समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग: प्रौद्योगिकी विकास और अनुप्रयोग की समीक्षा

1. परिचय

एम समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग  जहाज के बिजली संयंत्र का मुख्य घटक है। एक आवश्यक पावर लिंक के रूप में, यह आउटपुट पावर को मुख्य इंजन से प्रोपेलर तक पहुंचाता है ,  और इस बीच पहुंचाता है उत्पन्न थ्रस्ट को प्रोपेलर से तक जहाज । इन महत्वपूर्ण की परिचालन स्थिति का समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों पर निर्णायक प्रभाव पड़ता है । जहाज की प्रणोदन दक्षता, नौवहन सुरक्षा, साथ ही लागत-प्रभावशीलता इसके जीवनचक्र के भीतर

अंतर्राष्ट्रीय समुद्री संगठन ( आईएमओ ) के ईईएक्सआई और सीआईआई जैसे डीकार्बोनाइजेशन नियमों के व्यापक रूप से लागू होने और शिपिंग उद्योग में डिजिटलीकरण तेजी से आगे बढ़ने के साथ, समुद्री प्रणोदन प्रणाली प्रौद्योगिकियां एक बड़े बदलाव में प्रवेश कर रही हैं। पोत प्रणोदन पारंपरिक यांत्रिक शक्ति हस्तांतरण से आगे बढ़कर हरित, स्मार्ट और अधिक हल्के समाधानों की ओर बढ़ रहा है।

नए तकनीकी विकास लगातार सामने आ रहे हैं, जिससे अधिक कुशल शाफ्टिंग डिज़ाइन के लिए नए विकल्प खुल रहे हैं। प्रमुख प्रगतियों में शामिल हैं:

एल उन्नत सामग्री: कार्बन फाइबर कंपोजिट और इंजीनियरिंग सिरेमिक का अनुप्रयोग।

एल नवीन संरचनाएँ: स्टर्नट्यूबलेस डिज़ाइन जैसी नवीन विन्यास।

एल अगली पीढ़ी की निगरानी: डिजिटल ट्विन प्रौद्योगिकी और फाइबर-ऑप्टिक सेंसिंग की तैनाती।

यह आलेख एक व्यवस्थित समीक्षा है की आवश्यक सिद्धांतों के साथ-साथ नवीनतम विकास शाफ्टिंग में , जो इंजीनियरिंग डिजाइनरों और तकनीकी नेताओं को सूचित सोर्सिंग और विनिर्देश निर्णयों के लिए एक विश्वसनीय, गहन संसाधन तक पहुंचने में मदद करता है। प्रमुख विषयों में शामिल हैं:

एल के मुख्य डिजाइन सिद्धांत समुद्री प्रणोदन प्रणाली

एल महत्वपूर्ण के कार्य और अनुकूलन समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों

एल नई सामग्री अनुप्रयोगों का एकीकरण

एल उन्नत कंपन नियंत्रण पद्धतियाँ

एल बुद्धिमान निगरानी और सीमांत विकास रुझान

 

2. समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग का अवलोकन

2.1 समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों की संरचना और कार्य

एक विशिष्ट समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग में निम्नलिखित प्रमुख घटक होते हैं:

नहीं।	अवयव	कार्य विवरण
1	जोर दस्ता	प्रोपेलर द्वारा उत्पन्न अक्षीय जोर को थ्रस्ट बेयरिंग के माध्यम से पतवार तक पहुंचाता है
2	मध्यवर्ती दस्ता	थ्रस्ट शाफ्ट को स्टर्न शाफ्ट से जोड़ता है; इंजन कक्ष के लेआउट के आधार पर कई अनुभागों का उपयोग किया जा सकता है
3	स्टर्न दस्ता/प्रोपेलर दस्ता	मध्यवर्ती शाफ्ट को प्रोपेलर से जोड़ता है; स्टर्न ट्यूब से होकर गुजरता है और अधिकतम झुकने वाले क्षणों का सामना करता है
4	जोर असर	अक्षीय जोर को अवशोषित करता है; आम तौर पर एक मिशेल-प्रकार स्लाइडिंग थ्रस्ट बेयरिंग
5	मध्यवर्ती असर	मध्यवर्ती शाफ्ट का समर्थन करता है और रेडियल भार का सामना करता है
6	स्टर्न ट्यूब बियरिंग	सबसे कठोर परिचालन स्थितियों के तहत पानी के भीतर स्टर्न शाफ्ट का समर्थन करता है
7	युग्मन	शाफ्ट अनुभागों को जोड़ता है, टॉर्क संचारित करता है, और मामूली इंस्टॉलेशन मिसलिग्न्मेंट के लिए क्षतिपूर्ति करता है
8	बल्कहेड स्टफिंग बॉक्स	पानी के रिसाव को रोकते हुए, डिब्बों के बीच जलरोधी अखंडता सुनिश्चित करता है
9	स्टर्न ट्यूब सील	स्टर्न ट्यूब में समुद्री जल के प्रवेश और स्नेहन प्रणाली से तेल के रिसाव को रोकता है

 

2.2 समुद्री प्रणोदन प्रणाली डिज़ाइन वर्कफ़्लो

समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग का डिज़ाइन एक बहु-विषयक सिस्टम इंजीनियरिंग प्रक्रिया है। मानक वर्कफ़्लो में शामिल हैं:

1.इंजन और प्रोपेलर चयन - रेटेड पावर, घूर्णी गति और गियरबॉक्स कटौती अनुपात निर्धारित करें

2.प्रारंभिक दस्ता व्यास अनुमान - प्रारंभिक आकार के लिए वर्गीकरण समाज अनुभवजन्य सूत्रों का उपयोग करें

3.सामग्री चयन - संतुलन शक्ति, थकान प्रदर्शन, संक्षारण प्रतिरोध और लागत

4.शाफ्टिंग लेआउट और बियरिंग पोजिशनिंग - अक्षीय स्थिति स्थापित करें और कॉन्फ़िगरेशन का समर्थन करें

5.स्थैतिक शक्ति सत्यापन - तनाव विश्लेषण और सुरक्षा कारक गणना

6.कंपन विश्लेषण - मरोड़, पार्श्व (भंवर), और अनुदैर्ध्य कंपन मूल्यांकन

7.शाफ्टिंग संरेखण गणना - यह सुनिश्चित करने के लिए इष्टतम बीयरिंग ऑफसेट निर्धारित करें कि असर भार स्वीकार्य सीमा के भीतर रहे

8.थकान शक्ति का आकलन - वैकल्पिक भार के तहत थकान जीवन का मूल्यांकन करें

9.विस्तृत डिज़ाइन और घटक सोर्सिंग - निर्माण चित्र और तकनीकी विशिष्टताओं को अंतिम रूप दें

 

2.3 समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग डिज़ाइन में मुख्य यांत्रिक चुनौतियाँ

· स्थैतिक लोडिंग - झुकने वाला तनाव, कतरनी तनाव, और विशिष्ट दबाव सत्यापन

· गतिशील लोडिंग - मरोड़ वाला कंपन, पार्श्व कंपन, अनुदैर्ध्य कंपन, और शाफ्टिंग संरेखण विश्लेषण

· थकान व्यवहार - चक्रीय लोडिंग के तहत थकान जीवन की भविष्यवाणी और दरार प्रसार का आकलन

 

3. समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग डिज़ाइन में प्रमुख प्रौद्योगिकियाँ

3.1 शाफ्टिंग संरेखण प्रौद्योगिकी

के सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए शाफ्टिंग संरेखण सबसे महत्वपूर्ण कारक है समुद्री प्रणोदन प्रणाली । खराब संरेखण के कारण असर तापमान बढ़ जाता है, असामान्य घिसाव होता है, कंपन बढ़ जाता है और यहां तक ​​कि शाफ्ट फ्रैक्चर भी हो जाता है।

शाफ्टिंग संरेखण विधियों का विकास:

1^पहली पीढ़ी - सीधी-रेखा संरेखण: सभी असर केंद्र एक सीधी रेखा पर संरेखित - सरल लेकिन पतवार विरूपण के तहत अप्रभावी

2^{दूसरी} पीढ़ी - स्वीकार्य भार संरेखण: बेयरिंग ऑफसेट को संशोधित करके स्वीकार्य सीमा के भीतर समायोजित किया गया बेयरिंग भार

3^{तीसरी} पीढ़ी - अनुकूलित संरेखण: भार, झुकने वाले तनाव, असर कोण और निकला हुआ किनारा खोलने पर विचार करते हुए इष्टतम असर ऑफसेट निर्धारित करने के लिए अनुकूलन एल्गोरिदम का उपयोग करता है - अब उद्योग मानक

4^वीं पीढ़ी का - गतिशील संरेखण: पूर्ण-परिचालन-स्थिति अनुकूलन के लिए पतवार विरूपण, तेल फिल्म कठोरता, थर्मल प्रभाव और तरंग भार का हिसाब

प्रमुख प्रभावशाली कारक:

कारक	तंत्र	countermeasure
पतवार विरूपण	लोडिंग/अनलोडिंग और तरंग क्रिया से पतवार का विक्षेपण	वैश्विक FEM-शाफ्टिंग युग्मित विश्लेषण
बेयरिंग ऑयल फिल्म की कठोरता	फिल्म की मोटाई और कठोरता परिचालन स्थितियों के साथ बदलती रहती है	इलास्टोहाइड्रोडायनामिक स्नेहन (ईएचएल) मॉडलिंग
थर्मल प्रभाव	थर्मल विस्तार असर ऑफसेट को बदल देता है	प्री-सेट हॉट क्लीयरेंस + हॉट एलाइनमेंट प्रक्रिया
प्रोपेलर हाइड्रोडायनामिक्स	विलक्षण जोर अतिरिक्त झुकने वाले क्षण उत्पन्न करता है	प्रोपेलर उत्तेजना बलों सहित युग्मित गणना
स्थापना सहनशीलता	साइट पर निर्माण विचलन	लेजर संरेखण प्रौद्योगिकी

 

3.2 समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों के लिए कंपन नियंत्रण प्रौद्योगिकी

(1) मरोड़ वाला कंपन

डीजल सिलेंडर में चक्रीय दहन दबाव के कारण होता है। मुख्य पैरामीटर: मरोड़ वाला कंपन अतिरिक्त तनाव वर्गीकरण समाज सीमा (आमतौर पर ±20–30 N/mm²) से अधिक नहीं होना चाहिए। वर्जित गति सीमा को सामान्य परिचालन गति से बचना चाहिए।

शमन उपाय: टॉर्सनल कंपन डैम्पर्स (सिलिकॉन तेल / रबर), अनुकूलित फ्लाईव्हील जड़ता, और उच्च-लोच कपलिंग।

(2) पार्श्व (भंवर) कंपन

प्रोपेलर द्रव्यमान असंतुलन, हाइड्रोडायनामिक असंतुलन और असर तेल फिल्म बलों के कारण होता है। डिजाइन मानदंड: प्रथम-क्रम पार्श्व महत्वपूर्ण गति अधिकतम परिचालन गति (कठोर शाफ्ट डिजाइन) के 120% से अधिक होनी चाहिए या न्यूनतम स्थिर गति (लचीली शाफ्ट डिजाइन) के 80% से कम होनी चाहिए, उचित दूरी वाले असर अंतराल के साथ।

(3) अनुदैर्ध्य कंपन

गैर-समान वेक फ़ील्ड में प्रोपेलर थ्रस्ट में उतार-चढ़ाव और डीजल इंजन से अक्षीय उत्तेजना के कारण - विशेष रूप से लंबे-शाफ्ट जहाजों में प्रमुख। फ्रंटियर अनुसंधान दिशाएँ: थ्रस्ट बेयरिंग-हल युग्मित गतिशीलता, अक्षीय कंपन डैम्पर्स, और सक्रिय थ्रस्ट मुआवजा तकनीक।

 

4. समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों के लिए नई सामग्री और उन्नत विनिर्माण

4.1 समुद्री प्रणोदन प्रणाली के लिए कार्बन फाइबर प्रबलित पॉलिमर (सीएफआरपी) ड्राइव शाफ्ट

सीएफआरपी ड्राइव शाफ्ट हाल के वर्षों में समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग में सबसे महत्वपूर्ण तकनीकी नवाचारों में से एक का प्रतिनिधित्व करते हैं।

एल तकनीकी लाभ: पारंपरिक मिश्र धातु इस्पात शाफ्ट की तुलना में, सीएफआरपी शाफ्ट प्रदान करते हैं:

घनत्व: 1.55-1.75 ग्राम/सेमी³ → 70-78% वजन में कमी

विशिष्ट शक्ति: ~900 एमपीए/(जी/सेमी³) → 5-6× मिश्र धातु इस्पात से अधिक

डंपिंग फैक्टर: 0.01–0.03 → 10–30× स्टील से बेहतर

थर्मल विस्तार: लगभग-शून्य (−0.5 से +0.5 ×10⁻⁶/K) → उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता

संक्षारण प्रतिरोध: प्राकृतिक समुद्री जल प्रतिरोध - कोई सुरक्षात्मक कोटिंग रखरखाव की आवश्यकता नहीं है

एल डिजाइन और विनिर्माण: मुख्य तकनीक प्लाई स्टैकिंग डिजाइन में निहित है - टॉर्क ट्रांसमिशन, झुकने की कठोरता और अक्षीय भार आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए फाइबर ओरिएंटेशन (0°/±45°/90° लैमिनेट संयोजन) को अनुकूलित करना। एक विशिष्ट विनिर्माण प्रक्रिया फाइबर वाइंडिंग को के साथ जोड़ती है प्रीप्रेग लेअप । मेटल फ्लैंग्ड जोड़ों (टाइटेनियम मिश्र धातु या स्टेनलेस स्टील) और सीएफआरपी ट्यूब बॉडी के बीच संबंध एक महत्वपूर्ण चुनौती है। सामान्य तरीकों में बॉन्डिंग + मैकेनिकल लॉकिंग , हाइब्रिड बॉन्डिंग + बोल्टिंग और सह-इलाज एकीकरण शामिल हैं.

एल वर्तमान अनुप्रयोग: सीएफआरपी शाफ्ट ने उच्च गति वाले नौसैनिक जहाजों , , लक्जरी नौकाओं और ओएसवी (ऑफशोर सपोर्ट वेसल्स) में व्यावसायिक तैनाती हासिल की है । बाज़ार का पूर्वानुमान 15%+ सीएजीआर का अनुमान लगाता है। समुद्री अनुप्रयोगों में वैश्विक सीएफआरपी प्रोपेलर शाफ्ट बाज़ार के लिए

सीएफआरपी बनाम मिश्र धातु इस्पात - समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों की तुलना:

संपत्ति	मिश्र धातु इस्पात दस्ता (40CrNi2MoA)	सीएफआरपी ड्राइव दस्ता	फ़ायदा
घनत्व (g/cm³)	7.85	1.55-1.75	70-78% हल्का
विशिष्ट शक्ति (एमपीए/(जी/सेमी³))	~140	~900	5-6× उच्च विशिष्ट शक्ति
विशिष्ट मापांक (GPa/(g/cm³))	~26	~80	~3× उच्चतर विशिष्ट कठोरता
अवमन्दन कारक	0.001–0.002	0.01–0.03	10-30× बेहतर भिगोना
थर्मल विस्तार (10⁻⁶/K)	~12	−0.5~+0.5 (अनुरूप)	बेहतर तापीय स्थिरता
थकान सीमा / तन्य शक्ति अनुपात	0.35–0.50	0.50–0.70	बेहतर थकान प्रदर्शन
समुद्री जल संक्षारण प्रतिरोध	कोटिंग की आवश्यकता है	प्राकृतिक प्रतिरोध	रखरखाव मुक्त

 

4.2 समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों के लिए इंजीनियरिंग सिरेमिक और सिरेमिक कोटिंग्स

स्टर्न ट्यूब शाफ्ट सतहों पर लगाने से सिरेमिक कोटिंग पहनने के प्रतिरोध और समुद्री जल संक्षारण प्रतिरोध में काफी वृद्धि होती है - समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों के लिए सबसे अधिक मांग वाली प्रदर्शन आवश्यकताओं में से दो।

प्रमुख कोटिंग प्रौद्योगिकियाँ:

प्रक्रिया	विशेषताएँ	विशिष्ट अनुप्रयोग
एचवीओएफ (उच्च वेग ऑक्सीजन ईंधन)	उच्च कोटिंग घनत्व, उत्कृष्ट संबंध शक्ति	WC-Co, Cr₃C₂-NiCr कोटिंग्स
एपीएस (वायुमंडलीय प्लाज्मा छिड़काव)	व्यापक सामग्री अनुकूलता	ऑक्साइड सिरेमिक कोटिंग्स
लेजर क्लैडिंग	धातुकर्म संबंध, न्यूनतम ताप विरूपण	नी-आधारित/सह-आधारित + सिरेमिक कण मिश्रित कोटिंग्स
पीवीडी (भौतिक वाष्प जमाव)	अति पतली (<5 μm), अति उच्च कठोरता	TiN, CrN हार्ड कोटिंग्स

 

4.3 समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग के लिए जल-चिकनाई वाली असर सामग्री

जल-चिकनाई वाले बीयरिंग पानी को चिकनाई माध्यम के रूप में उपयोग करते हैं, मूल रूप से तेल प्रदूषण को खत्म करते हैं - हरित समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग के लिए एक मुख्य प्रौद्योगिकी दिशा का प्रतिनिधित्व करते हैं।

जल-चिकनाई वाली असर सामग्री और विशेषताएं:

सामग्री	विशिष्ट आपूर्तिकर्ता	प्रमुख विशेषताऐं	सीमाएँ
लिग्नम विटे	पारंपरिक सामग्री	प्राकृतिक स्व-स्नेहन, उत्कृष्ट समुद्री जल अनुकूलता	दुर्लभ संसाधन, अस्थिर आपूर्ति
नाइट्राइल रबर (NBR)	एकाधिक निर्माता	कम लागत, तलछट के प्रति अच्छी सहनशीलता	तेज़ गति से गर्म होने और घिसने का खतरा
फेनोलिक रेज़िन कम्पोजिट	थॉर्डन कॉम्पैक	उत्कृष्ट पहनने का प्रतिरोध, उच्च भार क्षमता	उच्च मशीनिंग परिशुद्धता की आवश्यकता है
PEEK समग्र	सीआईपी कंपोजिट	अल्ट्रा-हाई वियर रेज़िस्टेंस, उत्कृष्ट तापमान प्रदर्शन	अधिक लागत
थॉर्डन (एसएक्सएल)	थॉर्डन बियरिंग्स	बेहतर स्व-स्नेहन और जल-चिकनाई प्रदर्शन	—

 

4.4 समुद्री प्रणोदन प्रणाली प्रौद्योगिकी में भविष्य के विकास के रुझान

· स्टर्नट्यूबलेस डिज़ाइन - द्वारा प्रस्तावित एक क्रांतिकारी अवधारणा : ब्लू ओशन एलायंस के पक्ष में पारंपरिक स्टर्न ट्यूब को खत्म करना समुद्री जल-चिकनाई वाले बीयरिंग + पतला कुंजी कनेक्शन । गठबंधन के सदस्यों में एबीएस, थॉर्डन, एसडीएआरआई, वार्टसिला और एनटीयूए शामिल हैं।

· अगली पीढ़ी के कंपोजिट - कार्बन फाइबर-प्रबलित PEEK, ग्राफीन-संशोधित पॉलिमर, और बायोमिमेटिक माइक्रोस्ट्रक्चर्ड बियरिंग लाइनर । समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों के लिए

· जल-चिकनाई बियरिंग्स के लिए डिजिटल ट्विन मॉनिटरिंग - एम्बेडेड सेंसर पर आधारित संरचनात्मक स्वास्थ्य निगरानी; प्रासंगिक शोध ओशन इंजीनियरिंग में प्रकाशित हुआ था। 2026 में

 

5. समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग के लिए कंपन और शोर नियंत्रण

5.1 समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग में कंपन स्रोत विश्लेषण

समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग कंपन को चलाने वाले प्राथमिक उत्तेजना स्रोतों में शामिल हैं:

1. डीजल इंजन उत्तेजना बल - आवधिक सिलेंडर दहन दबाव के कारण टॉर्क स्पंदन

2. प्रोपेलर उत्तेजना बल - गैर-समान वेक फ़ील्ड द्वारा उत्पन्न जोर और टॉर्क स्पंदन (ब्लेड पास आवृत्ति पर हावी - बीपीएफ)

3. शाफ्टिंग असंतुलन बल - विनिर्माण और स्थापना सहनशीलता से घूर्णन असंतुलन

4. असर तेल फिल्म बल - तेल फिल्म चक्कर और तेल फिल्म दोलन से स्व-उत्तेजित कंपन

 

5.2 समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों के लिए कंपन नियंत्रण रणनीतियाँ

नियंत्रण रणनीति	विशिष्ट उपाय	नियंत्रण लक्ष्य
फ़्रिक्वेंसी ट्यूनिंग	शाफ्ट व्यास, खंड की लंबाई, असर रिक्ति को समायोजित करें	गंभीर गति
भिगोना नियंत्रण	सिलिकॉन ऑयल डैम्पर्स, उच्च-लोच वाले कपलिंग	मरोड़ वाला कंपन
अलगाव डिजाइन	इलास्टिक बल्कहेड सपोर्ट, फ्लोटिंग राफ्ट आइसोलेशन सिस्टम	संरचनात्मक शोर संचरण पथ
सक्रिय नियंत्रण	सक्रिय जोर मुआवजा, चुंबकीय बीयरिंग	अनुदैर्ध्य कंपन

 

5.3 समुद्री प्रणोदन प्रणाली के लिए पानी के अंदर विकिरणित शोर नियंत्रण

नौसैनिक जहाजों और अनुसंधान जहाजों के लिए, पानी के भीतर विकिरणित शोर (यूआरएन) एक महत्वपूर्ण सामरिक और तकनीकी प्रदर्शन संकेतक है। प्राथमिक नियंत्रण उपायों में शामिल हैं:

· कम शोर वाला प्रोपेलर डिज़ाइन - प्रोपेलर गुहिकायन और ब्लेड पासिंग आवृत्ति शोर को कम करता है

· हाई-डैम्पिंग कपलिंग - समुद्री प्रणोदन प्रणाली के माध्यम से मरोड़ वाले कंपन संचरण को कम करता है

· थ्रस्ट बियरिंग आइसोलेशन डिज़ाइन - पतवार संरचना से शाफ्टिंग कंपन को कम करता है

· जल-चिकनाई बियरिंग घर्षण शोर दमन - बियरिंग सतहों से स्व-उत्पन्न शोर को कम करता है

 

 

6. समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों के लिए इंटेलिजेंट मॉनिटरिंग और डिजिटल ट्विन

6.1 समुद्री प्रणोदन प्रणाली के लिए शाफ्टिंग स्थिति निगरानी प्रणाली

आधुनिक समुद्री प्रणोदन प्रणाली की स्थिति की निगरानी में निम्नलिखित महत्वपूर्ण पैरामीटर शामिल हैं:

पैरामीटर श्रेणी	विशिष्ट पैरामीटर	सेंसर प्रकार
कंपन	असर आवास कंपन त्वरण/वेग/विस्थापन	पीजोइलेक्ट्रिक एक्सेलेरोमीटर
तापमान	प्रत्येक बियरिंग का ऑपरेटिंग तापमान	पीटी100 आरटीडी / थर्मोकपल
दस्ता शक्ति	शाफ्ट टॉर्क + स्पीड → पावर आउटपुट	स्ट्रेन गेज / फोटोइलेक्ट्रिक शाफ्ट पावर मीटर
तेल की स्थिति	जल की मात्रा, घिसे हुए कणों की संख्या और आकार	ऑनलाइन तेल निगरानी सेंसर
दस्ता स्थिति	दस्ता केंद्र कक्षा, अक्षीय विस्थापन	एड़ी वर्तमान विस्थापन सेंसर
छानना	शाफ्ट का झुकना/मरोड़ वाला तनाव	स्ट्रेन गेज/फाइबर ब्रैग ग्रेटिंग (एफबीजी) सेंसर

एक व्यापक समुद्री प्रणोदन प्रणाली स्थिति निगरानी प्रणाली शाफ्टिंग स्वास्थ्य में वास्तविक समय दृश्यता प्रदान करने के लिए मल्टी-पैरामीटर सेंसिंग को एकीकृत करती है - ऑपरेटरों को गंभीर विफलता होने से पहले असर गिरावट, गलत संरेखण, या अधिभार के शुरुआती संकेतों का पता लगाने में सक्षम बनाती है।

 

6.2 समुद्री प्रणोदन प्रणाली निगरानी के लिए वर्गीकरण सोसायटी आवश्यकताएँ

प्रमुख वर्गीकरण समितियों ने समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों के भीतर शाफ्टिंग स्थिति की निगरानी के लिए स्पष्ट आवश्यकताएं स्थापित की हैं:

क्लासएनके : तापमान सेंसर से लैस जहाजों को हर 6 महीने में तेल विश्लेषण + मासिक जल सामग्री विश्लेषण, या हर 3 महीने में तेल विश्लेषण करना होगा। लागू करता है पीएससीएम (प्रोपेलर शाफ्ट कंडीशन मॉनिटरिंग) अनुमोदन ढांचे को

डीएनवी : के तहत टीएमओएन (टेलशाफ्ट मॉनिटरिंग) नियमों , स्थिति-आधारित निगरानी टेलशाफ्ट निकासी निरीक्षण अंतराल को पारंपरिक 5 वर्षों से अधिकतम 15 वर्षों तक बढ़ा सकती है।

सीसीएस : प्रकाशित दिशानिर्देश जहाज प्रणोदन शाफ्टिंग स्थिति निगरानी प्रणालियों के निरीक्षण के लिए , चीनी निर्मित जहाजों के लिए नियामक ढांचा प्रदान करते हैं

ये वर्गीकरण सोसायटी मानक समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग के लिए समय-आधारित रखरखाव से की ओर उद्योग के बदलाव को प्रदर्शित करते हैं स्थिति-आधारित रखरखाव (सीबीएम) - सुरक्षा को बढ़ाते हुए डाउनटाइम को कम करते हैं।

 

6.3 समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग के लिए डिजिटल ट्विन फ्रेमवर्क

समुद्री प्रणोदन प्रणाली डिजिटल ट्विन तकनीक चार-परत वास्तुकला को अपनाती है :

· भौतिक परत - वास्तविक-पोत शाफ्टिंग और सेंसर नेटवर्क (एफबीजी फाइबर ऑप्टिक, कंपन, तापमान और तेल स्थिति सेंसर)

· डेटा परत - वास्तविक समय डेटा अधिग्रहण, भंडारण, और प्रीप्रोसेसिंग (एज कंप्यूटिंग गेटवे, टाइम-सीरीज़ डेटाबेस)

· मॉडल परत - बहु-भौतिकी युग्मित सिमुलेशन मॉडल (एफईएम + बीईएम + ईएचएल संयुक्त सिमुलेशन)

· अनुप्रयोग परत - स्थिति मूल्यांकन, दोष निदान, और शेष उपयोगी जीवन (आरयूएल) भविष्यवाणी (एआई/एमएल एल्गोरिदम, बड़े भाषा मॉडल अनुमान)

यह चार-परत डिजिटल ट्विन ढांचा समुद्री प्रणोदन प्रणाली ऑपरेटरों को भौतिक शाफ्टिंग की एक आभासी प्रतिकृति बनाने में सक्षम बनाता है - वास्तविक परिचालन स्थितियों को प्रतिबिंबित करने, विफलताओं की भविष्यवाणी करने और रखरखाव कार्यक्रम को अनुकूलित करने के लिए वास्तविक समय सेंसर डेटा के साथ लगातार अद्यतन किया जाता है।

6.4 समुद्री प्रणोदन प्रणाली डिजिटल ट्विन के लिए विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

डिजिटल ट्विन तकनीक प्रमुख समुद्री प्रणोदन प्रणाली रखरखाव परिदृश्यों में मापने योग्य मूल्य प्रदान करती है:

वास्तविक समय संरेखण मूल्यांकन : अलग-अलग परिचालन स्थितियों के तहत शाफ्टिंग संरेखण स्थिति का निरंतर मूल्यांकन

बियरिंग घिसाव का पूर्वानुमान : जल-चिकनाई और तेल-चिकनाई बियरिंग के लिए शेष उपयोगी जीवन (आरयूएल) का अनुमान

सीएनएन/एलएसटीएम दोष पहचान : विशिष्ट दोष पैटर्न की गहन शिक्षण-आधारित पहचान - असंतुलन, गलत संरेखण, असर दोष

स्थिति-आधारित रखरखाव (सीबीएम) : पारंपरिक समय-आधारित रखरखाव (टीबीएम) की जगह डेटा-संचालित रखरखाव निर्णय लेना

उभरती प्रवृत्ति - संरचनात्मक स्वास्थ्य निगरानी (एसएचएम) में बड़े भाषा मॉडल:

में 2025 की समीक्षा चाइनीज जर्नल ऑफ शिप रिसर्च इस बात पर प्रकाश डालती है कि कैसे बड़े भाषा मॉडल (एलएलएम) समुद्री प्रणोदन प्रणाली संरचनात्मक स्वास्थ्य निगरानी में एक आदर्श बदलाव ला रहे हैं:

· मल्टी-मोडल डेटा फ़्यूज़न - समग्र शाफ्टिंग स्वास्थ्य मूल्यांकन के लिए कंपन, तापमान, तेल और तनाव डेटा को एकीकृत करना

· जीरो-शॉट / कुछ-शॉट फॉल्ट ट्रांसफर लर्निंग - न्यूनतम अतिरिक्त डेटा के साथ प्रशिक्षित मॉडल को नए पोत कॉन्फ़िगरेशन में अपनाना

· प्राकृतिक भाषा निदान रिपोर्टिंग - सेंसर डेटा से स्वचालित रूप से मानव-पठनीय दोष विश्लेषण रिपोर्ट तैयार करना

· पूर्वानुमानित रखरखाव बुद्धिमान निर्णय समर्थन - पोत परिचालन प्रोफाइल के लिए अनुकूलित एआई-संचालित रखरखाव शेड्यूलिंग

 

7. विशिष्ट समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग विन्यास योजनाएं

7.1 लो-स्पीड डीजल डायरेक्ट ड्राइव - समुद्री प्रणोदन प्रणाली

लागू जहाज: बड़े थोक वाहक, वीएलसीसी (बहुत बड़े कच्चे माल वाहक), बड़े कंटेनर जहाज।

विद्युत पारेषण श्रृंखला:

कम गति वाला दो-स्ट्रोक डीजल इंजन (50-100 आरपीएम) → इंटरमीडिएट शाफ्ट → स्टर्न शाफ्ट → फिक्स्ड पिच प्रोपेलर (एफपीपी)

मुख्य विशेषताएं:

· सबसे छोटी संचरण श्रृंखला सभी समुद्री प्रणोदन प्रणाली विन्यासों में

· उच्चतम दक्षता - ट्रांसमिशन दक्षता 98% से अधिक

· बड़े शाफ्ट व्यास - वीएलसीसी मध्यवर्ती शाफ्ट 600-800 मिमी तक पहुंच सकते हैं

· एकीकृत थ्रस्ट बेयरिंग - मुख्य इंजन बॉडी के भीतर स्थित है

यह कॉन्फ़िगरेशन अपनी यांत्रिक सादगी और निरंतर-ड्यूटी समुद्री प्रणोदन प्रणाली अनुप्रयोगों में सिद्ध विश्वसनीयता के कारण बड़े व्यापारी जहाजों के लिए प्रमुख विकल्प बना हुआ है।

 

7.2 मीडियम-स्पीड डीजल + रिडक्शन गियरबॉक्स - समुद्री प्रणोदन प्रणाली के हिस्से

लागू जहाज: छोटे से मध्यम मालवाहक जहाज, अपतटीय सहायता जहाज (ओएसवी), घाट।

विद्युत पारेषण श्रृंखला:

मध्यम गति वाले चार-स्ट्रोक डीजल इंजन (500-1000 आरपीएम) → उच्च-लोच युग्मन → रिडक्शन गियरबॉक्स → मध्यवर्ती शाफ्ट → स्टर्न शाफ्ट → नियंत्रणीय पिच प्रोपेलर (सीपीपी) / फिक्स्ड पिच प्रोपेलर (एफपीपी)

समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों के लिए डिज़ाइन अनिवार्यताएँ:

· पूर्ण टॉर्सनल कंपन विश्लेषण अनिवार्य है - उच्च इंजन गति जटिल कंपन मोड पेश करती है

· उच्च-लोच युग्मन का चयन महत्वपूर्ण है - ड्राइवट्रेन से टॉर्सनल उत्तेजना को अलग करता है

· स्वतंत्र थ्रस्ट बियरिंग को आमतौर पर गियरबॉक्स से अलग से कॉन्फ़िगर किया जाता है

मध्यम गति डीजल + गियरबॉक्स कॉन्फ़िगरेशन इंजन कक्ष लेआउट में अधिक लचीलापन प्रदान करता है और बढ़ी हुई गतिशीलता के लिए सीपीपी की आवश्यकता वाले जहाजों में इसे तेजी से अपनाया जा रहा है।

 

7.3 डीजल-इलेक्ट्रिक हाइब्रिड प्रणोदन - समुद्री प्रणोदन प्रणाली

लागू जहाज़: सेवा संचालन जहाज़ (एसओवी), अपतटीय सहायता जहाज़ (ओएसवी), अनुसंधान जहाज़।

वर्तमान विधियां:

तरीका	शक्ति प्रवाह
पीटीओ (पावर टेक-ऑफ) मैकेनिकल	डीजल इंजन → गियरबॉक्स → शाफ्ट जनरेटर + प्रोपल्शन शाफ्टिंग
पीटीआई (पावर टेक-इन) इलेक्ट्रिक	जेनरेटर सेट → प्रोपल्शन मोटर → गियरबॉक्स → शाफ्टिंग
शुद्ध विद्युत	बैटरी बैंक → प्रोपल्शन मोटर → शाफ्टिंग

 

हाइब्रिड समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों की डिज़ाइन विशेषताएं:

· एकाधिक पीटीओ/पीटीआई इंटरफेस के लिए परिष्कृत बिजली प्रबंधन की आवश्यकता होती है

· बहु-स्थिति संरेखण और कंपन विश्लेषण - शाफ्टिंग को मैकेनिकल, इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड मोड में निष्पादित किया जाना चाहिए

· रिवर्स टॉर्क क्षमता - मोड ट्रांज़िशन के दौरान शाफ्टिंग को टॉर्क रिवर्सल का सामना करना होगा

हाइब्रिड प्रणोदन समुद्री प्रणोदन प्रणाली बाजार में एक बढ़ते हुए खंड का प्रतिनिधित्व करता है, विशेष रूप से गतिशील पोजिशनिंग (डीपी) आवश्यकताओं और लगातार बंदरगाह पैंतरेबाज़ी वाले जहाजों के लिए।

 

7.4 पूर्ण विद्युत प्रणोदन - समुद्री प्रणोदन प्रणाली

लागू जहाज़: इलेक्ट्रिक फ़ेरी, अंतर्देशीय मालवाहक जहाज़, छोटी दर्शनीय स्थलों की यात्रा वाली नावें।

विद्युत पारेषण श्रृंखला:

बैटरी/ईंधन सेल → इन्वर्टर → स्थायी चुंबक सिंक्रोनस मोटर (पीएमएसएम) → डायरेक्ट-ड्राइव प्रोपेलर

ऑल-इलेक्ट्रिक समुद्री प्रणोदन प्रणाली के लाभ:

· लचीला लेआउट - इलेक्ट्रिक मोटरों को प्रोपेलर के करीब रखा जा सकता है, जिससे लंबी शाफ्टिंग समाप्त हो जाती है

· कम शोर - यात्री जहाजों और अनुसंधान जहाजों के लिए महत्वपूर्ण

· शून्य उत्सर्जन (शुद्ध विद्युत मोड) - आईएमओ 2030/2050 डीकार्बोनाइजेशन लक्ष्य के साथ संरेखित

पूर्ण विद्युत प्रणोदन के लिए एक प्रमुख प्रौद्योगिकी दिशा है हरित नौवहन और उम्मीद है कि लघु-समुद्री नौवहन और अंतर्देशीय जलमार्ग परिवहन में इसे तेजी से अपनाया जाएगा।

 

7.5 जटिल समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग के लिए मल्टी-बेयरिंग इष्टतम लेआउट

जैसे जटिल पतवार रूपों के लिए मल्टी-शाफ्ट विध्वंसक और उच्च गति कैटामारन , पारंपरिक अनुभवजन्य असर प्लेसमेंट अपर्याप्त है। जेनेटिक एल्गोरिदम (जीए) और पार्टिकल स्वार्म ऑप्टिमाइजेशन (पीएसओ) को बहुउद्देश्यीय असर स्थिति अनुकूलन के लिए नियोजित किया जाता है - शाफ्ट झुकने वाले तनावों को नियंत्रित करते हुए असर प्रतिक्रिया बलों को कम करना।

इस उन्नत बियरिंग अनुकूलन पद्धति को कई के डिजाइन में सफलतापूर्वक लागू किया गया है नौसैनिक पोत समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग व्यवस्था .

 

8. समुद्री प्रणोदन प्रणाली प्रौद्योगिकी के लिए भविष्य का दृष्टिकोण

8.1 समुद्री प्रणोदन प्रणाली में कम्पोजिट ड्राइव शाफ्ट को बड़े पैमाने पर अपनाना

अगले 5-10 वर्षों में , सीएफआरपी ड्राइव शाफ्ट प्रदर्शन अनुप्रयोगों से में परिवर्तित हो जाएंगे। बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक तैनाती समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों में

प्रमुख निर्णायक क्षेत्र:

· के लिए विनिर्माण प्रक्रियाएं बड़े व्यास (>400 मिमी) सीएफआरपी शाफ्ट

· का पूर्ण-जीवन थकान सत्यापन धातु-सीएफआरपी संयुक्त कनेक्शन

· का सामंजस्य और समापन वर्गीकरण सोसायटी डिज़ाइन कोड समग्र शाफ्टिंग के लिए

जैसे-जैसे उत्पादन लागत में कमी आती है और प्रमाणन ढाँचे परिपक्व होते हैं, सीएफआरपी शाफ्ट से उच्च-प्रदर्शन वाले विशिष्ट अनुप्रयोगों से परे मुख्यधारा के वाणिज्यिक पोत खंडों में प्रवेश करने की उम्मीद की जाती है।

 

8.2 समुद्री प्रणोदन प्रणाली के लिए स्टर्नट्यूबलेस जहाज डिजाइन

ब्लू ओशन एलायंस (बीओए) ने एक क्रांतिकारी स्टर्नट्यूबलेस जहाज डिजाइन का प्रस्ताव दिया है: समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग के लिए

· समुद्री जल-चिकनाई वाले बियरिंग्स तेल-चिकनाई वाले स्टर्न ट्यूब बियरिंग्स की जगह लेते हैं

· पतला कुंजी कनेक्शन पारंपरिक स्टर्न ट्यूब असेंबली की जगह लेता है

· उन्मूलन पारंपरिक स्टर्न ट्यूब, आफ्टर सील और शाफ्ट कोटिंग का

लक्ष्य परिणाम: सरलीकृत संरचना, शून्य तेल प्रदूषण , और कम रखरखाव बोझ - पर्यावरण के अनुरूप समुद्री प्रणोदन प्रणाली डिजाइन के लिए वास्तव में विघटनकारी प्रगति।

 

8.3 समुद्री प्रणोदन प्रणाली भागों के लिए एआई-संचालित स्वायत्त संचालन और रखरखाव

समुद्री प्रणोदन प्रणाली का रखरखाव प्रतिक्रियाशील दोष निदान से तक विकसित हो रहा है भविष्य कहनेवाला स्वायत्त निर्णय लेने .

मुख्य प्रौद्योगिकियाँ:

· बड़े भाषा मॉडल (एलएलएम)-संचालित नैदानिक ​​तर्क इंजन - मल्टी-सेंसर डेटा से प्राकृतिक भाषा दोष व्याख्या

· फ़ेडरेटेड लर्निंग-सक्षम मल्टी-वेसल सहयोगी मॉडल - डेटा गोपनीयता से समझौता किए बिना बेड़े में साझा शिक्षण

· अनुकूली शाफ्टिंग संरेखण प्रौद्योगिकी - परिचालन स्थितियों के आधार पर वास्तविक समय असर ऑफसेट समायोजन

ये एआई प्रौद्योगिकियां मौलिक रूप से बदल देंगी कि समुद्री प्रणोदन प्रणाली के हिस्सों की उनके पूरे जीवनचक्र में निगरानी, ​​रखरखाव और अनुकूलन कैसे किया जाता है।

 

8.4 समुद्री प्रणोदन प्रणाली के लिए सुपरकंडक्टिंग मोटर्स और चुंबकीय बियरिंग्स

उच्च तापमान सुपरकंडक्टिंग (एचटीएस) मोटर्स:

· प्रणोदन मोटर की मात्रा और वजन को नाटकीय रूप से कम करें

· उल्लेखनीय वृद्धि ऊर्जा घनत्व में - अधिक कॉम्पैक्ट समुद्री प्रणोदन प्रणाली व्यवस्था को सक्षम करना

सक्रिय चुंबकीय बियरिंग्स (एएमबी):

· संपर्क-मुक्त, घर्षण-मुक्त संचालन - कोई यांत्रिक टूट-फूट नहीं

· किसी स्नेहन की आवश्यकता नहीं - तेल प्रणालियों को पूरी तरह से समाप्त कर देता है

· वास्तविक समय सक्रिय नियंत्रण - कंपन को दबाने के लिए असर बलों को गतिशील रूप से समायोजित करता है

· मौलिक रूप से समाप्त करता है बीयरिंग घिसाव और तेल फिल्म चक्कर की समस्याओं को समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग में

 

8.5 हाइड्रोजन ईंधन सेल प्रणोदन के लिए शाफ्टिंग प्रौद्योगिकी - समुद्री प्रणोदन प्रणाली

हाइड्रोजन ईंधन सेल प्रणोदन समुद्री प्रणोदन प्रणाली शाफ्टिंग तकनीक में गहरा बदलाव लाएगा:

वितरित प्रणोदन - कई छोटी प्रणोदन इकाइयाँ एकल बड़े-जोर वाले मुख्य इंजनों की जगह लेती हैं

रिम-चालित थ्रस्टर एकीकृत डिज़ाइन - मोटर प्रोपेलर हब में एकीकृत है - किसी पारंपरिक शाफ्टिंग की आवश्यकता नहीं है

ट्रांसमिशन आर्किटेक्चर शिफ्ट - केंद्रीकृत लंबी शाफ्टिंग से वितरित छोटी शाफ्टिंग में संक्रमण

हाइड्रोजन-संचालित समुद्री प्रणोदन प्रणाली डिज़ाइन प्राथमिकता देगा मॉड्यूलरिटी, कॉम्पैक्टनेस और शून्य उत्सर्जन को - शाफ्टिंग कॉन्फ़िगरेशन और समग्र पोत वास्तुकला दोनों को नया आकार देगा।

 

9. संदर्भ

[1] लाई गुओजुन, एट अल। समुद्री प्रणोदन शाफ्टिंग की योजना डिजाइन के लिए प्रमुख प्रौद्योगिकियों पर अनुसंधान प्रगति। चाइनीज़ जर्नल ऑफ़ शिप रिसर्च, 2019।

[2] नौसेना पोत के समुद्री प्रणोदन शाफ्टिंग में कार्बन फाइबर प्रबलित पॉलिमर मिश्रित पर डिजाइन अनुसंधान। जहाज विज्ञान और प्रौद्योगिकी, 2025।

[3] डिजिटल ट्विन्स पर आधारित जल-चिकनाईयुक्त स्टर्न बियरिंग सिस्टम की संरचनात्मक स्वास्थ्य निगरानी[जे]। महासागर इंजीनियरिंग, 2026।

[4] यांग ज़ेवेन, एट अल। बड़े मॉडल-संचालित जहाज संरचनात्मक स्वास्थ्य निगरानी प्रणालियों के लिए प्रमुख प्रौद्योगिकियों की समीक्षा और संभावनाएं। चाइनीज़ जर्नल ऑफ़ शिप रिसर्च, 2025।

[5] एकाधिक स्ट्रट बीयरिंग वाले जहाज के लिए प्रणोदन शाफ्टिंग प्रणाली का इष्टतम व्यवस्था डिजाइन। एसएसआरएन प्रीप्रिंट, 2025।

[6] आईएसीएस यूआर एम68 - शाफ्ट संरेखण के लिए एकीकृत आवश्यकता।

[7] क्लासएनके। प्रोपेलर शाफ्ट स्थिति निगरानी प्रणाली।

[8] थॉर्डन बियरिंग्स। कॉम्पैक वॉटर लुब्रिकेटेड बियरिंग सिस्टम।

[9] ब्लू ओशन एलायंस। स्टर्नट्यूबलेस जहाज डिजाइन अवधारणा।

[10] सीसीएस। समुद्री प्रणोदन शाफ्टिंग स्थिति निगरानी प्रणाली के सर्वेक्षण के लिए दिशानिर्देश।