تعارف
انسانی معاشروں کی ترقی اور اس کے نتیجے میں خوراک اور وسائل کی بڑھتی ہوئی ضرورت، نیز روزگار کے مواقع اور آمدنی کے ذرائع کی تخلیق نے تمام ممالک، خصوصاً سمندروں اور آبی ذخائر تک رسائی رکھنے والے ممالک کے لیے سمندری مواقع اور وسائل (خوراک، تیل، معدنیات وغیرہ) کے استعمال کو ترجیح بنا دیا ہے۔ کسی بھی شعبے میں سمندری صنعتوں کی ترقی کے لیے سمندر، اس کے مواقع اور چیلنجز کی گہری سمجھ کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ سمجھ دقیق تحقیقات اور جائزوں کے ذریعے حاصل کی جاتی ہے۔ ہمارے پیارے ملک ایران میں شمالی اور جنوبی سرحدوں پر، اور حتیٰ کہ کچھ غیر ساحلی اور مرکزی علاقوں میں، خوراک، تیل، معدنیات، سیاحت اور تجارتی بحریہ کے لیے بے پناہ صلاحیت پیش کرنے والے اہم سمندری وسائل موجود ہیں۔ ایران، ایک لحاظ سے، ایک سمندری ملک ہے، جس میں متنوع خوراک، تیل، معدنی وسائل، بے مثال سیاحت اور تفریحی مواقع، اور متعدد تجارتی اور بحری ایپلی کیشنز ہیں، جو افراد اور کمپنیوں کے لیے ان وسائل کے استعمال اور استحصال کے لیے غیر معمولی مواقع پیدا کرتے ہیں۔
یہ بات قابل ذکر ہے کہ ان معاشی اور بعض اوقات اسٹریٹجک وسائل کے استعمال کے لیے سمندر اور سمندری صنعتوں سے متعلق مختلف خصوصی اور عمومی آلات کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے۔ ماضی سے لے کر آج تک تمام سمندری صنعتوں میں استعمال ہونے والا ایک اہم آلہ مختلف ٹن وزنی آبی گاڑیاں ہیں (جہاز، کشتیاں، لانچز وغیرہ)، جو مختلف ایپلی کیشنز کے لیے تیار کی گئی ہیں، جن میں فوجی، پولیس، جاسوسی، سرحدی حفاظت، ماہی گیری، تجارتی، سیاحت، تفریح اور دیگر مقاصد شامل ہیں، جو کہ عملے کے ساتھ یا بغیر عملے کے ہوتی ہیں۔ ان کشتیوں اور آبی گاڑیوں پر نصب آلات اکثر لاگت کو کم کرنے، دیکھ بھال کو آسان بنانے اور قابل اعتمادی بڑھانے کے لیے مکینیکل طور پر سادہ ڈیزائن کیے جاتے ہیں، جو عام طور پر ایک انجن (عام طور پر دو سٹروک)، ایک گیئر باکس (اکثر ریڈکشن) اور ایک سمندری پروانے پر مشتمل ہوتے ہیں۔
اس پروجیکٹ کی بنیاد پر، جس کی رپورٹ یہاں پیش کی گئی ہے، باب اول میں سمندری پروانوں کی ادبیات اور خصوصیات پر بحث کی گئی ہے۔ باب دوم میں طاقت اور گھماؤ کی رفتار کے حسابات کو تحریکی نظاموں کے کلیدی پیرامیٹرز کے طور پر جائزہ لیا گیا ہے۔ آخر میں، باب سوم میں شافٹ اور گیئر باکس سے پروانے تک طاقت (ٹارک) کی منتقلی کو اسپلائن نامی میکانزم کے ذریعے زیر بحث لایا گیا ہے۔
باب اول: سمندری پروانوں کی ادبیات اور Yamaha-85 پروانے کا تجزیہ
سمندری پروانے، پانی کو تقسیم کرنے اور حرکت فراہم کرنے والے اجزاء کے طور پر، تمام آبی گاڑیوں اور نقل و حمل کے ذرائع میں استعمال ہوتے ہیں، جن میں کشتیاں، جہاز، آبدوزیں اور دیگر شامل ہیں۔ ان کی شکل، کارکردگی اور استعمال کے لحاظ سے مختلف درجہ بندیوں کی تجویز کی گئی ہے، اور انجن اور گیئر باکس کی گھماؤ کی سمت کے لحاظ سے بلیڈز کی تعداد مختلف ہوتی ہے۔ سب سے پہلے، سمندری پروانے اور اس کے مختلف حصوں کی شکل اور خصوصیات کا عمومی تعارف ضروری ہے:
اگلا کنارہ: بلیڈ کا پہلا حصہ جو پانی سے رابطہ کرتا ہے، زیادہ رفتار سے پانی کو کاٹنے کے لیے زیادہ موٹا اور مضبوط ہوتا ہے۔
پچھلا کنارہ: بلیڈ کا آخری حصہ جہاں سے پانی الگ ہوتا ہے، دباؤ کے نقصان اور گھومریوں کو کم کرنے کے لیے پتلا ہوتا ہے۔
اندرونی ہب: پروانے کو ربڑ بش اور اسپلائن سے جوڑنے کی جگہ، جہاں بلیڈ کی جڑیں زیادہ موٹی اور مضبوط ہوتی ہیں۔
بیرونی ہب: بلیڈز اور ان کی جڑوں کو پروانے سے جوڑنے والی سطح، جو پانی سے رابطے میں ہوتی ہے۔
بلیڈ کی جڑ: بلیڈ کی بیرونی ہب سے جڑنے کی جگہ، جو مضبوطی کے لیے ڈیزائن کی گئی ہے۔
ربز: اندرونی اور بیرونی ہب کو جوڑتے ہیں، پروانے کا وزن کم کرتے ہیں اور مضبوطی برقرار رکھتے ہیں۔ کچھ پروانوں میں ربز کے درمیان کی جگہ انجن سے نکلنے والی گرم ایگزاسٹ گیسوں اور کیمیکلز کے گزرنے کے لیے ایک راستہ کے طور پر کام کرتی ہے، جس سے وزن کم ہوتا ہے بغیر مضبوطی پر اثر انداز ہوئے۔
دباؤ کی سطح: گھماؤ کے دوران، پروانے کی ہندسہ کی وجہ سے، اس سطح پر پانی کی رفتار کم ہوتی ہے، جس سے جامد دباؤ بڑھتا ہے، اس لیے اسے دباؤ کی سطح کہا جاتا ہے۔
ڈفیوزر رنگ: پروانے کے پیچھے دباؤ کو کم کرتی ہے، گرم گیسوں کے واپسی بہاؤ کو روکتی ہے۔
بلیڈز کی تعداد: سمندری پروانے پر نصب بلیڈز کی تعداد مختلف ہوتی ہے اور کارکردگی کو متاثر کرنے والا ایک اہم عنصر ہے۔ اس پر وسیع تحقیق کی گئی ہے اور بلیڈز کی تعداد اور قسم پر مضامین شائع ہوئے ہیں۔ اس پروجیکٹ میں زیر مطالعہ Yamaha-85 پروانے میں 3 بلیڈز ہیں۔
بلیڈ پروفائل: بلیڈ کی شکل کا مشاہدہ کرنے پر معلوم ہوتا ہے کہ اس کا ایک مخصوص پروفائل ہوتا ہے، جو ہوائی جہاز کے پروں اور ہیلی کاپٹر کے روٹر پروفائلز سے مشابہت رکھتا ہے، کیونکہ ان کا کام ایک جیسا ہے: سیال (ہوا یا پانی) میں سطح پر دباؤ کا فرق پیدا کرکے تحریک (جہازوں میں) یا اٹھان (ہوائی جہازوں اور ہیلی کاپٹروں میں) پیدا کرنا۔ بلیڈز کو ایئر فوائل کی طرح کی شکل ہونی چاہیے جس کا کراس سیکشن خم دار اور مروڑا ہوا ہو، کیونکہ یہ فلیٹ بلیڈز کے مقابلے میں کارکردگی بڑھاتا ہے۔ ایک فلیٹ بلیڈ خم دار، کنٹورڈ اور مروڑے ہوئے بلیڈ کی کارکردگی نہیں رکھتا۔
ریک اینگل (Rake Angle): بلیڈ اور بلیڈ ایکسس کے عمود پر لکیر کے درمیان کا زاویہ، جیسا کہ شکل 1.2 میں دکھایا گیا ہے۔ یہ صفر، مستقل (Flat Rake) یا متغیر (Progressive Rake) ہو سکتا ہے۔ زیادہ ریک اینگل والے بلیڈز عام طور پر زیادہ رفتار اور تحریک فراہم کرتے ہیں۔ بہتر کارکردگی والے پروانوں کا ریک اینگل عام طور پر 20 سے 30 ڈگری کے درمیان ہوتا ہے۔ زیر مطالعہ Yamaha-85 پروانے کا ریک اینگل تقریباً 15 ڈگری ہے۔
اسکیو اینگل (Skew Angle): تمام بلیڈ سیکشنز کے مراکز سے گزرنے والی لکیر اور بلیڈ کی جڑ پر مماس لکیر کے درمیان کا زاویہ۔ اسکیو اینگل درج ذیل طریقوں سے پیدا کیا جا سکتا ہے:
بغیر اسکیو (No Skew): اگر تمام سیکشنز کے مراکز سے گزرنے والی لکیر شروعاتی نقطہ (بلیڈ کی جڑ) سے آخری نقطہ (بلیڈ کا سرا) تک سیدھے راستے پر حرکت کرتی ہے اور کوئی خم یا سمت میں تبدیلی نہیں ہوتی، تو اسے بغیر اسکیو پروانہ کہا جاتا ہے (شکل 1.3)۔
متوازن اسکیو (Balanced Skew): اگر تمام سیکشنز کے مراکز سے گزرنے والی لکیر بلیڈ کی جڑ سے سرے تک اپنی سمت بدلتی ہے، پہلے گھماؤ کی سمت کی طرف اور پھر اس کے برعکس مڑتی ہے، تو اسے متوازن اسکیو پروانہ کہا جاتا ہے (شکل 1.4)۔
جانبدار اسکیو (Biased Skew): اگر تمام سیکشنز کے مراکز سے گزرنے والی لکیر شروعاتی نقطہ سے آخری نقطہ تک بغیر سمت بدلے، گھماؤ کی سمت کے برعکس مڑتی ہے، تو اسے جانبدار اسکیو پروانہ کہا جاتا ہے (شکل 1.5)۔
عام طور پر، اگر اسکیو اینگل 25 ڈگری سے زیادہ ہو تو پروانے کو ہائی اسکیو پروانہ کہا جاتا ہے۔ درج ذیل درجہ بندی مختلف اسکیو زاویوں اور ان کے پروانے کی شکل پر اثرات کی بحث کرتی ہے:
ہائی اسکیو پروانے کیویٹیشن سے پیدا ہونے والے دباؤ کے دھکوں کو ختم کرنے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ اس تکنیک سے پروانے کی ارتعاشات بغیر اسکیو پروانوں کے مقابلے میں 30 فیصد تک کم ہوتی ہیں۔ اسکیو اینگل کارکردگی پر اثر نہیں ڈالتا، لیکن ارتعاشات کو کم کرتا ہے، جو فوجی آبدوزوں اور دیگر جہازوں کے لیے اہم ہے جو مشن کے دوران کم سے کم شور کی ضرورت رکھتے ہیں۔
کپڈ پروانہ (Cupped Propeller): جیسا کہ شکل 1.6 میں دکھایا گیا ہے، یہ خصوصیت بلیڈ کے سرے پر ایک خم ہے جو کپ کی مانند ہے، اسی لیے اسے کپڈ کہا جاتا ہے۔ کپڈ پروانے تیز رفتار اور موڑتے وقت پانی کے پروانے سے بہتر چپکنے کی وجہ سے بہتر کنٹرول فراہم کرتے ہیں اور زیادہ سے زیادہ رفتار کی حد بڑھاتے ہیں۔ مجموعی طور پر، کپنگ پروانے کی کارکردگی اور فعالیت کو بڑھاتی ہے۔ اس پروجیکٹ میں زیر مطالعہ Yamaha-85 پروانہ نان کپڈ پروانہ ہے۔
گھماؤ کی سمت: پروانہ گھڑی کی سمت (دائیں ہاتھ) یا گھڑی کی مخالف سمت (بائیں ہاتھ) میں گھوم سکتا ہے، جو پروانے کے چہرے سے دیکھ کر طے کیا جاتا ہے (شکل 1.7)۔ Yamaha-85 پروانہ دائیں ہاتھ کا ہے۔
دو پروانوں والے جہازوں میں، دائیں پروانہ عام طور پر گھڑی کی سمت میں، اور بائیں پروانہ گھڑی کی مخالف سمت میں گھومتا ہے، تاکہ ٹارک متوازن رہے۔ کچھ جہازوں میں پروانے کے الٹ گھماؤ سے پیچھے کی طرف حرکت (الٹ تحریکی قوت پیدا کرنے کی شرط کے ساتھ) ممکن ہے، لیکن اس پر یہاں بحث نہیں کی گئی۔
