T

radycyjna œruba napêdowa, umocowana na sta³e za
ruf¹ statku, nie przesuwa statków w bok. Otunelo-
wane œruby i podobne im urz¹dzenia stanowi¹ roz-

wi¹zanie zaledwie po³owiczne. W 1927 r. austriacki in-
¿ynier Ernst Schneider stwierdzi³, ¿e nale¿y opracowaæ
zupe³nie nowy model œruby, zamiast dodawaæ holowni-
kom kolejne podzespo³y. Stworzy³ pêdnik cykloidalny.

Holowanie statku ma na celu dostarczenie holo-

wanego obiektu do celu jego przeznaczenia szybko i
najkrótsz¹ drog¹, przy zastosowaniu minimalnej ener-
gii, z zapewnieniem maksimum bezpieczeñstwa holo-
wanemu statkowi, holownikowi, za³odze i urz¹dzeniom
portowym. Pêdnik powinien zapewniæ statkowi hamo-
wanie i sterowanie, umo¿liwiæ ³agodne przejœcie z ru-
chu swobodnego statku do holowania. Umo¿liwiæ prze-
jêcie sterowania holowan¹ jednostk¹ bez d³ugich opóŸ-
nieñ spowodowanych przez zmianê ustawienia holow-
nika, przyjmuj¹cego najlepsz¹ pozycjê w stosunku do
obiektu holowanego. Niezbêdna jest tu tak¿e maksy-
malna manewrowoϾ w tak ograniczonej przestrzeni,
jak kana³y, fiordy i zatoki, po³¹czona z szybk¹ i precy-
zyjn¹ zmian¹ pozycji.

Z A S T O S O W A N I E

Podchodz¹c do holowanej jednostki, holownik

musi ustawiaæ siê do niej bokiem i w takiej pozycji
pchaæ. Takie ustawienie wymaga³o czasu i by³o niebez-
pieczne, a maksimum si³y by³o rozwijane tylko w kie-

runku „do przodu”. Nowy rodzaj pêdnika (Voith-
Schneider-Propeller, VSP) umo¿liwi³ wytworzenie ci¹-
gu dowolnej wielkoœci, w dowolnym kierunku, w spo-
sób p³ynny. £¹czy on w jednym urz¹dzeniu sterowanie
i napêd. Statki posiadaj¹ zazwyczaj po 2 pêdniki, które
dziêki mo¿liwoœci ustawienia k¹ta nachylenia ³opat,
mog¹ wytwarzaæ ci¹g w ró¿nych kierunkach. Pozwala
to na ruch statku do przodu, do ty³u, na boki i p³ynn¹

zmianê tych kierunków - holownik wtedy zachowuje
siê bardziej jak poduszkowiec ni¿ jednostka p³ywaj¹ca
natrafiaj¹ca na opór wody.

J A K T O D Z I A £ A ?

£opatki napêdowe (od 4 do 6) s¹ zainsta-

lowane na tarczy obrotowej, pionowo w dó³. Tar-
cza umieszczona jest na poziomie kad³uba, a ³o-
patki wystaj¹ poni¿ej, i w takiej w³aœnie pozycji
mog¹ obracaæ siê wokó³ pionowej osi tarczy
oraz wykonywaæ ruchy wahad³owe wokó³ w³a-
snych osi. W trakcie obrotu ka¿da z ³opatek
ustawia siê pod k¹tem odpowiednim do zadane-
go kierunku ruchu. Tak powstaje si³a napêdowa.
Zmiana ustawienia k¹ta ³opatek mo¿e odbywaæ
siê w czasie jednostajnego ruchu obrotowego
tarczy, bez potrzeby jej zatrzymania. K¹t zaklino-
wania ³opatek okreœla si³ê ci¹gu, a po³o¿enie w
zakresie 0 - 360° ustawia kierunek. Dziêki temu
ci¹g o takiej samej wartoœci mo¿e byæ wytwa-
rzany we wszystkich kierunkach, co czyni z pêd-
nika VSP idealny napêd. Nale¿y podkreœliæ jedn¹

j a k t o d z i a ł a

M

Ł

ODY

TECHNIK

1

0/2004

2

22

2

PĘDNIK VOITHA−SCHNEIDERA

M a r e k U t k i n

Im wolniej porusza się statek, tym bardziej wymaga wsparcia holowników.

100%

bieg swobodny

wspomaganie

w pe³ni kontrolowany

wymagane wsparcie

holowników

15

10

5

0

bieg swobodny,

w³asne sterowanie

wspomaganie hamowania

i sterowania

kierowanie

bezw³adnym

statkiem

prêdkoœæ w wêz³ach

utrata sterownoœci

Kapitanowie tradycyjnych holowników muszą

radzić sobie z problemem zmiany kierunku

podczas przestawiania ogromnych statków.

Przy minimalnej prędkości, gdy ustaje dyna-

miczne działanie wody opływającej ster, nie

jest to wcale łatwe.

Główne
elementy
pędnika

p o r a ż a j ą c o i n t e l i g e n t n e r o z w i ą -

z a n i e n a p ę d u h o l o w n i k ó w

z najwa¿niejszych cech tego systemu. Statek mo¿e staæ
w miejscu, a pêdniki bêd¹ wirowaæ, zachowuj¹c zero-
wy k¹t natarcia i nie wytwarzaj¹c ci¹gu, silnik zaœ bê-
dzie w pozycji „ca³a naprzód”. W odpowiedniej chwili
k¹t natarcia ³opatek mo¿na zmieniæ i uzyskaæ natych-
miastow¹ reakcjê, czyli poruszyæ statek w dowolnym
kierunku, bez pozycji poœrednich. Poniewa¿ pêdniki
VSP s¹ napêdzane przy sta³ej prêdkoœci silnika (dziêki
temu nie traci siê czasu na pokonanie bezw³adnoœci
uk³adu napêdowego oraz pe³na moc jest dostêpna na-
tychmiast), nadmiar mocy mo¿na poœwiêciæ na napêd
urz¹dzeñ dodatkowych, jak np. pomp armatek wod-
nych, bez spadku mocy napêdowej, przy jednoczesnym
wykorzystaniu ponad 70% mocy znamionowej silnika.

Sterowanie holownikiem z pêdnikami VSP odby-

wa siê bezpoœrednio, co umo¿liwia zwrot po najmniej-
szym mo¿liwym promieniu, czyli w miejscu. Ruchy ho-
lownika s¹ œciœle zsynchronizowane z poleceniami ze
stanowiska sterowania, a zmiany pozycji s¹ bardzo
szybkie i precyzyjne. Zamocowane w pobli¿u dziobu
pêdniki VSP likwiduj¹ mo¿liwoœæ wywrotki, zawsze ist-
niej¹c¹ przy holownikach z napêdem na rufie, gdy¿ tu
napêd ci¹gnie, zamiast pchaæ.

Wielkoœæ i kierunek ci¹gu s¹ sterowane za pomo-

c¹ mechanicznego systemu kinematycznego. W usta-
wianiu odpowiedniego k¹ta natarcia bierze udzia³ sys-
tem popychaczy przypominaj¹cy tarczê steruj¹c¹ wirni-
kiem œmig³owca. In¿ynierowie z firmy Voith-Schneider
zdecydowali siê nie korzystaæ z elektroniki, gdy¿ pomi-
mo jej wszechobecnego zastosowania, bywa ona za-
wodna, szczególnie w warunkach trudnego, a nawet
brutalnego u¿ytkowania na morzu, w wilgoci i przy na-
ra¿eniu na si³y wykraczaj¹ce poza przewidywania.

Ten rodzaj napêdu mo¿na tak¿e porównaæ ze

znanym ka¿demu ¿eglarzowi „œrubkowaniem” wios³em
umieszczonym na rufie - tu ruch oscyluj¹cy wios³a,
skierowany w poprzek do osi pod³u¿nej ³odzi, wytwa-
rza ruch napêdowy. Tak¿e rybi ogon produkuje si³ê w
kierunku ruchu i sk³adowe dodatkowe, wytwarzaj¹ce
si³y steruj¹ce. W naturze wiele zwierz¹t pos³uguje siê
ruchem tego rodzaju i jest on optymalnie dostosowany
do ich œrodowiska. Pêdnik Voith-Schneider daje siê po-
równaæ z napêdem œmig³owca oraz z turbinami wiatro-
wymi o osi pionowej (turbina Darrieus, opatentowana
w 1927 r., tzw. Giromill).

M

Ł

ODY

TECHNIK

1

0/2004

2

23

3

LEKSYKON

Pędnik

: urządzenie stosowane na jednostkach pływających, pobiera-

jące energię z zewnątrz lub dostarczaną przez silnik i wytwarzające
siłę poruszającą statek: na przykład: wiosło, żagiel, śruba napędowa.

Holownik

: statek z silnikami napędowymi o dużej mocy w stosunku

do swej wielkości, zbudowany do holowania różnych obiektów pływa-
jących lub też do pomocy wielkim statkom podczas manewrowania
w porcie.

Cykloida

: krzywa, jaką zakreśla punkt okręgu toczącego się po linii

prostej (patrz rysunek toru ruchu łopatki).

Przy takim ułożeniu łopatek pędnik nie wytwarza
ciągu pomimo pracującego silnika

W takiej konfiguracji pędnik wytwarza ciąg w prawo

Schemat konstrukcji
pędnika VSP

8 0 0 t r a k t o r ó w w o d n y c h V o i t h a

p r a c u j e w 1 2 0 p o r t a c h ś w i a t a

W Y K O R Z Y S T A N I E

Pêdniki Voith-Schneider s³u¿¹ do

napêdzania holowników, promów, stat-
ków wycieczkowych, tra³owców, stat-
ków stra¿ackich i likwiduj¹cych wycieki
ropy. Podczas II wojny œwiatowej wypo-
sa¿one w nie by³y tra³owce niemieckie
klasy Capella. Holowniki z VSP zwane s¹
te¿ traktorami wodnymi. Pierwszy trak-
tor wodny Voitha powsta³ w 1954 r. By³
wyposa¿ony w silnik o mocy 550 kW.
Obecne najmocniejsze traktory wodne
stosowane do eskortowania tankowców
na Alasce - Nanuq i Tan’erliq maj¹ silniki
o mocy 6 920 kW, czyli 13 razy wiêkszej.
Traktory wodne Voitha prowadz¹ statki
w Kanale Panamskim, zastosowano je po
wypadku tankowca Amoco Cadiz na wo-
dach francuskich, w Zatoce Meksykan-

skiej, na wybrze¿u Pacyfiku w okolicach Seattle oraz
przy kanadyjskiej, odpornej na lód platformie wiertni-
czej Hibernia. Obecnie ponad 800 traktorów wodnych
Voitha pracuje w ponad 120 portach œwiata.

Rysunek prezentuje logiczne rozmieszczenie podsta-
wowych elementów holownika z pêdnikami VSP:
1. Pêdnik VSP jest umieszczony w przedniej czêœci ka-

d³uba, co zapewnia swobodny przep³yw we wszyst-
kich kierunkach. Si³y ci¹gu s¹ wytwarzane przed
osi¹ obrotu statku.

2. Pod pêdnikami jest umieszczona os³ona, która wy-

twarza efekt dyszy i zwiêksza ci¹g pêdnika. Chroni
równie¿ ³opatki pêdnika przed uderzeniami i chroni
statek w doku.

3. Pod tyln¹ czêœci¹ kad³uba znajduje siê miecz, wspo-

magaj¹cy sterowanie, hamowanie i zwiêkszaj¹cy
opór poprzeczny, co umo¿liwia uzyskanie dŸwigni
pomiêdzy ci¹giem pêdników a punktem obrotu,
a tak¿e zapewnia utrzymanie na kursie.

4. Elementy holuj¹ce znajduj¹ siê z tylu, poza œrodkiem

obrotu statku.

5. Sterowanie odbywa siê ze stanowiska kontrolnego

w sterówce. W zale¿noœci od wielkoœci statku, mo¿-
na zainstalowaæ kilka stanowisk kontrolnych. !

j a k t o d z i a ł a

270º

0º

90º

180º

225º

135º

45º

315º

0º

270º

90º

135º

225º

180º

315º

45º

360º

Tor ruchu jednej łopatki w czasie poruszania się holownika (cykloida).

1

2

5

4

3

W czasie jednego obrotu pędnika łopatka cały
czas zmienia kąt ustawienia.

M

Ł

ODY

TECHNIK

1

0/2004

2

24

4