Τι είναι η Προώθηση Στροβίλου;

Προώθηση στροβίλου είναι η πρόωση ενός οχήματος μέσω της χρήσης στροβίλου. Λόγω της χαμηλής ροπής του στροβίλου, τα χερσαία οχήματα σπάνια προωθούνται από τουρμπίνα. Τα θαλάσσια σκάφη, ωστόσο, χρησιμοποιούν τουρμπίνες για πρόωση από την εφεύρεσή τους στα τέλη του 19ου αιώνα. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι στροβίλων που χρησιμοποιούνται για πρόωση είναι οι ατμοστρόβιλοι και οι αεριοστρόβιλοι, οι οποίοι και οι δύο έχουν τα δικά τους μοναδικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Σήμερα, πολλά σύγχρονα στρατιωτικά πλοία χρησιμοποιούν ατμοστρόβιλους για τις υψηλές ταχύτητες και την αποτελεσματικότητά τους.

Ο πρώτος πρακτικός ατμοστρόβιλος που χρησιμοποιήθηκε για πρόωση και παραγωγή ενέργειας επινοήθηκε από τον Sir Charles Parsons το 1884. Ο στρόβιλος Parsons βελτιώθηκε με την πάροδο του χρόνου και τελικά εγκαταστάθηκε σε ένα ειδικά κατασκευασμένο πλοίο. Αυτό το πλοίο, γνωστό ως «Tubrinia», ήταν το πρώτο σκάφος που τροφοδοτήθηκε ποτέ από τουρμπίνα. Καθελκυσμένο το 1894, το πλοίο μπορούσε να φτάσει ταχύτητες 34.5 κόμβων (39.7 mph, 63.9 km/h) και χρησιμοποιήθηκε για να αποδείξει τη δυνατότητα προώθησης ατμοστροβίλου σε θαλάσσια σκάφη.

Έκτοτε, η χρήση της πρόωσης ατμοστροβίλου έγινε ολοένα και πιο δημοφιλής για τα θαλάσσια σκάφη. Οι τουρμπίνες ευνοήθηκαν έναντι των μεγάλων παλινδρομικών ατμομηχανών της περιόδου, λόγω της υψηλότερης θερμικής απόδοσης, της ταχύτητας και της αναλογίας ισχύος προς βάρος. Τα κρουαζιερόπλοια, όπως το Cunarder «Lusitania», χρησιμοποιούσαν ατμοστρόβιλους ως βασικούς μηχανισμούς κίνησης, επιτρέποντάς τους να ταξιδεύουν πολύ γρηγορότερα από τα αντίστοιχά τους με έμβολο. Το SS “United States” που κινείται με ατμοστρόβιλο εξακολουθεί να κρατά το Blue Riband για την ταχύτερη διατλαντική διέλευση με κατεύθυνση τη Δύση, με μέγιστη ταχύτητα περίπου 38 κόμβων (43.8 mph, 71 km/h).

Με την ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας, η πρόωση ατμοστροβίλων συνεχίζει να είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη πηγή ενέργειας. Τα πυρηνικά πλοία, συμπεριλαμβανομένων των υποβρυχίων, χρησιμοποιούν ατμοστρόβιλους ως κύριους κινητήριους μηχανισμούς τους. Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες αντικαθιστούν τους λέβητες για να θερμάνουν το βραστό νερό σε υπερθερμασμένο ατμό. Στη συνέχεια, ο ατμός διοχετεύεται μέσω της τουρμπίνας, όπου στη συνέχεια εξαντλείται και συμπυκνώνεται για μελλοντική χρήση.

Παρά τη χαμηλή ροπή τους, οι ατμοστρόβιλοι έχουν δει κάποια χρήση στα χερσαία οχήματα. Το Ford Nucleon ήταν ένα προτεινόμενο αυτοκίνητο με πυρηνική ενέργεια, όπου ένας μικρός πυρηνικός αντιδραστήρας τροφοδοτούσε έναν στρόβιλο. Το 2009, μια βρετανική ομάδα μηχανικών κατέρριψε το παγκόσμιο ρεκόρ ταχύτητας ξηράς για ατμοκίνητα αυτοκίνητα που χρησιμοποιούν τουρμπίνες ατμού. Υπήρξαν επίσης μερικές ατμομηχανές που λειτουργούσαν από ατμοστρόβιλους.

Ένα από τα μειονεκτήματα των ατμοστροβίλων είναι η χαμηλή ροπή τους. Για να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα, ωστόσο, χρησιμοποιούνται μειωτήρες για την αύξηση της ροπής σε βάρος των στροφών ανά λεπτό (RPMs). Ενώ οι απαιτήσεις ροπής ποικίλλουν ανάλογα με την εφαρμογή, σχεδόν όλα τα οχήματα που κινούνται με ατμοστροβίλους απαιτούν μια ορισμένη ποσότητα ροπής που δεν μπορεί να επιτευχθεί μέσω απευθείας μετάδοσης κίνησης. Ως εκ τούτου, τα περισσότερα οχήματα που κινούνται από ατμοστρόβιλους χρησιμοποιούν μειωτήρες.

Μια εναλλακτική λύση στα γρανάζια μείωσης είναι μια στροβιλοηλεκτρική κίνηση, όπου η τουρμπίνα περιστρέφει μια γεννήτρια που τροφοδοτεί έναν ηλεκτροκινητήρα. Στη συνέχεια, ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί ως ο κύριος κινητήρας για το όχημα, με τον ατμοστρόβιλο να παρέχει την ισχύ του. Λόγω των δαπανών τους, ωστόσο, τα στροβιλοηλεκτρικά συστήματα έχουν χρησιμοποιηθεί μόνο σε μικρό αριθμό πλοίων και μηχανών.

Οι αεριοστρόβιλοι παίζουν επίσης πολύ σημαντικό ρόλο στη σύγχρονη πρόωση τουρμπίνας. Σε αντίθεση με έναν ατμοστρόβιλο, του οποίου ο ατμός υψηλής ταχύτητας περιστρέφει πολλαπλούς ρότορες, οι αεριοστρόβιλοι χρησιμοποιούν την καύση για να παράγουν τη θερμική διαστολή που απαιτείται για την περιστροφή. Οι αεριοστρόβιλοι δεν είναι μόνο πολύ πιο ισχυροί από τους ατμοστρόβιλους, αλλά μπορούν επίσης να περιστρέφονται με πολύ υψηλότερες ταχύτητες. Εξαιτίας αυτού, οι αεριοστρόβιλοι έχουν χρησιμοποιηθεί για αεροσκάφη, ατμομηχανές, πλοία και ακόμη βαρύτερα στρατιωτικά οχήματα.