Maritieme CPP-hub

In het Controllable Pitch Propeller-systeem CPP-hub is een sleutelcomponent die de bladen en het krachtoverbrengingssysteem verbindt, en vervult de kernfuncties van bladhoekaanpassing, krachtoverbrenging en systeemstabiliteit. De ontwerpnauwkeurigheid en prestaties bepalen direct de reactiesnelheid, het energie-efficiëntieniveau en de bedrijfsbetrouwbaarheid van het CPP-systeem, en vormen het "zenuwcentrum" in het voortstuwingssysteem van schepen.

De CPP Hub heeft een complexe en geavanceerde structuur en integreert binnenin een mechanisme voor afstandsaanpassing, een afdichtingssysteem en krachtoverbrengingscomponenten, die voornamelijk uit de volgende onderdelen bestaan:
Het afstandsaanpassingsmechanisme: Het kernonderdeel omvat een hydraulische zuiger, drijfstang, excentrische as en schuif. De zuiger beweegt door de druk van hydraulische olie en de excentrische as wordt aangedreven om door de drijfstang te draaien, en uiteindelijk draait het blad om de as om de spoed aan te passen. Zhenjiang Jinye Propeller Co., Ltd. gebruikt bijvoorbeeld een uiterst nauwkeurig bewerkingskoppelingsmechanisme in zijn CPP-producten om ervoor te zorgen dat de afstelfout van de bladhoek binnen ± 0,1° wordt gecontroleerd.
Afdichtingssysteem: Vanwege de langdurige zeewateromgeving moeten aan beide uiteinden van de naaf meerdere mechanische afdichtingen (zoals skeletolieafdichtingen, O-ringen) worden uitgerust om te voorkomen dat zeewater in het interieur binnendringt en de hydraulische olie vervuilt, terwijl lekkage van hydraulische olie en het veroorzaken van vervuiling van de zee worden vermeden.
Krachtoverbrengingssamenstel: omvat een huls-, lager- en spiebaanstructuur, die verantwoordelijk is voor het overbrengen van het koppel van de hoofdmachine van de transmissie-as naar het blad, terwijl de radiale en axiale belastingen worden gedragen die worden gegenereerd door de rotatie van het blad.

Werkstroom: Wanneer de brug een commando voor afstandsaanpassing geeft, voert het hydraulische pompstation drukolie uit in de oliecilinder in de naaf, waardoor de zuiger axiaal beweegt en de lineaire beweging wordt omgezet in de roterende beweging van het blad via het drijfstangmechanisme, waardoor de spoed verandert. Het bereik van de pitchaanpassing is gewoonlijk -30° (omkering) tot 30° (directioneel), waardoor continue en traploze veranderingen in de stuwkracht mogelijk zijn.

Nauwkeurige afstandsaanpassing, aangepast aan meerdere werkomstandigheden
Als directe controlecomponent van de bladhoek kan de CPP Hub de toonhoogte in 0,5-2 seconden van voorwaarts naar achterwaarts veranderen, zonder de hoofdbesturing te veranderen, waardoor de besturingsflexibiliteit van het schip aanzienlijk wordt verbeterd. Bij het gebruik van een sleepboot kan de snelle afstandsaanpassing van de Hub bijvoorbeeld onmiddellijk starten en stoppen en horizontaal bewegen, en nauwkeurig overeenkomen met de houdingsaanpassing van het gesleepte schip.
Efficiënte krachtoverbrenging en vermindering van het energieverbruik
De efficiëntie van de krachtoverbrenging van Hub moet boven de 95% worden gehouden, en de wrijvingscoëfficiënt van de interne lagers en het concentriciteitsontwerp van het assysteem hebben rechtstreeks invloed op het energieverlies. Zhenjiang Jinye verbetert de efficiëntie van de krachtoverbrenging door de interne structuur van de hub te optimaliseren (zoals het gebruik van rollagers in plaats van glijlagers), waardoor schepen het brandstofverbruik per kilometereenheid kunnen verminderen.

Afdichting en bescherming voor aanpassing aan zware omstandigheden
Zoutnevel, slib en lage temperaturen in het mariene milieu kunnen de Hub eroderen, dus de schaal is meestal gemaakt van corrosiebestendig nikkel-aluminiumbrons of hoogwaardig gietijzer. Het interne afdichtingssysteem moet druktests van meer dan 10 bar doorstaan ​​om een ​​betrouwbare werking op lange termijn in diepe zeeën of sterk vervuilde wateren te garanderen.
Systeemcompatibel, geïntegreerde intelligente besturing
De moderne CPP Hub kan worden gekoppeld aan het scheepsenergiebeheersysteem (PMS) en kan via sensoren de bladhoek, oliedruk en temperatuur in realtime monitoren en de spoed automatisch optimaliseren op basis van gegevens zoals snelheid en belasting. Tijdens passagiers- en rolroulettezeilen kan het systeem bijvoorbeeld automatisch de hellingshoek aanpassen aan de helling van de route, zodat de gastmachine altijd onder de beste werkomstandigheden functioneert.

Het ontwerp van de CPP Hub moet worden aangepast aan het exploitatiescenario van het schip om te voldoen aan de verschillende stroombehoeften en milieudruk:
Maritieme schepen (zoals bevoorradingsschepen op boorplatforms): ze vereisen frequente en nauwkeurige positionering op lage snelheid. Het afstandsaanpassingsmechanisme van de hub moet over hoogfrequente fijnafstellingsmogelijkheden beschikken. Ze zijn meestal uitgerust met een servo-hydraulisch systeem om een ​​hoekaanpassing van 0,1° te realiseren, zodat het schip stabiel blijft bij wind en golven.
Grote koopvaardijschepen (zoals containerschepen en tankers): Focus op energie-efficiëntie en betrouwbaarheid. De Hub heeft een ontwerp met een grote diameter (gedeeltelijk tot 3-5 meter) en is gemaakt van zeer sterke legeringen om continue belastingen onder een stuwkracht van tienduizend ton te weerstaan, terwijl de waterstroomweerstand wordt verminderd door een gestroomlijnde schaal.

Speciale schepen (zoals ijsbrekers, wetenschappelijke onderzoeksschepen): In het licht van extreme omgevingen zoals lage temperaturen en ijsinslagen, moet het afdichtingssysteem van de Hub gemaakt zijn van rubbermateriaal dat bestand is tegen lage temperaturen, de schaal verhoogt de slijtvaste coating en het ontwerp van de opening van het afstandsaanpassingsmechanisme houdt rekening met de krimp bij lage temperaturen om te voorkomen dat componenten vastlopen.
Binnenvaartschepen (zoals veerboten en vrachtschepen): vanwege ondiepe waterwegen en veel slib en zand moeten hubs worden uitgerust met anti-slibfilterapparatuur en zijn de lagers zelfsmerend om storingen veroorzaakt door slib- en zandslijtage te verminderen.
Als we de praktijk van Zhenjiang Jinye als voorbeeld nemen, is het een CPP-hub die is aangepast door een poolwetenschappelijk onderzoeksschip. Door de lage temperatuurtest van -40 ℃ is het afdichtingssysteem bestand tegen de onmiddellijke druk van 15 MPa veroorzaakt door ijsinslag, waardoor wordt voldaan aan de bedrijfsbehoeften in extreme omgevingen.

Met de modernisering van de groene scheepvaart en inlichtingendiensten kent de technologische evolutie van CPP Hub drie hoofdrichtingen:
Materiële innovatie
Er worden nieuwe composietmaterialen (zoals met koolstofvezel versterkte hars) gebruikt in naafschalen, waardoor het gewicht met meer dan 30% wordt verminderd in vergelijking met traditionele metalen materialen, en ook een betere corrosieweerstand heeft; de interne lagers zijn gemaakt van een keramische coating en de wrijvingscoëfficiënt is met 50% verminderd, waardoor de levensduur wordt verlengd tot meer dan 20.000 uur.
Intelligente diagnostiek en voorspellingsonderhoud
Integreer trillingssensoren, temperatuursensoren en oliedruksensoren om de bedrijfsstatus van de Hub in realtime te analyseren door middel van randberekeningen en vooraf te waarschuwen voor mogelijke fouten. Wanneer bijvoorbeeld een abnormale stijging van de lagertemperatuur wordt gedetecteerd, kan het systeem automatisch de hydraulische oliestroom aanpassen voor koeling en onderhoudsinstructies naar de bemanning sturen.

Geïntegreerd ontwerp
Geïntegreerd afstandsaanpassingsmechanisme met hydraulische pompstations om pijpleidingverbindingen te verminderen en lekkagerisico's te verminderen; Tegelijkertijd wordt 3D-printtechnologie gebruikt om complexe interne structuren te vervaardigen, waardoor het aantal Hub-onderdelen met 40% wordt verminderd en de assemblage-efficiëntie met 50% wordt verbeterd.
Bedrijven als Zhenjiang Jinye hebben plannen gemaakt op deze terreinen. De intelligente CPP Hub die in 2024 werd gelanceerd, is verbonden met het digitale tweelingsysteem van het schip, dat de promotie-efficiëntie verder kan verbeteren door middel van virtuele simulatie.

Als het ‘brein’ van de propeller met verstelbare spoed, loopt de technologische ontwikkeling van CPP Hub via het upgradeproces van scheepsvoortstuwingssystemen van mechanische besturing naar intelligente samenwerking. Afgaande op de praktijken van fabrikanten als Zhenjiang Jinye vormen uiterst nauwkeurige verwerking, ontwerp op maat en intelligente integratie de belangrijkste concurrentiekracht van CPP Hub. In de toekomst, met de verbetering van de normen voor groene schepen, zal de CPP Hub met hoge efficiëntie, laag verbruik en intelligente diagnosefuncties de mainstream worden en belangrijke ondersteuning bieden voor de koolstofarme transformatie van de scheepvaartindustrie.