Ster strumieniowy tunelowy

Co definiuje ster tunelowy

Ster tunelowy to śruba osadzona w prostym, poprzecznym tunelu wyciętym przez kadłub blisko dziobu lub rufy. Inaczej niż pędniki azymutalne czy jednostki chowane, nie może się obracać ani wychylać; daje napór tylko wzdłuż stałej osi tunelu, na lewą lub prawą burtę — przez odwrócenie skoku śruby albo kierunku obrotów. Ta prostota jest całym sensem: jednostka tunelowa jest tańsza w zabudowie, nie ma odsłoniętej obracalnej przekładni pod kadłubem i jest domyślnym wyborem wszędzie tam, gdzie statek potrzebuje tylko bocznego pchnięcia do cumowania, a nie pełnej zdolności manewrowej czy pozycjonowania dynamicznego.

Główne elementy

Tunel

Stalowa rura wspawana w kadłub, wymiarowana i umieszczona według obliczeń architektury okrętu; źle położony tunel traci napór na interakcję z kadłubem i potrafi rodzić wyczuwalną wibrację.

Śruba

O skoku stałym lub nastawnym, zwykle cztero- lub pięcioskrzydłowa. Jednostki nastawne odwracają napór zmianą kąta skrzydeł przy stałych obrotach wału — szybciej i łagodniej dla układu napędowego niż odwracanie obrotów śruby o skoku stałym.

Silnik napędowy

Silnik elektryczny, hydrauliczny albo bezpośredni napęd spalinowy przez przekładnię kątową. Dominują napędy elektryczne, bo startują i przechodzą na wstecz szybko i czysto wpinają się w system zarządzania energią statku.

Przekładnia i uszczelnienia

Przekładnia kątowa przenosi napęd z wału silnika na poziomy wał śruby. Uszczelnienia wału trzymają wodę morską z dala od przekładni i tunelu; ich awaria to jedna z najczęstszych przyczyn postoju steru.

Dobór i wymiarowanie

Wydajność steru wybiera się z wymagania manewrowego, nie z miejsca w maszynowni:

• Uciąg na palu w kN, wyprowadzony z powierzchni nawiewu statku i wymaganej prędkości poprzecznej do cumowania bez asysty holowników
• Moc silnika, typowo kilkaset kW na statkach przybrzeżnych po kilka MW na wielkich wycieczkowcach i jednostkach offshore z potrzebą pozycjonowania dynamicznego
• Średnica tunelu i stosunek długości do średnicy, wpływające na sprawność naporu i szum przepływu
• Śruba o skoku stałym wobec nastawnej, zależnie od tego, jak często ster startuje i staje i czy potrzebne jest miękkie manewrowanie

Wymagania klasy i przepisów

Towarzystwa klasyfikacyjne wymagają minimalnego zanurzenia tuneli, by śruba w stanie balastowym nie zasysała powietrza i nie kawitowała, oraz ustalają wymagania konstrukcyjne dla połączenia tunelu z kadłubem. Tam, gdzie ster liczy się do notacji pozycjonowania dynamicznego, przepisy klasy wymagają niezależnych zasilań i nadmiarowości stosownej do przyznanej klasy DP. Przegląd okresowy obejmuje silnik napędowy, stan oleju przekładni i szczelność uszczelnień — a w doku kraty tunelu i śrubę pod kątem uszkodzeń i obrostów.

Typowe usterki

• Przeciek uszczelnień - zużyte uszczelnienia wału wpuszczają wodę morską do przekładni, zanieczyszczając olej i przyspieszając zużycie łożysk
• Erozja kawitacyjna - praca w lekkim balaście przy za małym zanurzeniu dziurawi skrzydła śruby i z czasem obniża napór
• Awaria hydrauliki piasty nastawnej - utrata ciśnienia oleju nastawczego zostawia skrzydła pod niekontrolowanym kątem
• Uderzenie w zanieczyszczenia - lina, sprzęt rybacki albo lód w tunelu wygina skrzydła lub blokuje śrubę
• Przegrzanie silnika - powtarzane krótkie pchnięcia przy cumowaniu bez czasu na ostygnięcie wyzwalają zabezpieczenie termiczne

Na co zwrócić uwagę u dostawcy

• Udokumentowane wyniki prób uciągu na palu przy znamionowym zanurzeniu tunelu, nie tylko liczby obliczeniowe
• Części do przekładni i uszczelnień trzymane regionalnie, bo awaria steru często unieruchamia jednostkę zdaną na niego przy cumowaniu
• Uznanie klasy dla konstrukcji tunelu i układu napędowego razem, a nie osobno
• Dane hałasu i drgań, gdy tunel leży blisko pomieszczeń mieszkalnych

Zapisujcie każdy start steru z czasem i poborem prądu — powolne pełzanie prądu roboczego w górę przez tygodnie, na długo przed jakimkolwiek alarmem, to zwykle pierwszy znak dojrzewającego problemu uszczelnień lub łożysk w przekładni.