تُعدّ علب التروس البحرية القلب الميكانيكي لنظام دفع السفينة. فهي تربط المحرك بالمروحة، وتضبط السرعة وعزم الدوران بما يتناسب مع احتياجات السفينة. وبدونها، لا تستطيع معظم السفن الحديثة العمل بكفاءة.
تحتاج السفن المختلفة إلى أنواع مختلفة من علب التروس. فلدى سفينة الشحن التي تعبر المحيطات متطلبات مختلفة تمامًا عن متطلبات قاطرة بحرية تُبحر في ميناء أو يخت يُبحر في المياه الساحلية. علبة التروس المناسبة تُحدث فرقًا كبيرًا بين رحلة موفرة للوقود وأخرى باهظة التكلفة.
علب التروس الحد
تُخفِّض علب التروس المُخفِّضة سرعة دوران المحرك العالية إلى سرعة دوران أبطأ للمروحة، مما يُولِّد دفعًا أفضل. وهي النوع الأكثر شيوعًا في أنظمة الدفع البحري، إذ تُحلُّ مشكلةً جوهرية: تعمل المحركات بكفاءة عند السرعات العالية، بينما تعمل المراوح بشكل أفضل عند الدوران البطيء.
تستخدم علب التروس هذه ترتيبًا بسيطًا للتروس. يُشغّل ترس صغير على عمود المحرك ترسًا أكبر على عمود المروحة. يُؤدي فرق الحجم بين التروس إلى انخفاض السرعة.
تستخدم السفن التجارية الكبيرة عادةً تروس تخفيض السرعة. قد يدور محرك الديزل في السفينة بسرعة ٥٠٠ دورة في الدقيقة، لكن المروحة لا تحتاج إلا للدوران بسرعة ١٠٠ دورة في الدقيقة لتحقيق الأداء الأمثل. يُمكّن صندوق التروس من هذا التحويل.
علب تروس التخفيض العكسي
تُوفّر علب التروس العكسية تخفيضًا للسرعة والقدرة على تدوير المروحة للخلف. وهي ضرورية لأي سفينة تحتاج إلى التحرك للخلف، وهو ما ينطبق تقريبًا على جميع القوارب التي ترسو أو تتحرك في مساحات ضيقة.
تتضمن علب التروس هذه مجموعة تروس أو نظام قابض إضافيًا يتجاوز آلية التخفيض الأساسية. عند التبديل إلى الوضع العكسي، يتم تعشيق ترس خامل أو مجموعة قابض كوكبي لتغيير اتجاه الخرج. تستخدم معظم الوحدات قوابض هيدروليكية أو ميكانيكية للتبديل بسلاسة بين الوضع الأمامي والمحايد والخلفي.
هذا هو الإعداد القياسي للسفن الصغيرة والمتوسطة. يعتمد عليه تقريبًا كل قارب ترفيهي بمحركات، والعديد من السفن التجارية، نظرًا لتركيب وظيفة الرجوع للخلف فيه.
علب تروس المروحة ذات الخطوة القابلة للتحكم (CPP)
تعمل علب تروس CPP بمراوح يمكنها تغيير زاوية شفرتها أثناء الدوران. يُخفّض صندوق التروس سرعة المحرك إلى سرعة المروحة، ولكن إليك الجزء الذكي: تدور شفرات المروحة حول محورها للتحكم في الدفع. لا تحتاج إلى ترس عكسي، لأن تغيير زاوية الشفرات إلى السالب يُعطيك دفعًا عكسيًا.
تتضمن علب التروس المتخصصة هذه عادةً نظامًا هيدروليكيًا مدمجًا. يُشغّل مأخذ الطاقة مضخة هيدروليكية أو نظام توزيع زيت يُضبط زاوية ريش المروحة تلقائيًا. يُتيح لك هذا التكامل التحكم في قوة الدفع دون التأثير على سرعة المحرك.
يعمل المحرك في اتجاه واحد باستمرار. يتم التحكم في الدفع من خلال تعديل زاوية ميل الشفرات، مما يجعل العمليات أكثر سلاسة ومرونة من الأنظمة التقليدية.
علب التروس البحرية ذات الدفع على شكل حرف V
علب التروس ذات الدفع على شكل حرف V تُقلب اتجاه الطاقة إلى الخلف. يواجه المحرك المؤخرة، بينما يخرج عمود المروحة للأمام، مما يُنشئ تصميمًا لنظام نقل الحركة على شكل حرف V. يستخدم هذا التصميم غير التقليدي مجموعة تروس إضافية أو زوج تروس مخروطية لعكس تدفق الطاقة بمقدار 180 درجة.
السبب الرئيسي لهذا التصميم هو تحسين المساحة. فبالسماح للمحركات بمواجهة الاتجاه المعاكس، يُمكن تركيبها في موضع أبعد في الهيكل دون توجيه عمود المروحة بشكل خاطئ. وهذا يُوفر مساحة داخلية أكبر في المقصورة.
لا تزال محركات الدفع على شكل حرف V توفر وظائف التخفيض والدفع للأمام/الخلف، تمامًا مثل علب التروس البحرية القياسية. وتتمثل سمتها المميزة ببساطة في زاوية الإخراج التي تُعيد توجيه الطاقة.
علب التروس الكوكبية (الدائرية)
تستخدم علب التروس الكوكبية ترسًا شمسيًا في المركز، وتروسًا كوكبية تدور حوله، وترسًا حلقيًا يحيط بكل شيء. يوفر هذا التصميم الذكي نسب تخفيض عالية في حيز صغير بشكل مدهش، لأن التروس الكوكبية المتعددة تتشارك الحمل.
تستخدم أنظمة الدفع البحرية مجموعات التروس الكوكبية في التطبيقات عالية الطاقة أو ذات المساحة المحدودة. ستجدها في المحركات النفاثة، ومحركات الدوران، أو مخفضات سرعة المحركات عالية السرعة. يمكنها تحقيق نفس نسبة التخفيض التي تحققها علب التروس التقليدية، ولكن بحجم أصغر ووزن أخف.
يمكن أن يكون التصميم أحادي المرحلة أو مركّبًا من مراحل كوكبية. أحيانًا، يُدمج مع مراحل تروس تقليدية ذات أعمدة متوازية لمزيد من المرونة.
علب التروس متعددة المدخلات (المدمجة)
تستمد علب التروس متعددة المدخلات الطاقة من محركين أو أكثر، وتجمعها لتشغيل عمود دفع واحد أو أكثر. تُسمى هذه النواقل المعقدة عادةً CODAG (ديزل وغاز مُدمج)، أو CODOG، أو CODAD في التطبيقات البحرية، نسبةً إلى أنواع المحركات التي تجمعها.
تحتوي علب التروس هذه على مجموعات تروس منفصلة لكل محرك، تندمج داخل الهيكل. تُشغّل القوابض (القابض) كل محرك أو تُفصله حسب الحاجة، وتسمح بعض التصاميم لكلا المحركين بتشغيل عمود الدوران في آنٍ واحد لتحقيق أقصى سرعة، أو تشغيل محرك واحد فقط في كل مرة للقيادة السريعة.
الهندسة مصممة خصيصاً. يجب أن يستوعب صندوق التروس محركات تعمل بسرعات ومستويات طاقة مختلفة، وذلك من خلال دمج نسب تخفيض مناسبة لكل مُدخل قبل دمج المخرجات.
علب تروس ثنائية السرعة (نسبة متغيرة)
يمكن لعلب التروس البحرية ثنائية السرعات التبديل بين نسبة عالية ونسبة منخفضة أثناء التشغيل. وعلى عكس علب التروس البحرية التقليدية ذات نسبة ثابتة واحدة، تُحسّن هذه النواقل المتخصصة الكفاءة في ظروف تشغيل مختلفة - نسبة واحدة للقيادة البطيئة وأخرى للقيادة بسرعات عالية.
يستخدم صندوق التروس قوابض للتبديل بين مجموعتي تروس مختلفتين داخل الهيكل. في وضع السرعة المنخفضة، قد يُفعّل مرحلة تخفيض إضافية لتخفيض أعمق. أما في وضع السرعة العالية، فيتجاوز هذه المرحلة لتوفير دفع مباشر ودوران أسرع للمروحة.
يحدث تغيير التروس عادةً عند انخفاض الحمل أو عندما يتمكن المحرك من تفريغه مؤقتًا لتجنب صدمة نظام الدفع. وتحافظ علب التروس هذه على وظائف أخرى، مثل سحب طاقة المولد، باستمرار، حتى أثناء تغيير نسب التروس.
علب تروس الدفع الهجينة (تكامل PTO/PTI)
تدمج علب التروس الهجينة ذات الدفع الهجين كلاً من قدرة الدفع الميكانيكي للمحرك والمحرك الكهربائي. تتميز هذه النواقل بخاصيتي سحب الطاقة (PTO) وسحب الطاقة (PTI)، حيث يمكنها نقل الطاقة من المحرك الرئيسي لتشغيل مولد كهربائي مساعد، واستقبال الطاقة من محرك كهربائي لتشغيل عمود المروحة.
تحتوي علبة التروس الهجينة النموذجية على نقطة توصيل لمحرك/مولد كهربائي. عند تشغيل المحرك الرئيسي، تُحوّل علبة التروس الطاقة الميكانيكية إلى ناقل الحركة (PTO)، مما يُشغّل مولدًا كهربائيًا لتوفير الطاقة أو شحن البطاريات. في وضع ناقل الحركة (PTI)، يُشغّل المحرك الكهربائي عمود الدوران - إما بمفرده مع إيقاف تشغيل المحرك الرئيسي أو بجانبه لزيادة الطاقة.
تُشغّل القوابض المحرك والمحرك الكهربائي أو تُفصلهما حسب الحاجة. يُزامن صندوق التروس كل شيء، ويتضمن عادةً أنظمة مراقبة وتحكم لضمان انتقال سلس بين أوضاع القيادة.
