لماذا يعتبر توازن المروحة مهمًا للسفن البحرية؟

تُولّد المراوح غير المتوازنة قوى طرد مركزي عند سرعة دوران العمود، تنتقل عبر المحامل إلى هيكل السفينة. يُسبب ذلك اهتزازات مفرطة، وتآكلًا متسارعًا لمحامل أنبوب المؤخرة وأختامها، وتشققات إجهاد في العمود، وعدم راحة للركاب والطاقم. يُقلل التوازن الصحيح وفقًا لمعيار ISO 21940 من هذه الآثار.

ما هي درجة التوازن G التي يجب أن أستخدمها لمروحة بحرية؟

يُعدّ G16 النوع الأكثر شيوعًا لمراوح السفن. ويُستخدم G6.3 للسفن عالية السرعة أو البحرية حيث تكون حدود الاهتزاز أكثر صرامة. وقد يكون G40 مقبولًا لمراوح قوارب العمل البطيئة.

كيف يتم حساب بدل كل شفرة؟

يُقسّم إجمالي عدم التوازن المسموح به بالتساوي بين جميع الشفرات. بالنسبة لمروحة ذات أربع شفرات بإجمالي سماحية 1000 غرام.ملم، قد يصل عدم التوازن في كل شفرة إلى 250 غرام.ملم. هذا بافتراض أن الشفرات مرتبة بشكل متناظر.

ما هي قوة الطرد المركزي التي ينتجها عدم توازن المروحة؟

القوة الطاردة المركزية F = U × ω² / 1,000,000 حيث U هي عدم التوازن بوحدة غرام·مم وω هي السرعة الزاوية بوحدة راديان/ثانية. حتى عدم التوازن الطفيف عند سرعات دوران عالية يُولّد قوى كبيرة - على سبيل المثال، 5000 غرام·مم عند 300 دورة في الدقيقة تُنتج حوالي 5 نيوتن، ولكن عند 3000 دورة في الدقيقة تُنتج حوالي 500 نيوتن.

هل يمكنني موازنة المروحة على العمود دون إزالتها؟

نعم، يُمكن إجراء موازنة المراوح في الموقع باستخدام أجهزة موازنة محمولة مثل سلسلة Balanset من Vibromera. يتم تثبيت أوزان تجريبية على المروحة، وقياس استجابة الاهتزاز، وحساب كتل التصحيح. هذا يُغني عن الحاجة إلى الصيانة المكلفة في الحوض الجاف.

أداة هندسية مجانية

حاسبة عدم توازن المروحة

احسب عدم اتزان الدافعة المسموح به، والقوة الطاردة المركزية، واللامركزية، والسماحية لكل شفرة وفقًا لمعيار ISO 21940. وهذا ضروري للتحكم في اهتزاز عمود الدفع البحري.

ISO 21940-11 مراوح بحرية السماحية لكل شفرة

كتلة المروحة (كجم)

عدد الشفرات

قطر المروحة (مم)

سرعة العمود (دورة في الدقيقة)

درجة التوازن G

الإعدادات المسبقة السريعة

نتائج

عدم التوازن المسموح به

—

عدم الاتزان النوعي (اللامركزية)

—

القوة الطاردة المركزية عند عدم الاتزان المسموح به

—

السماحية لكل شفرة

—

السرعة الزاوية ω

—

عدم توازن المروحة المسموح به (ISO 21940)

يُحسب عدم الاتزان المسموح به للدافعة باستخدام صيغة ISO 21940-11 نفسها المستخدمة لجميع الآلات الدوارة:

أين G هي درجة الاتزان (mm/s)، m كتلة المروحة (كجم)، و ω = 2π·n/60 هي السرعة الزاوية (راديان/ثانية).

القوة الطاردة المركزية الناتجة عن عدم التوازن

القوة الطاردة المركزية الناتجة عن عدم الاتزان عند سرعة التشغيل:

U — عدم الاتزان (g·mm)
ω — السرعة الزاوية (راديان/ثانية)
F — القوة الطاردة المركزية (N)

السماحية لكل شفرة

بالنسبة إلى الدوافع المتماثلة، يُقسَّم إجمالي عدم الاتزان المسموح به بالتساوي على جميع الشفرات:

درجات التوازن النموذجية للمراوح

درجة	طلب
G40	مراوح قوارب العمل البطيئة، غير حرجة
G16	مراوح بحرية قياسية، سفن شحن
G6.3	قوارب عالية السرعة، سفن حربية، عبارات ركاب
G2.5	مراوح دقيقة، غواصات منخفضة الضوضاء

مثال عملي

مثال — دافعة بحرية ذات 4 شفرات

المعطيات: الكتلة = 500 kg، السرعة = 300 RPM، الدرجة = G16، 4 شفرات

ω = 2π × 300 / 60 = 31.42 راد/ثانية

U_per = 16 × 500 × 1000 / 31.42 = 254,620 g·mm

الانحراف المركزي = 16 × 1000 / 31.42 = 509.2 ميكرومتر

F = 254,620 / 1,000,000 × 31.42² = 251.5 N

لكل شفرة: 254,620 / 4 = 63,655 g·mm

⚠️ ملاحظة: تعمل مراوح السفن في ظروف قاسية. قد يؤدي التلوث، وتلف الشفرات، وتآكل التجويف إلى تغيير التوازن بمرور الوقت. يُنصح بمراقبة الاهتزازات بشكل دوري للكشف عن أي اختلال في التوازن.