Pędniki statku

Pędnik okrętowy (propeller) to mechaniczne urządzenie napędowe, które wytwarza siłę naporu
wprawiającą statek w ruch postępowy i które porusza się wraz ze statkiem.
Istnieje wiele rodzajów pędników, o różnych zasadach działania i różnorodnej budowie. Pędnikiem może
być wiosło lub żagiel, czyli stosunkowo proste urządzenia znane od bardzo długiego czasu. Inne, jak np.
pędnik magnetohydrodynamiczny, są bardzo skomplikowane i działanie ich oparte jest na zjawiskach
poznanych stosunkowo niedawno. Do najczęściej obecnie spotykanych pędników należą pędniki z grupy
tzw. hydraulicznych, które pracują w ten sposób, że odrzucają masę wody „zagarniętą” z otoczenia
kadłuba, w kierunku przeciwnym niż ruch statku. Woda odrzucana jest przez elementy pracujące pędnika
(np. skrzydło śruby), które przejmują na siebie siły reakcji odrzucanej masy dające napór. Da najczęściej
spotykanych należą: śruba okrętowa, koło łopatkowe, pędniki cykloidalne oraz pędniki strugowodne.

Śruby okrętowe

Śruby okrętowe obejmują: śruby o skoku ustalonym, śruby o skoku nastawnym, zespoły śruba/dysza,
śruby superkawitacyjne, oraz śruby tandem współ- i przeciwbieżne.
Typowa śruba okrętowa jest pędnikiem hydraulicznym o osi poziomej, składającym się z szeregu (dwa do
siedem/osiem) skrzydeł usytuowanych promieniowo na piaście, w jednakowych odstępach kątowych od
siebie.

Zasada działania śruby napędowej o skoku ustalonym

Ruch elementarnego profilu skrzydła śruby (na rysunku cześć zakreskowana) składa się z ruchu
obrotowego śruby z prędkością obwodową

r oraz ruchu postępowego V

P

, wynikającego z ruchu statku.

Wypadkową tych dwóch prędkości jest prędkość elementu skrzydła względem wody V

W.

Prędkość

wypadkowa V

W

jest ustawiona do elementarnego profilu skrzydła pod kątem kąt natarcia

Na elemencie

płata powstanie zatem wypadkowa siła

P, którą można rozłożyć na kierunek osiowy (wzdłuż długości

statku) oraz składową obwodową skierowaną przeciwnie do kierunku obrotu śruby. Suma składowych sił
osiowych tworzy napór śruby T, pokonujący opór okrętu. Suma iloczynów składowych sił
obwodowych na wszystkich skrzydłach śruby przez odpowiadające im odległości od osi śruby
tworzy moment obrotowy Q, który musi być pokonany przez silnik napędowy.

Pędniki i napęd statku 1

Pędniki i napęd statku 2

Pędniki strugowodne (waterjet)

Pędniki i napęd statku 3

Pędnik Voitha-Schneidera

Jest to pędnik o osi pionowej. Składa się z kilku pionowych skrzydeł umocowanych obrotowo w
poziomej tarczy, wirującej wokół pionowej osi. Obracające się wraz z tarczą skrzydła wykonują
jednocześnie ruchy wahadłowe wokół własnych osi. Takie działanie zapewnia pędnikom Voitha-
Schneidera możliwości dowolnej regulacji wielkości i kierunku działania naporu, nadając wyposażonym
w nie jednostkom wyjątkowe właściwości manewrowe i to bez zastosowania na nich sterów. Do wad
należą skomplikowana konstrukcja oraz wysoki koszt montażu a także wrażliwość na uszkodzenia przez
przedmioty pływające po wodzie lub dno.

Pędniki i napęd statku 4

Pędnik magnetohydrodynamiczny

Pędniki i napęd statku 5