पनडुब्बी डेवलपर्स के लिए थ्रस्टर डिजाइन

चित्र: Hydrocomp

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सबमर्सिबल वाहन विकास में शामिल कई कंपनियां वाहन को एक कस्टम थ्रस्टर से लैस करना चाहती हैं। इन कंपनियों को आम तौर पर वाहन और ड्राइव डिजाइन में विशेषज्ञता हासिल है, लेकिन उन्हें प्रॉपर डिजाइन का अनुभव नहीं होगा। न ही उनसे उम्मीद की जा सकती है कि वे कुशल उपकरण डिजाइन, विश्लेषण और अनुकूलन के लिए आवश्यक हों। यह लेख पनडुब्बी वाहन डेवलपर्स को पनबिजली डिजाइन और अन्य विशेषज्ञों द्वारा थ्रस्ट डिजाइन प्रदान करने के लिए उपयोग किए जाने वाले डिजाइन प्रथाओं से परिचित कराएगा जो सेवा में उच्चतम थ्रस्ट-टू-पावर अनुपात प्रोपल्सर में से एक हैं।

PROPULSOR DESIGN OBJECTIVES

वाहन विकास के लिए थ्रस्टर डिज़ाइन का अंतिम उद्देश्य आम तौर पर प्रोपेलर और नोजल का एक 3 डी सीएडी मॉडल है जो वाहन के तकनीकी और व्यावसायिक मिशन का समर्थन और वृद्धि करेगा। तीन प्रमुख कार्य समूह एक पूर्ण थ्रस्टर डिज़ाइन परियोजना बनाते हैं - वाहन-प्रोपल्सर-ड्राइव सिस्टम मिलान, थ्रस्टर घटक अनुकूलन और ज्यामितीय मॉडलिंग।

वाहन-प्रोपल्सर-ड्राइव सिस्टम मिलान

यह प्रारंभिक कार्य पैकेज मुख्य प्रोपेलर और नोजल विशेषताओं को निर्धारित करेगा जो ठीक से "सिस्टम से मेल खाते हैं"। थ्रस्टर डिज़ाइन प्रक्रिया की समग्र सफलता के लिए महत्वपूर्ण है कि पहले प्रणोदक और ड्राइव सिस्टम के उपयुक्त प्रमुख विनिर्देशों को निर्धारित किया जाए, और उसके बाद ही प्रोपेलर और नोजल घटकों को विस्तार से डिज़ाइन किया जा सकता है। प्रणोदक विनिर्देश जो सिस्टम डिज़ाइन के दौरान निर्धारित किए जाते हैं, वे आमतौर पर होते हैं: कॉन्फ़िगरेशन (ओपन बनाम डक्ट्ड), नोजल स्टाइल (आवश्यकतानुसार), ब्लेड काउंट, व्यास, पिच और ब्लेड क्षेत्र अनुपात। क्रिटिकल ड्राइव पैरामीटर्स (जो कि एक साथ निर्धारित किए गए हैं) मैकेनिकल शाफ्ट पावर (इलेक्ट्रिकल पावर नहीं), RPM, और ड्राइव के शाफ्ट पावर कर्व (जैसे इलेक्ट्रिक मोटर परफॉर्मेंस कर्व्स का उपयोग करके प्रदर्शन बनाम बैटरी लाइफ को संतुलित करने के लिए डिजाइन पॉइंट) की स्थिति के लिए हैं। उदाहरण)।

थ्रस्टर घटक अनुकूलन

यह कार्य समूह हाइड्रोडायनामिक रूप से अनुकूलित प्रोपेलर ज्यामिति (चयनित नोजल प्रकार के भीतर) प्रदान करता है जो विशेष वाहन के हाइड्रोडायनामिक गुणों के लिए "प्रदर्शन के लिए डिज़ाइन किया गया है" और प्रोपल्सर के साथ इसकी बातचीत है। प्रोपेलर और ड्राइव की प्रमुख प्रणाली विशेषताओं को पूर्व चरण में परिभाषित किए जाने के बाद, प्रोपेलर घटक का विवरण तब डिज़ाइन किया जा सकता है। "वेक-अनुकूलित प्रोपेलर डिज़ाइन" नामक यह प्रक्रिया, रेडियल आकार के मापदंडों को वितरित करती है जो आकार (तार, मोटाई, पन्नी), लिफ्ट (पिच, काम्बर) और स्थिति (रेक, तिरछा) को दर्शाती है। ये पैरामीटर एक निर्दिष्ट वाहन की गति, आवश्यक लोडिंग लोडिंग, और शाफ्ट आरपीएम (यानी, "डिज़ाइन बिंदु"), गुहिकायन और ब्लेड की ताकत के लिए समर्थन मूल्यांकन के साथ डिज़ाइन किए गए हैं।

एक मल्टी-ड्यूटी एप्लिकेशन (जैसे कि एक अनुकूली यूयूवी जो पारगमन AUV और वर्कहोर्स ROV दोनों भूमिकाएं निभाएगा) को "समझौता" डिजाइन के लिए एक संतुलित परिप्रेक्ष्य की आवश्यकता हो सकती है। जैसे-जैसे प्रदर्शन के उद्देश्य बदलते जाते हैं, वैसे-वैसे प्रोपेलर की इष्टतम विशेषताओं - और इसकी नोक। मल्टी-मोड अनुकूलन मुश्किल नहीं है; कुल मिशन आवश्यकताओं के संदर्भ में डिजाइनों की समीक्षा के लिए इसे कुछ देखभाल की आवश्यकता है। कई मामलों में, समग्र ड्यूटी-प्रोफ़ाइल बिजली मांगों की एक भारित गणना अपेक्षित "स्वास्थ्य" के भीतर आवश्यक प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने वाली किसी भी समस्या को रोशन कर सकती है।

चित्र: हाइड्रोकोम ज्यामितीय मॉडलिंग

एक पूर्ण "निर्माण के लिए डिज़ाइन किया गया" 3 डी सीएडी मॉडल तब प्रोटोटाइप परीक्षण और तैनाती के लिए विकसित और वितरित किया जाता है। वेक-अनुकूलित अनुकूलन डिजाइन चरण में निर्धारित ज्यामितीय मापदंडों को देखते हुए, एक पूर्ण ब्लेड आकार उत्पन्न होता है। ब्लेड को तब एक हब (जिसमें कई अलग-अलग प्रकार के शाफ्ट संलग्नक हो सकते हैं) के साथ शामिल किया जाना चाहिए, एक 3 डी सीएडी प्रक्रिया के दौरान फाइललेट और अन्य विवरणों के साथ जोड़ा गया। विशिष्ट निर्माण प्रक्रियाओं के लिए अतिरिक्त विचार भी हो सकते हैं जो आकार को प्रभावित करेंगे, जैसे कि कास्टिंग या मिलिंग। नोजल की ज्यामिति का विकास वास्तव में एक उपयुक्त पन्नी प्रोफ़ाइल के कुंडलाकार (घूर्णी) बाहर निकालना की तुलना में बहुत कम है।

PROPULSOR डिजाइन के लिए आवश्यक उपकरण

एक विशिष्ट थ्रस्टर डिजाइनर के कार्यक्षेत्र में निम्नलिखित सॉफ्टवेयर टूल शामिल होंगे। तीन प्रमुख डिजाइन कार्यों में से प्रत्येक के लिए आवश्यक उपकरण कार्यों और सुविधाओं की एक सूची दिखाई जाती है।

वाहन-प्रोपल्सर-ड्राइव सिस्टम मिलान के लिए उपकरण एक अनुकूलन सॉवर पर बनाया जाएगा जो कॉन्फ़िगरेशन, अधिकतम प्रोपेलर व्यास और गुहिकायन सीमाओं के लिए किसी भी बाधा पर विचार करते समय अधिकतम दक्षता के लिए प्रोपेलर विशेषताओं को निर्धारित कर सकता है। इसमें थ्रस्ट-बेस्ड और पॉवर-बेस्ड लोडिंग ऑप्शंस दोनों शामिल होने चाहिए ताकि ट्रांसिट और टूवपुल मिशन रोल्स को हैंडल किया जा सके। प्रोपेलर और नोजल शैलियों के लिए उपयुक्त प्रोपल्सर भविष्यवाणी मॉडल को विचार के तहत शामिल किया जाना चाहिए। अंत में, अनुकूलित प्रणोदक के प्रदर्शन का मूल्यांकन वाहन और ड्राइव के साथ किया जाना चाहिए, जिसमें ऑपरेटिंग आरपीएम की भविष्यवाणी और आवश्यक शक्ति शामिल है।

थ्रस्टर कंपोनेंट ऑप्टिमाइज़ेशन के उपकरण आमतौर पर प्रोपेलर के लिए एक ब्लेड-एलिमेंट कैलकुलेशन होंगे, जिसमें नोजल और कफ़न की विभिन्न शैलियों का समर्थन होगा। सीएफडी और अन्य ऐसे कोड का उपयोग किया जा सकता है, हालांकि प्रोपेलर-विशिष्ट वेक-अनुकूलित डिज़ाइन टूल विभिन्न प्रकार के तकनीकी, वित्तीय और वर्कफ़्लो लाभ प्रदान कर सकते हैं। इनमें डिज़ाइन मापदंडों के प्रबंधन के लिए एक संरचित "एक्सट्रूडेड फ़ॉइल" ढाँचा, डिज़ाइन उद्देश्य के लिए इष्टतम पिच और ऊँट का स्वचालित समाधान, और पूरक डिज़ाइन मुद्दों के लिए आवश्यकतानुसार रेडियल लोडिंग को बदलने की क्षमता (जैसे कि जलविद्युत, जड़ पर विचार के लिए) गुहिकायन, या शक्ति, उदाहरण के लिए)। प्रोपेलर-विशिष्ट डिज़ाइन टूल महत्वपूर्ण कैविटेशन मेट्रिक्स का मूल्यांकन (डिज़ाइन के लिए प्रतिक्रिया के साथ), और विभिन्न भौतिक गुणों के लिए ब्लेड की ताकत और सुरक्षा कारक का मूल्यांकन भी प्रदान करते हैं।

ज्यामितीय मॉडलिंग के लिए आवश्यक में प्रोपेलर ब्लेड डिज़ाइन के लिए विशिष्ट क्षमताओं के साथ एक उपकरण शामिल होगा, जो कम ज्यामितीय चुनौतीपूर्ण भूमिकाओं (नोजल शेप डेवलपमेंट सहित) के लिए सामान्य-उद्देश्य सीएडी / सीएएम सॉफ्टवेयर के साथ संवर्धित होता है। ब्लेड के आकार का निर्माण सामान्य-उद्देश्य वाले सीएडी टूल के लिए बहुत चुनौतीपूर्ण है, इसलिए ज्यामितीय ब्लेड डिजाइन के लिए एक प्रोपेलर-विशिष्ट उपकरण ब्लेड के आकार के निर्माण के लिए गणितीय कार्यों की पेशकश कर सकता है, जिसमें समकालीन और पारंपरिक प्रोपेलर अनुभाग आकार की एक लाइब्रेरी भी शामिल है। बेशक, 3 डी सीएडी मॉडल (उत्पन्न ब्लेड और हब के साथ) के पूरा होने के लिए सामान्य-उद्देश्य सीएडी / सीएएम को निर्यात आवश्यक है।

इन-हाउस थ्रेसर डिजाइन के लिए आवश्यक विशेषज्ञता

सक्षम थ्रस्टर डिज़ाइन के लिए प्रणोदन प्रणाली इंटरैक्शन, प्रोपल्सर प्रदर्शन और प्रोपेलर-नोजल ज्यामिति के सिद्धांतों की समझ की आवश्यकता होती है। यह कहा जा रहा है, यह जरूरी नहीं कि नौसेना वास्तुकला या हाइड्रोडायनामिक्स में डिग्री की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, तरल पदार्थों में एक विश्वविद्यालय के पाठ्यक्रम के साथ एक मैकेनिकल इंजीनियर आसानी से सफल थ्रस्टर डिजाइन के लिए आवश्यक अतिरिक्त कौशल विकसित कर सकता है। दुनिया भर में लगभग 200 प्रोपल्सर डिजाइनरों और निर्माताओं द्वारा उपयोग किए जाने वाले, HydroComp के उपकरणों के सुइट (NavCad, PropExpert, PropElements, and PropCad) एक आरामदायक ढाँचा प्रदान करते हैं जो खुद को एक "निर्देशित वर्कफ़्लो" के लिए उधार देता है, जिससे घर का डिज़ाइन व्यावहारिक और व्यावहारिक दोनों हो जाता है। प्रभावी लागत।

एक विशेषज्ञ के साथ साझेदारी
बेशक, हर कोई नहीं चाहता है या घर में प्रोपल्सर डिजाइन क्षमताओं की आवश्यकता है। उन मामलों में, सफल परियोजनाओं के लिए उपयुक्त ज्ञान, अनुभव और फिर से शुरू करने के लिए विशेषज्ञ के पास पहुंचना वास्तव में समझ में आता है। अगर यह आपकी तरह लगता है, तो हमें आपकी परियोजना और थ्रस्टर डिजाइन आवश्यकताओं पर चर्चा करने में खुशी होगी।