Co sprawdzić w Ster strumieniowy tunelowy.
Ster strumieniowy tunelowy to śruba osadzona na stałe w poprzecznym tunelu przechodzącym wprost przez kadłub poniżej linii wodnej, blisko dziobu albo rufy. W odróżnieniu od steru azymutalnego czy wysuwanego śruba nie może się obracać ani zostać wyciągnięta z wody - popycha wodę tylko na jedną albo drugą stronę tunelu, dając czysty ciąg poprzeczny i nic więcej. Ta prostota jest właśnie sednem: mniej części ruchomych pod wodą, krótszy układ napędowy i niższy koszt jednostkowy niż przy jakiejkolwiek sterowalnej alternatywie. Ceną jest to, że ster tunelowy nie wnosi nic do napędu ani…
Co wyróżnia wykonanie tunelowe
Ster strumieniowy tunelowy to śruba osadzona na stałe w poprzecznym tunelu przechodzącym wprost przez kadłub poniżej linii wodnej, blisko dziobu albo rufy. W odróżnieniu od steru azymutalnego czy wysuwanego śruba nie może się obracać ani zostać wyciągnięta z wody - popycha wodę tylko na jedną albo drugą stronę tunelu, dając czysty ciąg poprzeczny i nic więcej. Ta prostota jest właśnie sednem: mniej części ruchomych pod wodą, krótszy układ napędowy i niższy koszt jednostkowy niż przy jakiejkolwiek sterowalnej alternatywie. Ceną jest to, że ster tunelowy nie wnosi nic do napędu ani do utrzymania kursu w drodze, a jego ciąg gwałtownie maleje, gdy jednostka nabierze prędkości, ponieważ ruch naprzód zaburza przepływ przez tunel.
Główne elementy
Śruba i tunel
Śruba jest zwykle o skoku stałym w mniejszych jednostkach, a o skoku nastawnym (CPP) w większych, gdzie warto ponieść dodatkową złożoność za możliwość odwrócenia kierunku ciągu bez nawrotu napędu. Sam tunel to spawany cylinder stalowy wbudowany w konstrukcję kadłuba, z kratami albo rusztami prętowymi na obu wylotach, które zatrzymują zanieczyszczenia i zmniejszają hałas kawitacyjny przy wylocie tunelu.
Układ napędowy
Na nowszych jednostkach o wystarczającej mocy elektrycznej przeważa napęd silnikiem elektrycznym przez przekładnię kątową; napęd hydrauliczny, zasilany z osobnego agregatu, jest częsty przy modernizacjach albo tam, gdzie brakuje miejsca na silnik. Kątowa przekładnia stożkowa siedzi w osi tunelu i przenosi napęd z wału pionowego na poziomy wał śruby.
Układ sterowania
Joystick albo dźwignia na konsoli mostka zadaje kierunek ciągu, a w jednostkach CPP także skok skrzydeł; w jednostkach elektrycznych ze śrubą o skoku stałym kierunek ustala się przez zmianę kierunku obrotów silnika. W pomieszczeniu steru zwykle przewiduje się sterowanie miejscowe do obsługi i prób.
Dobór i wymiarowanie
Dobór zaczyna się od wymaganego ciągu poprzecznego w kN, który architekt okrętowy określa dla powierzchni nawiewnej i wymagań manewrowych jednostki, a nie od samej mocy silnika. Najważniejsze wartości do sprawdzenia:
- Ciąg (kN) w warunkach uwięzi oraz to, jak bardzo spada przy typowej prędkości podchodzenia statku do nabrzeża
- Moc silnika albo układu hydraulicznego i tryb pracy - większość sterów ma parametry krótkotrwałe (10 albo 30 minut), a nie ciągłe
- Średnica tunelu wobec szerokości kadłuba w miejscu zabudowy, ponieważ stosunek długości tunelu do średnicy wpływa na sprawność ciągu
- Głębokość zanurzenia - niewystarczające zanurzenie powoduje zasysanie powietrza i utratę ciągu w stanie balastowym
Przepisy i klasa
Towarzystwa klasyfikacyjne wymagają oceny instalacji sterów strumieniowych w ramach znaku manewrowości, tam gdzie się o niego ubiegamy, a otwór tunelu i miejscowe poszycie podlegają zatwierdzeniu konstrukcyjnemu jak każde inne przejście przez kadłub. Tam, gdzie ster zalicza się na poczet znaku pozycjonowania dynamicznego, obowiązują wytyczne DP wydane przez IMO oraz właściwe przepisy DP klasy, z dodatkowymi wymaganiami co do redundancji i badań. Szczelność wodną tunelu przechodzącego przez każdy podzielony przedział sprawdza się względem wymagań SOLAS dotyczących stateczności awaryjnej dla danego typu jednostki.
Typowe usterki
| Usterka | Przyczyna | Skutek |
|---|---|---|
| Utrata ciągu w balaście | Niewystarczające zanurzenie tunelu, powietrze zasysane w tarczę śruby | Kawitacja, drgania, mniejsza kontrola manewrowa w stanie lekkim |
| Awaria uszczelnienia albo łożyska | Zanieczyszczony smar, rzadka praca prowadząca do wysychania uszczelnienia | Wnikanie wody do pomieszczenia steru, problem zaolejonej wody do zrzutu |
| Wyłączenie od przegrzania | Przekroczenie dopuszczalnego trybu pracy podczas długich manewrów przy nabrzeżu | Utrata ciągu w środku manewru, zabezpieczenie silnika wymaga ostygnięcia przed ponownym rozruchem |
| Zablokowanie kraty | Zanieczyszczenia, porost morski albo kawałki lodu uwięzione na kracie tunelu | Zmniejszony przepływ, większy hałas i drgania, możliwe uszkodzenie śruby |
Na co zwrócić uwagę u dostawcy
- Udokumentowane krzywe ciągu w warunkach uwięzi i przy typowych prędkościach podejścia, a nie tylko jedna nagłówkowa wartość
- Dostępność części zamiennych do uszczelnień, łożysk i elektroniki sterującej dopasowana do rejonu żeglugi jednostki
- Instalacje referencyjne na podobnych kształtach kadłuba i przy podobnych średnicach tunelu
- Jasno podany tryb pracy i wymagania chłodzenia dla zamierzonego profilu manewrowego
Zawsze potwierdź zanurzenie tunelu w najlżejszym spodziewanym stanie balastowym, zanim zaczniesz polegać na sterze podczas pilotażu - jednostka, która w stanie załadowanym pracuje dobrze, w stanie lekkim może stracić większość ciągu.