परिचय
मानव समाजों की वृद्धि और इसके परिणामस्वरूप भोजन और संसाधनों की बढ़ती आवश्यकता, साथ ही रोजगार सृजन और आय के स्रोतों ने सभी देशों, विशेष रूप से समुद्रों और जल निकायों तक पहुंच वाले देशों के लिए समुद्री अवसरों और संसाधनों (भोजन, तेल, खनिज आदि) के उपयोग को प्राथमिकता बना दिया है। किसी भी क्षेत्र में समुद्री उद्योगों का विकास समुद्र, इसके अवसरों और चुनौतियों की गहरी समझ की आवश्यकता है। यह समझ सटीक अन्वेषणों और अध्ययनों के माध्यम से प्राप्त की जाती है। हमारे प्रिय देश ईरान में, उत्तरी और दक्षिणी सीमाओं पर, और यहां तक कि कुछ गैर-तटीय और केंद्रीय क्षेत्रों में, भोजन, तेल, खनिज, पर्यटन और वाणिज्यिक समुद्री परिवहन के लिए विशाल क्षमता प्रदान करने वाले महत्वपूर्ण समुद्री संसाधन मौजूद हैं। एक अर्थ में, ईरान एक समुद्री देश है, जिसमें विविध भोजन, तेल, खनिज संसाधन, अद्वितीय पर्यटन और मनोरंजन के अवसर, और कई वाणिज्यिक और समुद्री अनुप्रयोग हैं, जो व्यक्तियों और कंपनियों के लिए इन संसाधनों का उपयोग और दोहन करने के लिए असाधारण अवसर पैदा करते हैं।
यह उल्लेखनीय है कि इन आर्थिक और कभी-कभी रणनीतिक संसाधनों का उपयोग समुद्र और समुद्री उद्योगों से संबंधित विभिन्न विशेष और सामान्य उपकरणों के उपयोग की आवश्यकता है। अतीत से वर्तमान तक सभी समुद्री उद्योगों में उपयोग किया जाने वाला एक प्रमुख उपकरण विभिन्न टन भार वाली जल वाहन हैं (जहाज, नौकाएं, लॉन्च आदि), जो विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए विकसित की गई हैं, जिनमें सैन्य, पुलिस, टोही, सीमा सुरक्षा, मछली पकड़ने, वाणिज्यिक, पर्यटन, मनोरंजन और अन्य उद्देश्य शामिल हैं, जो चालक दल के साथ या बिना चालक दल के हो सकते हैं। इन नौकाओं और जल वाहनों पर स्थापित उपकरण अक्सर लागत को कम करने, रखरखाव को सरल बनाने और विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए यांत्रिक रूप से सरल डिज़ाइन किए जाते हैं, जो आम तौर पर एक इंजन (आमतौर पर दो-स्ट्रोक), एक गियरबॉक्स (अक्सर रिडक्शन) और एक समुद्री प्रोपेलर से मिलकर बने होते हैं।
इस परियोजना के आधार पर, जिसकी रिपोर्ट यहां प्रस्तुत की गई है, अध्याय एक में समुद्री प्रोपेलरों के साहित्य और विशेषताओं पर चर्चा की गई है। अध्याय दो में शक्ति और घूर्णन गति की गणनाओं को प्रणोदन प्रणालियों के प्रमुख मापदंडों के रूप में जांचा गया है। अंत में, अध्याय तीन में शाफ्ट और गियरबॉक्स से प्रोपेलर तक शक्ति (टॉर्क) के हस्तांतरण को स्पलाइन नामक तंत्र के माध्यम से चर्चा की गई है।
अध्याय एक: समुद्री प्रोपेलर साहित्य और Yamaha-85 प्रोपेलर का विश्लेषण
समुद्री प्रोपेलर, जल को विभाजित करने और गति प्रदान करने वाले घटकों के रूप में, नौकाओं, जहाजों, पनडुब्बियों और अन्य सहित सभी जल वाहनों और परिवहन साधनों में उपयोग किए जाते हैं। उनके आकार, दक्षता और अनुप्रयोग के आधार पर विभिन्न वर्गीकरण प्रस्तावित किए गए हैं, और इंजन और गियरबॉक्स की घूर्णन दिशा के आधार पर ब्लेड की संख्या भिन्न होती है। सबसे पहले, समुद्री प्रोपेलर और इसके विभिन्न भागों के आकार और विशेषताओं का सामान्य परिचय आवश्यक है:
अग्रणी किनारा: ब्लेड का पहला हिस्सा जो पानी से संपर्क करता है, उच्च गति से पानी को काटने के लिए मोटा और मजबूत होता है।
पिछला किनारा: ब्लेड का आखिरी हिस्सा जहां से पानी अलग होता है, दबाव हानि और भंवर को कम करने के लिए पतला होता है।
आंतरिक हब: प्रोपेलर को रबर बुश और स्पलाइन से जोड़ने वाला हिस्सा, जहां ब्लेड की जड़ें मोटी और मजबूत होती हैं।
बाहरी हब: ब्लेड और उनकी जड़ों को प्रोपेलर से जोड़ने वाली सतह, जो पानी के संपर्क में होती है।
ब्लेड की जड़: ब्लेड का बाहरी हब से जुड़ने वाला बिंदु, जो मजबूती के लिए डिज़ाइन किया गया है।
रिब्स: आंतरिक और बाहरी हब को जोड़ते हैं, प्रोपेलर का वजन कम करते हैं और मजबूती बनाए रखते हैं। कुछ प्रोपेलरों में रिब्स के बीच की जगह इंजन से निकलने वाली गर्म निकास गैसों और रसायनों के लिए एक मार्ग के रूप में कार्य करती है, जिससे वजन कम होता है बिना मजबूती को प्रभावित किए।
दबाव सतह: घूर्णन के दौरान, प्रोपेलर की ज्यामिति के कारण, इस सतह पर पानी की गति कम होती है, जिससे स्थिर दबाव बढ़ता है, इसलिए इसे दबाव सतह कहा जाता है।
डिफ्यूज़र रिंग: प्रोपेलर के पीछे दबाव को कम करता है, गर्म गैसों के पीछे की ओर प्रवाह को रोकता है।
ब्लेड की संख्या: समुद्री प्रोपेलर पर स्थापित ब्लेड की संख्या भिन्न होती है और यह प्रदर्शन को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख कारक है। इस पर व्यापक शोध किया गया है और ब्लेड की संख्या और प्रकार पर लेख प्रकाशित हुए हैं। इस परियोजना में अध्ययन किया गया Yamaha-85 प्रोपेलर 3 ब्लेड वाला है।
ब्लेड प्रोफाइल: ब्लेड के आकार का अवलोकन करने पर पता चलता है कि इसका एक विशिष्ट प्रोफाइल होता है, जो हवाई जहाज के पंखों और हेलीकॉप्टर रोटर प्रोफाइल से मिलता-जुलता है, क्योंकि इनका कार्य समान है: द्रव (हवा या पानी) में सतह पर दबाव अंतर पैदा करके जोर (वाहनों में) या उत्थान (हवाई जहाजों और हेलीकॉप्टरों में) उत्पन्न करना। ब्लेड को एयरफॉइल जैसी आकृति होनी चाहिए जिसमें वक्र और मुड़ा हुआ क्रॉस-सेक्शन हो, क्योंकि यह सपाट ब्लेड की तुलना में दक्षता बढ़ाता है। एक सपाट ब्लेड में वक्र, कंटूर और मुड़े हुए ब्लेड की दक्षता नहीं होती।
रेक कोण (Rake Angle): ब्लेड और ब्लेड अक्ष के लंबवत रेखा के बीच का कोण, जैसा कि आकृति 1.2 में दिखाया गया है। यह शून्य, स्थिर (Flat Rake) या परिवर्तनशील (Progressive Rake) हो सकता है। अधिक रेक कोण वाले ब्लेड आम तौर पर अधिक गति और जोर प्रदान करते हैं। बेहतर प्रदर्शन वाले प्रोपेलरों का रेक कोण आम तौर पर 20 से 30 डिग्री के बीच होता है। अध्ययन किए गए Yamaha-85 प्रोपेलर का रेक कोण लगभग 15 डिग्री है।
स्क्यू कोण (Skew Angle): सभी ब्लेड खंडों के केंद्रों से गुजरने वाली रेखा और ब्लेड की जड़ पर स्पर्शरेखा के बीच का कोण। स्क्यू कोण निम्नलिखित तरीकों से उत्पन्न किया जा सकता है:
बिना स्क्यू (No Skew): यदि सभी खंडों के केंद्रों से गुजरने वाली रेखा प्रारंभिक बिंदु (ब्लेड की जड़) से अंतिम बिंदु (ब्लेड का सिरा) तक सीधी रेखा में चलती है और कोई वक्रता या दिशा परिवर्तन नहीं होता, तो इसे बिना स्क्यू प्रोपेलर कहा जाता है (आकृति 1.3)।
संतुलित स्क्यू (Balanced Skew): यदि सभी खंडों के केंद्रों से गुजरने वाली रेखा ब्लेड की जड़ से सिरे तक अपनी दिशा बदलती है, पहले घूर्णन दिशा की ओर और फिर इसके विपरीत झुकती है, तो इसे संतुलित स्क्यू प्रोपेलर कहा जाता है (आकृति 1.4)।
पक्षपाती स्क्यू (Biased Skew): यदि सभी खंडों के केंद्रों से गुजरने वाली रेखा प्रारंभिक बिंदु से अंतिम बिंदु तक बिना दिशा बदले, घूर्णन दिशा के विपरीत झुकती है, तो इसे पक्षपाती स्क्यू प्रोपेलर कहा जाता है (आकृति 1.5)।
आम तौर पर, यदि स्क्यू कोण 25 डिग्री से अधिक हो तो प्रोपेलर को हाई स्क्यू प्रोपेलर कहा जाता है। निम्नलिखित वर्गीकरण विभिन्न स्क्यू कोणों और उनके प्रोपेलर के आकार पर प्रभावों की चर्चा करता है:
हाई स्क्यू प्रोपेलर कैविटेशन से उत्पन्न दबाव दालों को समाप्त करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। इस तकनीक से प्रोपेलर कंपन बिना स्क्यू प्रोपेलरों की तुलना में 30% तक कम हो जाता है। स्क्यू कोण दक्षता पर प्रभाव नहीं डालता, लेकिन कंपन को कम करता है, जो सैन्य पनडुब्बियों और अन्य जहाजों के लिए महत्वपूर्ण है जो मिशन के दौरान न्यूनतम शोर की आवश्यकता रखते हैं।
कप्ड प्रोपेलर (Cupped Propeller): जैसा कि आकृति 1.6 में दिखाया गया है, यह विशेषता ब्लेड के सिरे पर एक कप जैसी वक्रता है, इसलिए इसे कप्ड कहा जाता है। कप्ड प्रोपेलर त्वरण और मोड़ के दौरान पानी के प्रोपेलर से बेहतर चिपकने के कारण बेहतर नियंत्रण प्रदान करते हैं और अधिकतम गति सीमा बढ़ाते हैं। कुल मिलाकर, कपिंग प्रोपेलर की दक्षता और प्रदर्शन को बढ़ाता है। इस परियोजना में अध्ययन किया गया Yamaha-85 प्रोपेलर गैर-कप्ड प्रोपेलर है।
घूर्णन दिशा: प्रोपेलर दक्षिणावर्त (दाएं हाथ) या वामावर्त (बाएं हाथ) घूम सकता है, जो प्रोपेलर के चेहरे से देखकर निर्धारित किया जाता है (आकृति 1.7)। Yamaha-85 प्रोपेलर दाएं हाथ का है।
दो प्रोपेलर वाले जहाजों में, दायां प्रोपेलर आम तौर पर दक्षिणावर्त और बायां प्रोपेलर वामावर्त घूमता है, ताकि टॉर्क संतुलित रहे। कुछ जहाजों में प्रोपेलर के उलट घूर्णन से पीछे की ओर गति (उलट जोर उत्पन्न करने की शर्त के साथ) संभव है, लेकिन इस पर यहां चर्चा नहीं की गई।
