تصميم Thruster للمطورين الغواصين

الصورة: هيدروكومب

Previous Next

تسعى العديد من الشركات المشاركة في تطوير المركبات الغاطسة أيضًا إلى تزويد السيارة بمحرك مخصص. هذه الشركات لديها عادة خبرة في تصميم المركبات والقيادة ، لكنها لن تكون ذات خبرة في تصميم الدفع. ولن يتوقع منهم أن يمتلكوا الأدوات المتخصصة اللازمة لتصميم الخليط الدقيق والتحليل والتحسين. ستقدم هذه المقالة لمطوري المركبات المغمورة بممارسات التصميم التي تستخدمها HydroComp وغيرهم من المتخصصين لتقديم تصميمات الدفع التي تعد من بين أعلى الدوافع إلى قوة الدفع في الخدمة.

أهداف تصميم المنبوذ

يتمثل الهدف النهائي لتصميم محرك السيارة في تطوير نموذج CAD ثلاثي الأبعاد في المروحة والفوهة التي تدعم وتعزز المهمة الفنية والتجارية للسيارة. تشكل ثلاث مجموعات مهام رئيسية مشروعًا كاملاً لتصميم الخناق - مطابقة نظام الدفع-المركبات-الدفع ، وتحسين مكونات الخناق ، والنمذجة الهندسية.

مطابقة نظام دافع المركبات

ستحدد حزمة العمل الأولية هذه خصائص المروحة والفوهة الرئيسية "الملائمة للنظام" بشكل صحيح. من الأهمية بمكان للنجاح الشامل لعملية تصميم الدفع هو تحديد المواصفات الرئيسية المناسبة لنظام الدفع والمحرك ، وعندها فقط يمكن تصميم مكونات المروحة والفوهة بالتفصيل. عادةً ما تكون مواصفات الدافع التي يتم تحديدها أثناء تصميم النظام: التكوين (الفتح مقابل الأنابيب) ، ونمط فوهة (حسب الحاجة) ، وعدد الشفرة ، والقطر ، والنغمة ، ونسبة مساحة الشفرة. معلمات محرك الأقراص الحرجة (التي يتم تحديدها في وقت واحد) هي قوة العمود الميكانيكي (وليس الطاقة الكهربائية) ، دورة في الدقيقة ، وموضع نقطة التصميم على منحنى قوة محرك الأقراص (مثل استخدام منحنيات أداء المحرك الكهربائي لموازنة الأداء مقابل عمر البطارية ، ل مثال).

الأمثل عنصر الخربشة

توفر مجموعة المهام هذه هندسة المروحة المحسنة هيدروديناميكيًا (ضمن نوع الفوهة المحدد) "المصممة للأداء" لخصائص الهيدروديناميكية الخاصة بالمركبة وتفاعلها مع المروحة. بعد تحديد خصائص النظام الرئيسية للمروحة ومحرك الأقراص في المرحلة السابقة ، يمكن عندئذٍ تصميم مكونات مكون المروحة. توفر هذه العملية ، التي يطلق عليها "تصميم المروحة المستوحاة من أعقاب" ، معلمات الشكل الشعاعي التي تعكس الحجم (الوتر ، السماكة ، الرقائق المعدنية) ، الرفع (خطوة ، حدبة) ، والموضع (أشعل النار ، الانحراف). تم تصميم هذه المعلمات وفقًا لسرعة مركبة محددة وتحميل الاتجاه المطلوب ورمح RPM (أي "نقطة التصميم") ، مع تقييمات داعمة للتجويف وقوة الشفرة.

قد يتطلب التطبيق متعدد المهام (مثل UUV التكيفي الذي سيحمل كلاً من دورتي المرور AUV و workhorse ROV) منظورًا متوازنًا لتصميم "حل وسط". مع تغير أهداف الأداء ، سوف تتغير الخصائص المثلى للمروحة - وفوائها. وضع متعدد الأمثلية ليست صعبة. يحتاج فقط بعض الحذر لمراجعة التصاميم في سياق متطلبات المهمة الكلية. في كثير من الحالات ، يمكن أن تؤدي عملية حسابية مرجحة لمتطلبات الطاقة الإجمالية المطلوبة إلى توضيح أي مشكلات تفي بمتطلبات الأداء اللازمة ضمن "ميزانية الطاقة" المتوقعة.

الصورة: Hydrocomp النمذجة الهندسية

بعد ذلك تم تطوير نموذج CAD ثلاثي الأبعاد "مصمم للتصنيع" وتقديمه لاختبار النموذج الأولي ونشره. نظرًا للمعلمات الهندسية المحددة في مرحلة التصميم المحسنة في أعقاب ، يتم إنشاء شكل نصل كامل. يجب بعد ذلك دمج الشفرات مع لوحة وصل (يمكن أن تحتوي على أنواع مختلفة من مرفقات العمود) ، مع إضافة شرائح وتفاصيل أخرى أثناء عملية CAD ثلاثية الأبعاد. قد تكون هناك أيضًا اعتبارات إضافية لعمليات التصنيع المحددة التي ستؤثر على الشكل ، مثل الصب أو الطحن. إن تطوير هندسة الفوهة هو أكثر بقليل من مجرد بثق حلقي لملف جانبي فويل مناسب.

الأدوات المطلوبة لتصميم المشاهد

سيتضمن منضدة عمل مصمم المصمم النموذجي أدوات البرمجيات التالية. يتم عرض قائمة بوظائف وميزات الأدوات اللازمة لكل مهمة من مهام التصميم الرئيسية الثلاث.

سيتم بناء أدوات لمطابقة نظام الدفع-الدفع على محرك حل مُحسّن يمكنه تحديد خصائص المروحة لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة مع مراعاة أي قيود على التكوين ، وقطر المروحة الأقصى ، وحدود التجويف. يجب أن يشمل ذلك كلاً من خيارات التحميل المستندة إلى Thrust و Power-based للتعامل مع أدوار مهمة النقل و السحب. يجب تضمين نماذج تنبؤ دافعة مناسبة لأنماط المروحة والفوهة قيد الدراسة. أخيرًا ، يجب تقييم أداء المروحة المحسّنة باستخدام السيارة والقيادة ، بما في ذلك التنبؤ بقدرة التشغيل في الدقيقة والقدرة المطلوبة.

عادةً ما تكون أدوات تحسين مكون الفاصل عبارة عن حساب لعنصر الشفرة للمروحة ، مع دعم لأنماط مختلفة من الفوهات والأغطية. يمكن استخدام العقود مقابل الفروقات وغيرها من الأكواد ، على الرغم من أن أدوات التصميم المُكيَّفة وفقًا للمروحة يمكن أن تقدم مجموعة متنوعة من الفوائد التقنية والمالية وسير العمل. يتضمن ذلك إطارًا منظمًا من "الرقائق المعدنية المبثوقة" لإدارة معلمات التصميم ، والحل التلقائي للنغمة المثالية والكامب لغرض التصميم ، والقدرة على تغيير التحميل الشعاعي حسب الحاجة لقضايا التصميم الإضافي (مثل دراسة الصوتيات المائية ، الجذر التجويف ، أو القوة ، على سبيل المثال). تقدم أدوات التصميم الخاصة بالمروحة أيضًا تقييمًا لمقاييس التجويف الحرجة (مع تعليقات للتصميم) ، وتقييم قوة الشفرة وعامل السلامة لمختلف خصائص المواد.

من الضروري أن تشمل النمذجة الهندسية أداة ذات إمكانات محددة لتصميم شفرة المروحة ، مع تعزيز برمجيات CAD / CAM للأغراض العامة لأدوار أقل تحديًا هندسيًا (بما في ذلك تطوير شكل فوهة). يمثل إنشاء شكل الشفرة تحديًا كبيرًا بالنسبة لأدوات CAD للأغراض العامة ، لذا فإن الأداة الخاصة بالمروحة لتصميم الشفرة الهندسية يمكن أن توفر وظائف رياضية لإنشاء شكل الشفرة ، بما في ذلك مكتبة بأشكال قسم المروحة المعاصرة والتقليدية. بالطبع ، التصدير إلى CAD / CAM للأغراض العامة ضروري لاستكمال نموذج CAD ثلاثي الأبعاد (مع الشفرات المولدة والمحور).

الخبرة المطلوبة للتصميم داخل المنزل المصمم

يتطلب تصميم الدفع المختص فهمًا لمبادئ تفاعل نظام الدفع وأداء الدفع وهندسة فوهة المروحة. ومع ذلك ، فإنه لا يتطلب بالضرورة درجة في الهندسة البحرية أو الهيدروديناميكية. على سبيل المثال ، يمكن لمهندس ميكانيكي لديه دورة جامعية في السوائل أن يطور بسهولة المهارات الإضافية اللازمة للتصميم الناجح للقش. توفر مجموعة أدوات HydroComp (NavCad و PropExpert و PropElements و PropCad) التي يستخدمها ما يقرب من 200 مصمم ومصنع للدفع في جميع أنحاء العالم إطارًا مريحًا يناسب "سير العمل الموجه" ، مما يسمح للتصميم الداخلي أن يكون عمليًا و فعاله من حيث التكلفه.

الشراكة مع أخصائي
بالطبع ، ليس كل شخص يريد أو يحتاج إلى امتلاك قدرات تصميم الدفع. في هذه الحالات ، فإن الوصول إلى أخصائي لديه المعرفة والخبرة والتجربة المناسبة للمشروعات الناجحة قد يكون منطقيًا بالفعل. إذا بدا هذا مثلك ، فسيسعدنا أن نناقش متطلباتك في مشروعك وتصميمه.