paliwa, większego bezpieczeństwa i niskiej emisji nie były w stanie pokonać wyższych kosztów początkowych elektrowni jądrowej. W 2019 r. napęd jądrowy jest rzadkością, z wyjątkiem niektórych statków marynarki wojennej i specjalistycznych, takich jak lodołamacze . Na dużych lotniskowcach przestrzeń dawniej wykorzystywana do bunkrowania statku jest wykorzystywana zamiast do bunkrowania paliwa lotniczego. W okrętach podwodnych możliwość pływania w zanurzeniu z dużą prędkością i we względnym spokoju przez długi czas ma oczywiste zalety. Kilka krążowników morskich również korzystało z energii jądrowej; od 2006 r. na służbie pozostały tylko rosyjskie klasy Kirov . Przykładem niewojskowego statku z morskim napędem jądrowym jest lodołamacz klasy Arktika o mocy 75 000 koni mechanicznych (55 930  kW ). W lodołamaczu zaletą jest bezpieczeństwo paliwa i bezpieczeństwo w wymagających warunkach arktycznych. Komercyjny eksperyment NS  Savannah zakończył się przed dramatycznym wzrostem cen paliwa w latach siedemdziesiątych. Savannah również cierpiał z powodu nieefektywnej konstrukcji, częściowo przeznaczonej dla pasażerów, a częściowo dla ładunku.

W ostatnim czasie ponownie pojawiło się zainteresowanie komercyjną żeglugą nuklearną. Ceny oleju opałowego są teraz znacznie wyższe. Statki towarowe z napędem jądrowym mogłyby obniżyć koszty związane z emisją dwutlenku węgla i podróżować z większą prędkością przelotową niż konwencjonalne statki napędzane olejem napędowym.

Diesel

Większość nowoczesnych statków wykorzystuje tłokowy silnik wysokoprężny jako główne urządzenie poruszające, ze względu na ich prostotę obsługi, solidność i oszczędność paliwa w porównaniu z większością innych głównych mechanizmów poruszających. Obracający się wał korbowy może być bezpośrednio sprzężony ze śrubą napędową w silnikach wolnoobrotowych, za pośrednictwem przekładni redukcyjnej w przypadku silników średnio- i wysokoobrotowych lub za pośrednictwem alternatora i silnika elektrycznego w statkach dieslowo-elektrycznych. Obroty wału korbowego są połączone z wałkiem rozrządu lub pompą hydrauliczną inteligentnego oleju napędowego .

Tłokowych okrętowy silnik wysokoprężny pierwszy wszedł do użytku w 1903 roku, kiedy diesel elektryczny rivertanker wandalizm oddano do użytku przez Branobel . Silniki wysokoprężne wkrótce oferowały większą sprawność niż turbina parowa, ale przez wiele lat miały gorszy stosunek mocy do przestrzeni. Jednak pojawienie się turbodoładowania przyspieszyło ich przyjęcie, umożliwiając większą gęstość mocy.

Obecnie silniki Diesla są szeroko klasyfikowane według

• Ich cykl pracy: silnik dwusuwowy lub czterosuwowy
• Ich konstrukcja: poprzeczka , pień lub przeciwny tłok
• Ich prędkość
  • Niska prędkość: dowolny silnik o maksymalnej prędkości roboczej do 300  obrotów na minutę (obr/min), chociaż większość dużych dwusuwowych wolnoobrotowych silników wysokoprężnych działa poniżej 120 obr./min. Niektóre silniki o bardzo długim skoku osiągają maksymalną prędkość około 80 obr/min. Największe i najmocniejsze silniki na świecie to wolnoobrotowe, dwusuwowe, wodzikowe diesle.
  • Średnia prędkość: dowolny silnik o maksymalnej prędkości roboczej w zakresie 300–1000 obr./min. Wiele nowoczesnych czterosuwowych średnioobrotowych silników wysokoprężnych ma maksymalną prędkość roboczą około 500 obr./min.
  • Wysoka prędkość: dowolny silnik o maksymalnej prędkości roboczej powyżej 1000 obr./min.

Większość współczesnych większych statków handlowych używa wolnoobrotowych, dwusuwowych silników wodzikowych lub średnioobrotowych, czterosuwowych silników tułowia. Niektóre mniejsze statki mogą używać silników wysokoprężnych o dużej prędkości.

Rozmiar różnych typów silników jest ważnym czynnikiem przy wyborze tego, co zostanie zainstalowane na nowym statku. Wolnoobrotowe dwusuwowe silniki są znacznie wyższe, ale wymagana powierzchnia jest mniejsza niż w przypadku równoważnych czterosuwowych silników wysokoprężnych o średniej prędkości. Ponieważ przestrzeń nad linią wodną jest na wagę złota na statkach pasażerskich i promach (szczególnie tych z pokładem samochodowym), statki te mają tendencję do używania wielu silników o średniej prędkości, co skutkuje dłuższą, niższą maszynownią niż wymagana dla dwusuwowych silników wysokoprężnych. Instalacje z wieloma silnikami zapewniają również nadmiarowość w przypadku awarii mechanicznej jednego lub większej liczby silników oraz możliwość uzyskania większej wydajności w szerszym zakresie warunków pracy.

Ponieważ śruby napędowe nowoczesnych statków są najbardziej wydajne przy prędkości roboczej większości wolnoobrotowych silników wysokoprężnych, statki z tymi silnikami na ogół nie potrzebują skrzyń biegów. Zazwyczaj takie układy napędowe składają się z jednego lub dwóch wałów napędowych, każdy z własnym silnikiem z napędem bezpośrednim. Statki napędzane średnio- lub wysokoobrotowymi silnikami wysokoprężnymi mogą mieć jedną lub dwie (czasem więcej) śruby napędowe, zwykle z jednym lub kilkoma silnikami napędzającymi każdy wał napędowy przez skrzynię biegów. Tam, gdzie więcej niż jeden silnik jest przystosowany do jednego wału, każdy silnik najprawdopodobniej będzie napędzany przez sprzęgło, umożliwiając odłączenie silników, które nie są używane, od skrzyni biegów, podczas gdy inne będą nadal pracować. Taki układ pozwala na prowadzenie prac konserwacyjnych w trakcie podróży, nawet z dala od portu.

Silniki LNG

Przedsiębiorstwa żeglugowe są zobowiązane do przestrzegania przepisów Międzynarodowej Organizacji Morskiej (IMO) oraz Międzynarodowej konwencji o zapobieganiu zanieczyszczaniu morza przez statki . Silniki dwupaliwowe są zasilane olejem napędowym klasy morskiej, ciężkim olejem opałowym lub skroplonym gazem ziemnym (LNG). Marine LNG Silnik posiada wiele opcji paliwa, dzięki czemu statki do przewozu nie opierając się na jednym rodzaju paliwa. Badania pokazują, że LNG jest najbardziej wydajnym paliwem, choć ograniczony dostęp do stacji paliw LNG ogranicza produkcję takich silników. Statki świadczące usługi w branży LNG zostały doposażone w silniki dwupaliwowe i okazały się niezwykle skuteczne. Zalety silników dwupaliwowych obejmują elastyczność paliwową i operacyjną, wysoką wydajność, niskie emisje i korzyści w zakresie kosztów operacyjnych.

Silniki na skroplony gaz ziemny oferują przemysłowi transportu morskiego przyjazną dla środowiska alternatywę zasilania statków. W 2010 roku STX Finland i Viking Line podpisały porozumienie o rozpoczęciu budowy największego przyjaznego dla środowiska promu wycieczkowego. Budowa NB 1376 zostanie zakończona w 2013 roku. Według Viking Line, statek NB 1376 będzie zasilany głównie skroplonym gazem ziemnym. Emisje tlenku azotu ze statku NB 1376 będą prawie zerowe, a emisje tlenku siarki będą co najmniej o 80% niższe od standardów Międzynarodowej Organizacji Morskiej (IMO).

Zyski firmy z obniżek podatków i korzyści w zakresie kosztów operacyjnych doprowadziły do ​​stopniowego wzrostu zużycia paliwa LNG w silnikach.

Turbiny gazowe

Połączony napęd morski
CODOG CODAG CODLAD CODLAG CODAD COSAG COGOG COGAG COGAS CONAS IEP lub IFEP

Wiele okrętów wojennych zbudowanych od lat 60. używało turbin gazowych do napędu, podobnie jak kilka statków pasażerskich, takich jak jetfoil . Turbiny gazowe są powszechnie stosowane w połączeniu z innymi typami silników. Ostatnio w RMS  Queen Mary 2 oprócz silników wysokoprężnych zainstalowano turbiny gazowe . Ze względu na ich słabą sprawność cieplną przy małej mocy (przelotowej) na statkach często używane są silniki Diesla do przelotów, z turbinami gazowymi zarezerwowanymi na wypadek, gdy potrzebne są wyższe prędkości. Jednak w przypadku statków pasażerskich głównym powodem instalowania turbin gazowych było umożliwienie redukcji emisji we wrażliwych obszarach środowiskowych lub w porcie. Niektóre okręty wojenne i kilka nowoczesnych statków wycieczkowych również używało turbin parowych do poprawy wydajności swoich turbin gazowych w cyklu kombinowanym , w którym ciepło odpadowe z wydechu turbiny gazowej jest wykorzystywane do gotowania wody i wytwarzania pary do napędzania turbiny parowej. W takich cyklach łączonych sprawność cieplna może być taka sama lub nieco większa niż w samych silnikach wysokoprężnych; jednak rodzaj paliwa potrzebnego do tych turbin gazowych jest znacznie droższy niż ten potrzebny do silników wysokoprężnych, więc koszty eksploatacji są wciąż wyższe.

Niektóre jachty prywatne, takie jak Aga Khan 's Alamshar , mają również napęd z turbiną gazową (Pratt i Whitney ST40M), która umożliwia osiąganie prędkości maksymalnej do 70 węzłów, co jest niespotykane dla jachtu 50-metrowego.

Stirling

Od końca lat 80. szwedzki stoczniowiec Kockums zbudował wiele udanych okrętów podwodnych napędzanych silnikiem Stirlinga. Okręty podwodne przechowują sprężony tlen, aby umożliwić wydajniejsze i czystsze spalanie paliwa zewnętrznego w zanurzeniu, dostarczając ciepło do pracy silnika Stirlinga. Silniki są obecnie używane w okrętach podwodnych klasy Gotland i Södermanland . oraz japoński okręt podwodny klasy Sōryū . To pierwsze okręty podwodne z niezależnym od powietrza napędem Stirlinga (AIP), który wydłuża żywotność pod wodą z kilku dni do kilku tygodni.

Radiatorem silnika Stirlinga jest zazwyczaj temperatura powietrza otoczenia. W przypadku silników Stirlinga o średniej i dużej mocy, grzejnik jest generalnie wymagany do przenoszenia ciepła z silnika do otaczającego powietrza. Silniki okrętowe Stirlinga mają tę zaletę, że wykorzystują wodę o temperaturze otoczenia. Umieszczenie sekcji chłodnicy w wodzie morskiej zamiast w otaczającym powietrzu pozwala na zmniejszenie chłodnicy. Woda chłodząca silnik może być wykorzystana bezpośrednio lub pośrednio do celów ogrzewania i chłodzenia statku. Silnik Stirlinga ma potencjał do napędu statków nawodnych, ponieważ większy rozmiar fizyczny silnika jest mniejszym problemem.

Elektryczny

Napęd akumulatorowo-elektryczny pojawił się po raz pierwszy w drugiej połowie XIX wieku, napędzając małe łódki na jeziorze. Opierały się one całkowicie na akumulatorach kwasowo-ołowiowych, dostarczając prąd elektryczny do zasilania ich śmigieł. Elco (Electric Launch Company) przekształciło się w lidera w branży, a później rozwinęło się w inne formy łodzi, w tym kultową łódź PT z czasów II wojny światowej .

Na początku XX wieku napęd elektryczny został przystosowany do zastosowania w okrętach podwodnych . Ponieważ podwodny napęd napędzany wyłącznie ciężkimi akumulatorami był zarówno powolny, jak i ograniczony zasięgiem i rozpiętością czasową, opracowano baterie akumulatorów. Okręty podwodne były głównie napędzane na powierzchni połączonymi systemami dieslowo-elektrycznymi , które były znacznie szybsze i pozwalały na znacznie większy zasięg, ładując ich systemy akumulatorów, gdy było to konieczne do wciąż ograniczonego działania podpowierzchniowego i czasu trwania. Eksperymentalny okręt podwodny Holland V doprowadził do przyjęcia tego systemu przez US Navy , a następnie przez brytyjską Royal Navy .

Aby zwiększyć zasięg i czas trwania okrętu podwodnego podczas II wojny światowej, niemiecka Kriegsmarine opracowała system snorkel , który pozwalał na wykorzystanie układu dieslowo-elektrycznego, gdy okręt był prawie całkowicie zanurzony. Wreszcie, w 1952 roku, zwodowano USS Nautilus , pierwszy na świecie okręt podwodny o napędzie atomowym, który wyeliminował ograniczenia dotyczące zarówno oleju napędowego, jak i napędu akumulatorowego o ograniczonym czasie działania.

Kilka statków bliskiego zasięgu jest zbudowanych jako (lub przerobionych na) statki czysto elektryczne . Dotyczy to niektórych zasilany bateriami, które są ładowany od brzegu, a niektóre shore zasilany przez kable elektryczne , albo napowietrznych lub zanurzona (bez baterii).

12 listopada 2017 r. Guangzhou Shipyard International (GSI) zwodowała prawdopodobnie pierwszy na świecie całkowicie elektryczny, zasilany bateryjnie śródlądowy lotniskowiec węglowy. Statek o pojemności 2000 dwt będzie przewozić ładunki masowe do 40 mil morskich na jednym ładowaniu. Na statku znajdują się akumulatory litowo-jonowe o mocy 2400 kilowatogodzin, czyli mniej więcej tyle samo, co 30 elektrycznych sedanów Tesli Model S.

Przekazywanie mocy

Diesel-elektryczny

Spalinowo-elektryczny przenoszenie mocy z silnika na elastyczność zapewnia śruby w dystrybucji maszyny w naczyniu w temperaturze wyższej niż koszt pierwszego napędu bezpośredniego napędu. Jest to preferowane rozwiązanie dla statków, w których stosuje się śruby napędowe montowane na gondoli do precyzyjnego pozycjonowania lub redukcji ogólnych wibracji dzięki wysoce elastycznym sprzęgłom. Diesel-electric zapewnia elastyczność przypisywania mocy wyjściowej do aplikacji na pokładzie, innych niż napęd. Pierwszym statkiem z silnikiem Diesla był rosyjski tankowiec Vandal , zwodowany w 1903 roku.

Turbo-elektryczny

Przekładnia turboelektryczna wykorzystuje generatory elektryczne do przekształcania energii mechanicznej turbiny (pary lub gazu) na energię elektryczną, a silniki elektryczne do przekształcania jej z powrotem w energię mechaniczną napędzającą wały napędowe. Zaletą przekładni turboelektrycznej jest to, że umożliwia adaptację szybkoobrotowych turbin do wolno obracających się śmigieł lub kół bez ciężkiej i skomplikowanej skrzyni biegów. Ma tę zaletę, że jest w stanie dostarczyć energię elektryczną do innych systemów elektrycznych statku lub pociągu, takich jak oświetlenie, komputery, radar i sprzęt komunikacyjny.

Rodzaje napędu

Z biegiem czasu opracowano wiele rodzajów napędu. Obejmują one:

wiosła

Jedna z najstarszych form napędu morskiego, wiosła datowane na 5000-4500 p.n.e. Wiosła wykorzystywane są w sportach wioślarskich, takich jak wioślarstwo, kajakarstwo, kajakarstwo.

Śmigło

Śmigła morskie są również znane jako „śruby”. Istnieje wiele odmian morskich systemów śrubowych, w tym śruby podwójne, przeciwbieżne, o regulowanym skoku i śruby typu dyszowego. Podczas gdy mniejsze statki mają zwykle jedną śrubę, nawet bardzo duże statki, takie jak tankowce, kontenerowce i masowce, mogą mieć pojedyncze śruby ze względu na oszczędność paliwa. Inne naczynia mogą mieć podwójne, potrójne lub poczwórne śruby. Moc przekazywana jest z silnika na śrubę za pomocą wału napędowego, który może być połączony ze skrzynią biegów.

Koło łopatkowe

Koło wiosłowe to duże koło, zwykle zbudowane ze stalowej ramy , na której zewnętrznej krawędzi zamontowane są liczne łopatki wiosłowe (zwane pływakami lub wiadrami ). Dolna ćwiartka koła porusza się pod wodą. Obrót koła łopatkowego wytwarza ciąg do przodu lub do tyłu, w zależności od potrzeb. W bardziej zaawansowanych konstrukcjach kół wiosłowych zastosowano metody wtapiania , dzięki którym każde ostrze wiosła jest ustawione bliżej pionu, gdy znajduje się w wodzie; zwiększa to wydajność. Górna część koła wiosłowego jest zwykle zamknięta w skrzyni wiosłowej, aby zminimalizować rozpryskiwanie.

Koła łopatkowe zostały zastąpione śrubami, które są znacznie wydajniejszą formą napędu. Niemniej jednak koła łopatkowe mają dwie zalety w porównaniu ze śrubami, dzięki czemu nadają się do statków na płytkich rzekach i na ograniczonych wodach: po pierwsze, są mniej podatne na zapchanie przez przeszkody i gruz; a po drugie, gdy obracają się w przeciwne strony, pozwalają na obracanie się naczynia wokół własnej osi pionowej. Niektóre statki miały jedną śrubę oprócz dwóch kół łopatkowych, aby uzyskać zalety obu rodzajów napędu.

Strumień pompy

Pompy strumieniowe , HydroJet , strumieniem wody lub napędu strumieniowego wykorzystuje kanałowych śmigło ( pompa śmigłowa ), pompy odśrodkowe , pompy lub przepływu mieszane w celu utworzenia strumienia wody do napędu.

Obejmują one wlot wody źródłowej i dyszę, która kieruje jej wypływem, generując pęd i w większości przypadków wykorzystując wektoryzację ciągu do sterowania statkiem.

Dysze z pompą znajdują się na osobistych jednostkach pływających , łodziach rzecznych o płytkim zanurzeniu i torpedach.

Żagiel

Zadaniem żagli jest wykorzystanie energii wiatru do napędzania statku , sań , deski , pojazdu lub wirnika . W zależności od kąta nachylenia żagla będzie to różnica w kierunku, w którym płynie łódź i dokąd wieje wiatr. Dacron był często używany jako materiał na żagle ze względu na jego wytrzymałość, trwałość i łatwość w utrzymaniu. Jednak gdy był w nią wpleciony, cierpiał na słabości. Obecnie żagle laminowane są używane do zwalczania osłabienia żagli podczas tkania.

Cyklowirnik Voitha-Schneidera

Pędnik cykloidalny (VSP) jest praktycznym cyclorotor , dostarczające napędowej w dowolnym kierunku. Nie ma potrzeby obracania pędnika. Większość statków z VSP nie potrzebuje steru ani go nie ma. VSP są często używane w holownikach, statkach wiertniczych i innych jednostkach pływających, które wymagają niezwykle dobrej manewrowości. Wdrożone po raz pierwszy w latach 30. XX wieku dyski firmy Voith-Schneider są niezawodne i dostępne w dużych rozmiarach.

Gąsienica

Wczesnym niezwykłym środkiem napędu łodzi była gąsienica wodna. Przesunęło to serię wioseł na łańcuchach wzdłuż dna łodzi, aby napędzać ją nad wodą i poprzedziło rozwój pojazdów gąsienicowych . Pierwsza gąsienica wodna została opracowana przez Josepha-Philiberta Desblanc'a w 1782 roku i była napędzana silnikiem parowym. W Stanach Zjednoczonych pierwsza gąsienica wodna została opatentowana w 1839 roku przez Williama Leavenwortha z Nowego Jorku.

Oscylujące klapy

W 1997 roku Gregory S. Ketterman opatentował metodę napędu klap oscylacyjnych napędzanych pedałami. Firma Hobie wprowadza na rynek metodę napędu jako „system napędu pedałowego MirageDrive” w swoich kajakach.

Pławność

Szybowce podwodne zamieniają pływalność w ciąg za pomocą skrzydeł, a ostatnio kształtu kadłuba (SeaExplorer Glider). Wyporność jest na przemian ujemna i dodatnia, generując profile zębów piły.

Zobacz też

Bibliografia