Теңіз қозғаушы жүйесінің біліктілігі: технология эволюциясы мен қолданылуына шолу

1. Кіріспе

M arine қозғалтқыш жүйесінің біліктілігі  кеме электр станциясының негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Маңызды қуат буыны ретінде ол негізгі қозғалтқыштан винтке шығыс қуатын береді ,  сонымен бірге жібереді шығарылатын күшті винттен кемеге және . осы маңызды бөліктерінің жұмыс жағдайы Теңіз қозғалтқышының шешуші әсер етеді кеменің қозғалу тиімділігіне, навигациялық қауіпсіздікке, сондай -ақ экономикалық тиімділігіне оның өмірлік цикліндегі .

Халықаралық теңіз ұйымының ( IMO ) EEXI және CII сияқты декарбонизация ережелері кеңінен қолданылып, цифрландыру кеме өнеркәсібінде жылдам дамып келе жатқанда, теңіз қозғалтқышы жүйесінің технологиялары үлкен ауысуға кірісті. Кеме қозғалысы әдеттегі механикалық қуат беруден тыс, жасыл, ақылды және жеңіл шешімдерге қарай жылжуда.

Жаңа техникалық әзірлемелер пайда болуды жалғастыруда, біліктерді тиімдірек жобалаудың жаңа нұсқаларын ашады. Негізгі жетістіктерге мыналар жатады:

l Жетілдірілген материалдар: көміртекті талшықты композиттерді және инженерлік керамикаларды қолдану.

l Жаңа құрылымдар: Sterntubeless дизайны сияқты инновациялық конфигурациялар.

l Келесі ұрпақтың мониторингі: сандық егіз технологияларды және талшықты-оптикалық зонды қолдану.

Бұл мақала жүйелі түрде шолу болып табылады . , негізгі принциптерді сондай-ақ соңғы әзірлемелерді оқпандарды өңдеудегі инженерлік конструкторлар мен техникалық жетекшілерге ақпараттандырылған көздер мен спецификация шешімдері үшін сенімді, терең ресурсқа қол жеткізуге көмектесетін Негізгі тақырыптарға мыналар жатады:

l негізгі жобалау теориялары Теңіз қозғалтқышының

l маңызды бөліктерінің функциялары мен оңтайландыруы Теңіз қозғалтқышының

l Жаңа материалды қолдануды біріктіру

l Дірілді басқарудың кеңейтілген әдістері

l Интеллектуалды мониторинг және шекараны дамыту тенденциялары

 

2. Теңіз қозғалтқышының білігіне шолу

2.1 Теңіз қозғалтқыш жүйесінің бөліктерінің құрамы мен қызметі

Теңіз қозғалтқышының типтік білігі келесі негізгі компоненттерден тұрады:

Жоқ.	Құрамдас	Функция сипаттамасы
1	Тарту білігі	Әуе винтінің осьтік күшін мойынтірек арқылы корпусқа береді.
2	Аралық білік	Тарту білігін артқы білікке қосады; қозғалтқыш бөлмесінің орналасуына байланысты бірнеше бөлімдерді пайдалануға болады
3	Артқы білік / пропеллер білігі	Аралық білікті винтке қосады; артқы түтік арқылы өтеді және максималды иілу сәттеріне төтеп береді
4	Мойынтірек	Осьтік күштерді сіңіреді; әдетте Мишель типті сырғымалы мойынтірек
5	Аралық мойынтірек	Аралық білікті қолдайды және радиалды жүктемелерге төтеп береді
6	Түтік құбырының мойынтіректері	Ең қатал жұмыс жағдайында су астындағы артқы білікке қолдау көрсетеді
7	Муфта	Білік бөліктерін қосады, айналдыру моментін береді және орнатудың шамалы бұрмалануын өтейді
8	Аралық сальник	Бөлмелер арасындағы су өткізбейтін тұтастықты қамтамасыз етеді, судың ағып кетуіне жол бермейді
9	Түтік құбырының тығыздағышы	Артқы түтікке теңіз суының түсуіне және майлау жүйесінен майдың ағып кетуіне жол бермейді

 

2.2 Теңіз қозғалтқыш жүйесін жобалау жұмыс процесі

Теңіз қозғалтқышы жүйесінің оқпандарын жобалау көп салалы жүйелерді жобалау процесі болып табылады. Стандартты жұмыс процесі мыналарды қамтиды:

1.Қозғалтқыш пен пропеллерді таңдау – номиналды қуатты, айналу жылдамдығын және беріліс қорабын азайту коэффициентін анықтаңыз

2.Білік диаметрін алдын ала бағалау – бастапқы өлшемді анықтау үшін жіктеу қоғамының эмпирикалық формулаларын пайдаланыңыз

3.Материалды таңдау – Тепе-теңдік күші, шаршау өнімділігі, коррозияға төзімділігі және құны

4.Біліктердің орналасуы және мойынтіректердің орналасуы – осьтік позициялар мен тірек конфигурацияларын орнатыңыз

5.Статикалық беріктікті тексеру – кернеуді талдау және қауіпсіздік факторын есептеу

6.Діріл талдауы – бұралу, бүйірлік (айналмалы) және бойлық дірілді бағалау

7.Біліктерді теңестіруді есептеу – мойынтірек жүктемелерінің рұқсат етілген шектерде сақталуын қамтамасыз ету үшін мойынтіректердің оңтайлы ауытқуларын анықтаңыз

8.Шаршау күшін бағалау – ауыспалы жүктемелер кезінде шаршау мерзімін бағалаңыз

9.Егжей-тегжейлі дизайн және құрамдас бөліктерді алу - құрылыс сызбалары мен техникалық сипаттамаларды аяқтаңыз

 

2.3 Теңіз қозғалтқышы жүйесінің біліктілігін жобалаудағы негізгі механикалық қиындықтар

· Статикалық жүктеме – иілу кернеуі, ығысу кернеуі және мойынтіректердің арнайы қысымын тексеру

· Динамикалық жүктеу – бұралу дірілі, бүйірлік діріл, бойлық діріл және біліктің туралануын талдау

· Шаршау мінез-құлқы – циклдік жүктеме кезінде шаршау мерзімін болжау және жарықшақтардың таралуын бағалау

 

3. Теңіз қозғалтқышы жүйесінің біліктілігін жобалаудағы негізгі технологиялар

3.1 Біліктерді туралау технологиясы

Біліктерді теңестіру қауіпсіз және тұрақты жұмысын қамтамасыз ететін ең маңызды фактор болып табылады теңіз қозғалтқышының . Нашар теңестіру мойынтіректердің температурасының жоғарылауына, қалыпты тозуға, дірілдің жоғарылауына және тіпті біліктің сынуына әкеледі.

Біліктерді туралау әдістерінің эволюциясы:

1^st Generation - түзу сызықты туралау: барлық мойынтірек орталықтары түзу сызықта тураланған — қарапайым, бірақ корпус деформациясы кезінде тиімсіз

2^nd Generation - Рұқсат етілген жүктемені теңестіру: мойынтіректердің ауытқуларын өзгерту арқылы рұқсат етілген шектерде реттелетін мойынтіректердің жүктемелері

3^rd Generation - Оңтайландырылған туралау: жүктемелерді, иілу кернеуін, мойынтіректердің бұрыштарын және фланец саңылауларын ескере отырып, мойынтіректердің оңтайлы ауытқуларын анықтау үшін оңтайландыру алгоритмдерін пайдаланады - енді салалық стандарт

4^th Generation - динамикалық туралау: толық жұмыс жағдайын оңтайландыру үшін корпустың деформациясын, май қабықшасының қаттылығын, жылу әсерлерін және толқындық жүктемелерді есепке алады.

Негізгі әсер ететін факторлар:

Фактор	Механизм	Қарсы шара
Корпустың деформациясы	Корпустың тиеу/түсіруден және толқын әрекетінен ауытқуы	Жаһандық FEM – білікке байланыстырылған талдау
Мойынтіректердің май қабықшасының қаттылығы	Пленканың қалыңдығы мен қаттылығы жұмыс жағдайларына байланысты өзгереді	Эластогидродинамикалық майлауды (EHL) модельдеу
Жылу әсерлері	Термиялық кеңею мойынтіректердің ауытқуларын өзгертеді	Алдын ала орнатылған ыстық тазарту + ыстық туралау процедурасы
Пропеллер гидродинамикасы	Эксцентрлік күш қосымша иілу моменттерін тудырады	Бұранданың қоздыру күштерін қоса алғанда, біріктірілген есептеу
Орнатуға төзімділік	Құрылыс орнындағы ауытқулар	Лазерлік туралау технологиясы

 

3.2 Теңіз қозғалтқышы жүйесінің бөлшектеріне арналған дірілді басқару технологиясы

(1) Бұралмалы діріл

Дизельдік цилиндрлердегі циклдік жану қысымынан туындайды. Негізгі параметр: бұралу дірілі қосымша кернеу классификациялық қоғам шегінен аспауы керек (әдетте ±20–30 Н/мм²). Тыйым салынған жылдамдық диапазоны қалыпты жұмыс жылдамдығын болдырмауы керек.

Әсер ету шаралары: бұралу діріл сөндіргіштері (силикон майы/резеңке), оңтайландырылған маховик инерциясы және серпімділігі жоғары муфталар.

(2) Бүйірлік (айналмалы) діріл

Пропеллер массасының теңгерімсіздігінен, гидродинамикалық теңгерімсіздіктен және мойынтіректегі май қабықшасының күштерінен туындаған. Дизайн критерийлері: бірінші ретті бүйірлік сыни жылдамдық максималды жұмыс жылдамдығының 120% (қатты білік конструкциясы) асуы немесе ең төменгі тұрақты жылдамдықтың 80% төмен түсуі (икемді білік конструкциясы), дұрыс аралық мойынтіректердің аралығымен.

(3) Бойлық діріл

Біркелкі емес ояту өрістерінде пропеллер тартуының ауытқуы және дизельдік қозғалтқыштың осьтік қозуымен байланысты - әсіресе ұзын біліктегі кемелерде байқалады. Шекаралық зерттеу бағыттары: тірек мойынтіректері мен корпустың біріктірілген динамикасы, осьтік діріл сөндіргіштері және белсенді қысымды өтеу технологиясы.

 

4. Теңіз қозғалтқышы жүйесінің бөлшектеріне арналған жаңа материалдар мен жетілдірілген өндіріс

4.1 Теңіз қозғалтқышы жүйесіне арналған көміртекті талшықты күшейтілген полимер (CFRP) жетек біліктері

CFRP жетек біліктері соңғы жылдардағы теңіз қозғалтқышының білігіндегі ең маңызды технологиялық жаңалықтардың бірі болып табылады.

l Техникалық артықшылықтар: Дәстүрлі легирленген болат біліктерімен салыстырғанда, CFRP біліктері мыналарды ұсынады:

Тығыздығы: 1,55–1,75 г/см³ → салмақты 70–78% азайту

Меншікті беріктік: ~900 МПа/(г/см³) → легирленген болаттан 5–6× жоғары

Демпферлік коэффициент: 0,01–0,03 → 10–30× болаттан жоғары

Термиялық кеңею: нөлге жақын (−0,5 пен +0,5 ×10⁻⁶/К) → тамаша термиялық тұрақтылық

Коррозияға төзімділік: табиғи теңіз суына төзімділік - қорғаныс жабынына күтім жасау қажет емес

l Дизайн және өндіріс: Негізгі технология қабаттарды жинақтау дизайнында жатыр — крутящий беру, иілу қаттылығы және осьтік жүктеме талаптарын қанағаттандыру үшін талшықты бағдарлауды (0°/±45°/90° ламинат комбинациясы) оңтайландыру. Типтік өндіріс процесі талшықты орауды біріктіреді алдын ала төсеумен . Металл фланецті қосылыстар (титан қорытпасы немесе тот баспайтын болат) мен CFRP түтік корпусының арасындағы байланыс өте маңызды мәселе болып табылады. Кең таралған әдістерге байланыстыру + механикалық құлыптау , гибридті байланыстыру + болттау және біріктіру біріктіру кіреді..

l Ағымдағы қолданбалар: CFRP біліктері жоғары жылдамдықтағы коммерциялық орналастыруға қол жеткізді жоғары жылдамдықты теңіз кемелерінде , люкс яхталарында және OSV (Оффшорлық қолдау кемелері) . Нарық болжамдары 15% + CAGR болжайды. теңіз қолданбаларында CFRP пропеллер білігінің жаһандық нарығы үшін

CFRP және легирленген болат — теңіз қозғалтқыш жүйесінің бөлшектерін салыстыру:

Меншік	Легирленген болат білік (40CrNi2MoA)	CFRP жетек білігі	Артықшылық
Тығыздығы (г/см³)	7.85	1,55–1,75	70-78% жеңіл
Меншікті беріктік (МПа/(г/см³))	~140	~900	5–6 есе жоғары меншікті беріктік
Арнайы модуль (GPa/(г/см³))	~26	~80	~3× жоғары меншікті қаттылық
Демпферлік фактор	0,001–0,002	0,01–0,03	10–30× жақсы демпферлік
Термиялық кеңею (10⁻⁶/К)	~12	−0,5~+0,5 (бейімделген)	Жоғары термиялық тұрақтылық
Шаршау шегі / Созылу күшінің қатынасы	0,35–0,50	0,50–0,70	Жақсырақ шаршау өнімділігі
Теңіз суының коррозияға төзімділігі	Қаптауды қажет етеді	Табиғи қарсылық	Техникалық қызмет көрсетусіз

 

4.2 Теңіз қозғалтқышы жүйесінің бөлшектеріне арналған инженерлік керамика және керамикалық жабындар

қолдану тозуға төзімділікті және теңіз суының коррозияға төзімділігін айтарлықтай арттырады — бұл теңіз қозғалтқышы жүйесінің бөліктеріне қойылатын ең күрделі өнімділік талаптарының екеуі. керамикалық жабындарды Артқы құбыр біліктерінің беттеріне

Негізгі жабын технологиялары:

Процесс	Сипаттамалары	Типтік қолданбалар
HVOF (жоғары жылдамдықтағы оттегі отыны)	Жоғары жабын тығыздығы, тамаша байланыстыру күші	WC-Co, Cr₃C₂-NiCr жабындары
APS (атмосфералық плазмалық бүрку)	Кең материал үйлесімділігі	Оксидті керамикалық жабындар
Лазерлік қаптау	Металлургиялық байланыс, ең аз жылу бұрмалануы	Ni-негізделген/Ко-негізделген + керамикалық бөлшектердің композиттік жабындары
PVD (физикалық будың тұндыру)	Ультра жұқа (<5 мкм), өте жоғары қаттылық	TiN, CrN қатты жабындары

 

4.3 Теңіз қозғалтқышының білігіне арналған сумен майланған мойынтіректердің материалдары

Сумен майланатын подшипниктер майлау ортасы ретінде суды пайдаланады, бұл мұнайдың ластануын түбегейлі жояды, бұл теңіз қозғалтқышының жасыл жүйесін білікке айналдырудың негізгі технологиялық бағытын білдіреді.

Сумен майланған подшипниктердің материалдары және сипаттамалары:

Материал	Әдеттегі жеткізуші	Негізгі мүмкіндіктер	Шектеулер
Ligum Vitae	Дәстүрлі материал	Табиғи өздігінен майлау, теңіз суының тамаша үйлесімділігі	Ресурстар тапшы, қамтамасыз ету тұрақсыз
Нитрилді резеңке (NBR)	Көптеген өндірушілер	Төмен құны, шөгінділерге жақсы төзімділік	Жоғары жылдамдықта қызуға және тозуға бейім
Фенолды шайырлы композит	Тордон COMPAC	Тамаша тозуға төзімділік, жоғары жүк көтергіштігі	Жоғары өңдеу дәлдігін талап етеді
PEEK композит	CIP композиттері	Ультра жоғары тозуға төзімділік, тамаша температура өнімділігі	Жоғары құны
Тордон (SXL)	Тордон подшипниктері	Жоғары өзін-өзі майлау және сумен майлау өнімділігі	—

 

4.4 Теңіз қозғаушы жүйесінің технологиясының болашақ даму тенденциялары

· Sterntubeless Design — ұсынған революциялық концепция : Blue Ocean Alliance пайдасына дәстүрлі артқы құбырды жою + конустық кілт қосылымдары теңіз суымен майланатын мойынтіректердің . Альянс мүшелеріне ABS, Thordon, SDARI, Wärtsilä және NTUA кіреді.

· Келесі ұрпақ композиттері — көміртекті талшықпен күшейтілген PEEK, графенмен модификацияланған полимерлер және биомиметикалық микроқұрылымды подшипник төсемдері . теңіз қозғаушы жүйесінің бөліктеріне арналған

· Сумен майланған подшипниктер үшін сандық қос бақылау — ендірілген сенсорларға негізделген құрылымдық денсаулықты бақылау; тиісті зерттеулер журналында жарияланды . Ocean Engineering 2026 жылы

 

5. Теңіз қозғалтқышының білігіне арналған діріл мен шуды бақылау

5.1 Теңіз қозғалтқыш жүйесіндегі діріл көзін талдау

Теңіз қозғалтқышының білігіндегі дірілді қозғайтын негізгі қоздыру көздеріне мыналар жатады:

1. Дизельдік қозғалтқыштың қозу күштері — цилиндрдің мерзімді жану қысымынан туындаған моменттің пульсациясы

2. Әуе винтінің қоздыру күштері — біркелкі емес ояту өрістерімен туындайтын серпіліс пен моменттің пульсациясы (пышақ өту жиілігі басым — BPF)

3. Білік тепе-теңсіздігі күштері - Өндіріс және орнату рұқсаттарынан айналмалы теңгерімсіздік

4. Мойынтіректердің май қабықшаларының күштері — май қабықшасының айналуы мен май қабықшасының тербелісінен туындаған өздігінен қозғалатын діріл.

 

5.2 Теңіз қозғалтқышы жүйесінің бөліктері үшін дірілді басқару стратегиялары

Бақылау стратегиясы	Арнайы шаралар	Мақсатты бақылау
Жиілік реттеу	Білік диаметрін, сегмент ұзындығын, мойынтіректердің аралығын реттеңіз	Критикалық жылдамдықтар
Амортизацияны бақылау	Силикон майлы демпферлер, жоғары серпімді муфталар	Бұралмалы діріл
Оқшаулау дизайны	Серпімді қалқа тіректер, қалқымалы салды оқшаулау жүйелері	Құрылымдық шуды тасымалдау жолдары
Белсенді бақылау	Белсенді итеру компенсациясы, магниттік мойынтіректер	Бойлық тербеліс

 

5.3 Теңіз қозғалтқышы жүйесіне арналған су астындағы радиациялық шуды бақылау

Әскери-теңіз кемелері мен зерттеу кемелері үшін су астындағы радиациялық шу (URN) маңызды тактикалық және техникалық өнімділік көрсеткіші болып табылады. Бастапқы бақылау шараларына мыналар жатады:

· Төмен шулы пропеллер дизайны — Пропеллер кавитациясын және қалақтардың өту жиілігіндегі шуды азайтады

· Жоғары демпферлік муфталар — Теңіз қозғалтқышы жүйесі арқылы бұралу дірілінің берілуін азайтады

· Мойынтіректерді оқшаулау конструкциясы — Корпус құрылымынан білік тербелісін ажыратады

· Сумен майланған мойынтіректердің үйкеліс шуын басу — Мойынтірек беттерінен өздігінен пайда болатын шуды азайтады

 

 

6. Теңіз қозғаушы жүйесінің бөліктеріне арналған интеллектуалды бақылау және сандық егіз

6.1 Теңіз қозғалтқышы жүйесіндегі біліктің жағдайын бақылау жүйелері

Заманауи теңіз қозғалтқыш жүйесінің жағдайын бақылау келесі маңызды параметрлерді қамтиды:

Параметрлер санаты	Арнайы параметр	Сенсор түрі
Діріл	Мойынтірек корпусының діріл үдеуі/жылдамдығы/орын ауыстыруы	Пьезоэлектрлік акселерометрлер
Температура	Әрбір подшипниктің жұмыс температурасы	PT100 RTD / термопар
Білік қуаты	Білік моменті + жылдамдық → қуат шығысы	Тензомер / фотоэлектрлік білік қуат өлшегіш
Майдың күйі	Судың құрамы, тозу бөлшектерінің саны және мөлшері	Мұнайды онлайн бақылау сенсорлары
Білік орны	Білік центрінің орбитасы, осьтік орын ауыстыруы	Құйынды токтың орын ауыстыру датчиктері
Штамм	Білік иілісі / бұралу деформациясы	Тренометрлер / Fiber Bragg Grating (FBG) сенсорлары

Теңіз қозғалтқышы жүйесінің жағдайын бақылаудың кешенді жүйесі білік денсаулығына нақты уақытта көрінуді қамтамасыз ету үшін көп параметрлі зондтауды біріктіреді, бұл операторларға мойынтіректердің деградациясының, сәйкес келмеуінің немесе шамадан тыс жүктеменің алғашқы белгілерін сыни ақау пайда болғанға дейін анықтауға мүмкіндік береді.

 

6.2 Классификация қоғамының теңіздегі қозғалыс жүйесін бақылауға қойылатын талаптары

Негізгі жіктеу қоғамдары теңіз қозғаушы жүйесінің бөліктеріндегі білік жағдайын бақылауға нақты талаптарды белгіледі:

ClassNK : Мойынтіректегі температура сенсорларымен жабдықталған ыдыстар 6 ай сайын май талдауын + ай сайынғы су құрамын талдауды немесе 3 ай сайын май талдауын жүргізуі керек. жүзеге асырады PSCM (Пропеллер білігінің жағдайын бақылау) бекіту құрылымын

DNV : сәйкес TMON (Tailshaft Monitoring) ережелеріне , жағдайға негізделген бақылау артқы біліктерді шығаруды тексеру аралықтарын дәстүрлі 5 жылдан максимум 15 жылға дейін ұзарта алады.

CCS : жарияланған нұсқаулық кемелердің қозғалу біліктерінің жағдайын бақылау жүйелерін тексеру бойынша Қытайда жасалған кемелер үшін нормативтік базаны қамтамасыз ететін

Бұл жіктеу қоғамының стандарттары саланың уақыт бойынша техникалық қызмет көрсетуден теңіз қозғалтқышы жүйесінің біліктілігін арттыруға арналған жағдайға негізделген техникалық қызмет көрсетуге (CBM) ауысуын көрсетеді - қауіпсіздікті арттыру кезінде тоқтау уақытын азайтады.

 

6.3 Теңіз қозғалтқышы жүйесін білікке айналдыруға арналған сандық екі жақтау

Теңіз қозғалтқышының цифрлық қос технологиясы төрт қабатты архитектураны қабылдайды :

· Физикалық қабат — нақты кеме білігін және сенсорлық желілер (FBG талшықты-оптикалық, діріл, температура және май күйінің сенсорлары)

· Деректер қабаты — нақты уақыттағы деректерді алу, сақтау және алдын ала өңдеу (шеттік есептеу шлюздері, уақыттық сериялар дерекқорлары)

· Модельдік қабат — Көп физикалы біріктірілген имитациялық модельдер (FEM + BEM + EHL бірлескен симуляциясы)

· Қолданба деңгейі — жағдайды бағалау, ақаулық диагностикасы және қалған пайдалы қызмет мерзімін (RUL) болжау (AI/ML алгоритмдері, үлкен тіл үлгісінің қорытындысы)

Бұл төрт қабатты сандық қос құрылым теңіз қозғалтқышы жүйесінің операторларына нақты жұмыс жағдайларын көрсету, ақауларды болжау және техникалық қызмет көрсету кестелерін оңтайландыру үшін нақты уақыттағы сенсор деректерімен үздіксіз жаңартылып тұратын физикалық біліктің виртуалды көшірмесін жасауға мүмкіндік береді.

6.4 Сандық Twin теңіз қозғаушы жүйесіне арналған типтік қолдану сценарийлері

Цифрлық егіз технология негізгі теңіз қозғалтқыш жүйесіне техникалық қызмет көрсету сценарийлері бойынша өлшенетін мәнді береді:

Нақты уақыттағы туралауды бағалау : әртүрлі жұмыс жағдайларында біліктерді туралау күйін үздіксіз бағалау

Мойынтіректердің тозуын болжау : сумен майланған және майланған мойынтіректер үшін қалған пайдалы қызмет мерзімін (RUL) бағалау

CNN/LSTM ақауларды тану : типтік ақаулық үлгілерін терең оқытуға негізделген анықтау — теңгерімсіздік, сәйкессіздік, мойынтірек ақауы

Жағдайға негізделген техникалық қызмет көрсету (CBM) : Дәстүрлі уақытқа негізделген техникалық қызмет көрсетуді (TBM) алмастыратын деректерге негізделген техникалық қызмет көрсету туралы шешім қабылдау

Дамушы тренд — құрылымдық денсаулық мониторингіндегі (SHM) үлкен тілдік модельдер:

журналындағы 2025 жылғы шолу Chinese Journal of Ship Research қалай әсер ететінін көрсетеді : үлкен тілдік модельдердің (LLM) теңіз қозғаушы жүйесінің құрылымдық денсаулығын бақылаудағы парадигманың өзгеруіне

· Көпмодальды деректерді біріктіру — біліктің денсаулығын тұтас бағалау үшін діріл, температура, май және деформация деректерін біріктіру

· Нөлдік ату/бірнеше рет қате жіберуді үйрену — Оқытылған үлгілерді ең аз қосымша деректермен жаңа кеме конфигурацияларына бейімдеу

· Табиғи тілдегі диагностикалық есеп — сенсор деректерінен адам оқи алатын ақауларды талдау есептерін автоматты түрде жасау

· Болжалды техникалық қызмет көрсету шешімдерін интеллектуалды қолдау — кеменің пайдалану профильдері үшін оңтайландырылған AI-ге негізделген техникалық қызмет көрсету кестесі

 

7. Теңіз қозғалтқыштарының типтік конфигурация схемалары

7.1 Төмен жылдамдықты дизельді тікелей жетек — теңіз қозғалтқышы жүйесі

Қолданылатын кемелер: Ірі сусымалы тасымалдаушылар, VLCC (өте үлкен шикі тасымалдаушылар), үлкен контейнерлік кемелер.

Қуат беру тізбегі:

Төмен жылдамдықты екі тактілі дизельдік қозғалтқыш (50–100 айн/мин) → Аралық білік → Артқы білік → Бекітілген қадамдық пропеллер (FPP)

Негізгі сипаттамалары:

· ең қысқа беріліс тізбегі Теңіз қозғалтқышының барлық конфигурацияларының ішіндегі

· Ең жоғары тиімділік — беріліс тиімділігі 98%-дан асады

· Үлкен білік диаметрі — VLCC аралық біліктері жетуі мүмкін 600–800 мм

· Біріктірілген мойынтірек — қозғалтқыштың негізгі корпусында орналасқан

Бұл конфигурация механикалық қарапайымдылығы мен үздіксіз жұмыс істейтін теңіз қозғалтқышы жүйесін қолдануда дәлелденген сенімділігіне байланысты ірі сауда кемелері үшін басым таңдау болып қала береді.

 

7.2 Орташа жылдамдықты дизель + Редукциялық беріліс қорабы — Теңіз қозғалтқышы жүйесінің бөліктері

Қолданылатын кемелер: шағын және орта жүк кемелері, теңізге қолдау көрсету кемелері (OSV), паромдар.

Қуат беру тізбегі:

Орташа жылдамдықты төрт тактілі дизельді қозғалтқыш (500–1000 айн/мин) → Серпімділігі жоғары муфта → Редукциялық беріліс қорабы → Аралық білік → Артқы білік → Басқарылатын қадамдық пропеллер (CPP) / Тұрақты қадамдық пропеллер (FPP)

Теңіз қозғалтқышы жүйесінің бөліктеріне арналған дизайн негіздері:

· Толық бұралмалы дірілді талдау міндетті болып табылады — қозғалтқыштың жоғары айналу жиілігі күрделі діріл режимдерін енгізеді

· Серпімділігі жоғары муфтаны таңдау өте маңызды — жетектің бұралу қозуын оқшаулайды

· Тәуелсіз тірек мойынтірегі әдетте беріліс қорабынан бөлек конфигурацияланады

Орташа жылдамдықты дизель + беріліс қорабы конфигурациясы қозғалтқыш бөлмесінің орналасуында үлкен икемділікті ұсынады және маневр қабілетін арттыру үшін CPP талап ететін кемелерде көбірек қолданылады.

 

7.3 Дизельді-электрлік гибридті қозғалтқыш — теңіз қозғалтқышы жүйесі

Қолданылатын кемелер: Қызметтік пайдалану кемелері (SOV), теңіздегі қолдау кемелері (OSV), зерттеу кемелері.

Жұмыс режимдері:

Режим	Қуат ағыны
PTO (қуатты ұшыру) механикалық	Дизельді қозғалтқыш → Беріліс қорабы → Білік генераторы + қозғаушы білікке
PTI (қуатты қабылдау) электр	Генератор жинақтары → Қозғалтқыш қозғалтқышы → Беріліс қорабы → Білік
Таза электр	Батарея банкі → Қозғалтқыш қозғалтқыш → Білік

 

Гибридті теңіз қозғаушы жүйесінің бөліктерінің конструкциялық ерекшеліктері:

· Күрделі қуатты басқаруды қажет ететін бірнеше PTO/PTI интерфейстері

· Көп жағдайды туралау және дірілді талдау — білік механикалық, электрлік және гибридті режимдерде орындалуы керек

· Кері айналу моменті мүмкіндігі — біліктер режимді ауыстыру кезінде айналу моментінің өзгеруіне төтеп беруі керек

Гибридті қозғалтқыш теңіз қозғалтқыш жүйесі нарығында өсіп келе жатқан сегментті білдіреді, әсіресе динамикалық позициялау (DP) талаптары бар және портта жиі маневр жасайтын кемелер үшін.

 

7.4 Толық электр қозғалтқышы — теңіз қозғалтқышы жүйесі

Қолданылатын кемелер: Электрлік паромдар, ішкі жүк кемелері, шағын экскурсиялық қайықтар.

Қуат беру тізбегі:

Батарея / отын элементі → Инвертор → Тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыш (PMSM) → Тікелей жетекті пропеллер

Толық электрлік теңіз қозғалтқыш жүйесінің артықшылықтары:

· Икемді орналасу — электр қозғалтқыштарын бұрандаға жақын орналастыруға болады, бұл ұзын біліктерді болдырмайды.

· Төмен шу — жолаушылар және зерттеу кемелері үшін өте маңызды

· Нөлдік эмиссия (таза электр режимі) — IMO 2030/2050 декарбонизация мақсаттарына сәйкес келеді

Толық электр қозғалтқышы негізгі технологиялық бағыты болып табылады жасыл тасымалдаудың және қысқа теңіз және ішкі су көлігінде жеделдетілген қабылдауды күтеді.

 

7.5 Күрделі теңіз қозғаушы жүйесінің білігіне арналған көп мойынтіректердің оңтайлы орналасуы

сияқты күрделі корпус формалары үшін Көп білікті жойғыштар және жоғары жылдамдықты катамарандар дәстүрлі эмпирикалық мойынтіректерді орналастыру жеткіліксіз. Генетикалық алгоритмдер (GA) және бөлшектер тобын оңтайландыру (PSO) көп мақсатты мойынтірек орнын оңтайландыру үшін қолданылады - біліктердің иілу кернеулерін бақылау кезінде мойынтіректердің реакция күштерін азайту.

Мойынтіректерді оңтайландырудың бұл жетілдірілген әдістемесі бірнеше жобалауда сәтті қолданылды. теңіз кемелерінің теңіз қозғаушы жүйесінің біліктерін орнату қондырғыларын .

 

8. Теңіз қозғаушы жүйесінің технологиясының болашаққа болжамы

8.1 Теңіз қозғалыс жүйесінде композиттік жетекті біліктерді кең ауқымда қабылдау

Келесі 5-10 жыл ішінде CFRP жетек біліктері . демонстрациялық қолданбалардан ауысады кең ауқымды коммерциялық орналастыруға теңіз қозғалтқыш жүйесінің бөліктерінде

Негізгі серпінді бағыттар:

· өндіру процестері Үлкен диаметрлі (>400 мм) CFRP біліктерін

· толық қызмет ету мерзімінде шаршауды тексеру Металл-CFRP қосылыстарының

· үйлестіру және аяқтау жіктеу қоғамының жобалық кодтарын Композиттік оқпандар үшін

Өндіріс шығындары азайған сайын және сертификаттау жүйесі жетілген сайын, CFRP біліктері өнімділігі жоғары тауашаларды қолданудан тыс негізгі коммерциялық кеме сегменттеріне енеді деп күтілуде.

 

8.2 Теңіз қозғалтқышы жүйесіне арналған құбырсыз кеме конструкциясы

Көгілдір мұхит альянсы (BOA) ұсынды : құбырсыз кеме дизайнын теңіз қозғалтқышы жүйесін білікке айналдыру үшін төңкерісшіл

· Теңіз суымен майланған мойынтіректер маймен майланған артқы құбыр мойынтіректерін ауыстырады

· Конустық кілт қосылымдары дәстүрлі арқалық түтік жинағын ауыстырады

· жою Дәстүрлі артқы құбырды, артқы тығыздағышты және білік жабындарын

Мақсатты нәтижелер: жеңілдетілген құрылым, мұнайдың нөлдік ластануы және техникалық қызмет көрсету жүктемесінің төмендеуі — қоршаған ортаға сәйкес келетін теңіз қозғалтқышы жүйесінің дизайнын шынымен бұзатын прогресс.

 

8.3 Теңіз қозғалтқышы жүйесінің бөліктері үшін AI басқаратын автономды жұмыс және техникалық қызмет көрсету

Теңіз қозғалтқыш жүйесіне техникалық қызмет көрсету дамып келеді. реактивті ақаулық диагностикасынан дейін болжамды автономды шешім қабылдауға .

Негізгі технологиялар:

· Үлкен тіл үлгісіне (LLM) негізделген диагностикалық дәлелдеу қозғалтқыштары — көп сенсорлы деректерден табиғи тілдегі қателерді түсіндіру

· Біріктірілген оқуға мүмкіндік беретін көп кемелік бірлескен модельдер — деректердің құпиялылығын бұзбай, флоттар бойынша ортақ оқыту

· Бейімделетін білікке туралау технологиясы — жұмыс жағдайларына негізделген нақты уақытта мойынтіректердің ығысуын реттеу

Бұл AI технологиялары теңіз қозғаушы жүйесінің бөліктерін олардың өмірлік циклі бойына бақылану, күту және оңтайландыру әдісін түбегейлі өзгертеді.

 

8.4 Теңіз қозғалтқышы жүйесіне арналған асқын өткізгіш қозғалтқыштар және магниттік мойынтіректер

Жоғары температуралы асқын өткізгіш қозғалтқыштар:

· Қозғалтқыш қозғалтқышының көлемі мен салмағын күрт төмендетіңіз

· айтарлықтай ұлғайту Қуат тығыздығын — ықшам теңіз қозғалтқыш жүйесін орнатуға мүмкіндік береді

Белсенді магниттік подшипниктер (AMB):

· Контактісіз, үйкеліссіз жұмыс — механикалық тозу жоқ

· Майлау қажет емес — май жүйелерін толығымен жояды

· Нақты уақыттағы белсенді басқару — дірілді басу үшін мойынтірек күштерін динамикалық түрде реттейді

· Мойынтіректердің тозуын және түбегейлі жояды. май қабықшасының айналу проблемаларын теңіз қозғалтқыш жүйесінің білігіндегі

 

8.5 Сутегі отын ұяшықтарының қозғалғыштығы үшін біліктер технологиясы — теңіз қозғалтқышы жүйесі

Сутегі отын ұяшықтарының қозғалуы теңіз қозғаушы жүйесінің біліктілігін арттыру технологиясында түбегейлі өзгерістерге әкеледі:

Бөлінген қозғалтқыш - Бірыңғай үлкен әсерлі негізгі қозғалтқыштарды алмастыратын бірнеше шағын қозғалтқыш қондырғылары

Шеңбер арқылы басқарылатын қозғалтқыштың біріктірілген дизайны - Пропеллер торына біріктірілген қозғалтқыш — дәстүрлі біліктің қажеті жоқ

Трансмиссия архитектурасы ауысуы - Орталықтандырылған ұзын біліктен бөлінген қысқа оқпанға көшу

Сутегімен жұмыс істейтін теңіз қозғалтқышы жүйесінің конструкциялары модульдікке, жинақылыққа және нөлдік шығарындыларға басымдық береді - білік конфигурациясын да, кеменің жалпы архитектурасын да өзгертеді.

 

9. Анықтамалар

[1] Лай Гуожун, т.б. Теңіз қозғалтқышының оқпандарын схемалық жобалаудың негізгі технологиялары бойынша ғылыми-зерттеу барысы. Қытай кемелерін зерттеу журналы, 2019 ж.

[2] Әскери-теңіз кемесінің теңіз қозғалтқыш шахтасындағы көміртекті талшықты арматураланған полимер композициясы бойынша жобалық зерттеулер. Кеме ғылымы және технологиясы, 2025 ж.

[3] Сандық егіздерге негізделген сумен майланған артқы тірек жүйелерінің құрылымдық денсаулығын бақылау[J]. Мұхит инженериясы, 2026 ж.

[4] Ян Цзевен, т.б. Үлкен үлгідегі кемелердің құрылымдық денсаулығын бақылау жүйелеріне арналған негізгі технологияларды шолу және перспективалары. Қытай кемелерін зерттеу журналы, 2025 ж.

[5] Бірнеше тірек мойынтіректері бар кемеге арналған қозғалтқыш білік жүйесінің оңтайлы орналасуы. SSRN Preprint, 2025.

[6] IACS UR M68 – Біліктерді туралауға арналған бірыңғай талаптар.

[7] ClassNK. Пропеллер білігінің жағдайын бақылау жүйелері.

[8] Тордон подшипниктері. COMPAC сумен майланған подшипник жүйелері.

[9] Көк мұхит альянсы. Түтіксіз кемені жобалау тұжырымдамасы.

[10] CCS. Теңіз қозғалтқышының біліктерінің жағдайын бақылау жүйесін зерттеу бойынша нұсқаулықтар.