پروانه‌های کشتی یکی از اجزای حیاتی سیستم رانش دریایی محسوب می‌شوند. عملکرد ناپایدار یا وجود ارتعاشات بیش از حد در این بخش می‌تواند پیامدهایی چون کاهش راندمان سوخت، آسیب به شفت، یاتاقان‌ها و گیربکس، و حتی ایجاد نویز زیست‌محیطی در زیر آب داشته باشد. بنابراین کنترل ارتعاشات پروانه‌ها اهمیت ویژه‌ای در صنعت حمل‌ونقل دریایی دارد. امروزه با بهره‌گیری از حسگرهای هوشمند و فناوری IoT، امکان پایش لحظه‌ای و تحلیل دقیق ارتعاشات فراهم شده است. این سامانه‌ها به اپراتورها و مدیران کشتی کمک می‌کنند تا قبل از وقوع خرابی‌های پرهزینه، اقدام اصلاحی انجام دهند.
اجزای کلیدی سامانه پایش ارتعاشات پروانه‌ها
سنسورهای شتاب‌سنج (Accelerometers): برای ثبت ارتعاشات پروانه و شفت در بازه‌های فرکانسی مختلف.
سنسورهای فشار زیر آب (Hydrophones): جهت اندازه‌گیری نویز و ارتعاشات منتشرشده در آب.
سیستم‌های جمع‌آوری داده (DAQ): تبدیل سیگنال آنالوگ حسگرها به داده دیجیتال.
ماژول‌های ارتباطی IoT (مانند NB-IoT یا LoRaWAN): انتقال داده‌های ارتعاشی به مرکز کنترل یا پلتفرم ابری.
الگوریتم‌های پردازش سیگنال: تحلیل طیفی ارتعاشات برای شناسایی نامیزانی (Imbalance)، کاویتاسیون یا آسیب پره‌ها.
داشبورد هوشمند: نمایش وضعیت ارتعاشات و هشدار در صورت عبور از حدود مجاز.
فرآیند عملکرد سامانه
۱٫ اندازه‌گیری ارتعاشات: حسگرهای شتاب‌سنج روی شفت و یاتاقان‌ها نصب می‌شوند و داده‌ها را با دقت میلی‌ثانیه‌ای ثبت می‌کنند.
۲٫ ارسال داده: داده‌ها از طریق پروتکل‌هایی مانند MQTT یا Modbus TCP به سرور کشتی یا پلتفرم ابری ارسال می‌شوند.
۳٫ تحلیل داده: الگوریتم‌های FFT و Wavelet ارتعاشات را در حوزه فرکانس بررسی می‌کنند تا الگوهای غیرعادی شناسایی شود.
۴٫ هشدار سریع: در صورت تشخیص کاویتاسیون یا بالانس نبودن پروانه، سیستم هشدار می‌دهد.
۵٫ یکپارچگی با سیستم‌های کشتی: داده‌ها به سامانه‌های مدیریت انرژی و تعمیرات پیش‌بینانه متصل می‌شوند.
پروتکل‌های ارتباطی متداول
Modbus RTU/TCP: برای ارتباط مستقیم حسگرها با PLC.
OPC UA: انتقال داده‌های ارتعاشی به سامانه‌های مانیتورینگ یکپارچه.
MQTT: ارسال داده‌های سبک و سریع به سرورهای ابری.
LoRaWAN و NB-IoT: پایش بی‌سیم در محیط‌های دریایی با مصرف انرژی پایین.
در یک کشتی کانتینری بزرگ، سامانه‌ای شامل شتاب‌سنج‌های بی‌سیم روی شفت پروانه نصب شد. داده‌های ارتعاشی از طریق NB-IoT به یک پلتفرم ابری منتقل شدند. تحلیل داده‌ها نشان داد که در سرعت‌های بالا، ارتعاشات با فرکانس مشخصی افزایش یافته است. بررسی مهندسان مشخص کرد یکی از پره‌ها دچار آسیب سطحی شده و باعث نامیزانی در حرکت پروانه شده است. با انجام عملیات تعمیر در بندر بعدی، از آسیب بیشتر به شفت و یاتاقان‌ها جلوگیری شد و هزینه احتمالی تعمیرات سنگین تا ۴۵٪ کاهش یافت.
مزایای پیاده‌سازی سامانه
افزایش ایمنی دریایی: جلوگیری از خرابی ناگهانی سیستم رانش.
کاهش مصرف سوخت: با حذف ارتعاشات و بهبود راندمان رانش.
نگهداری پیش‌بینانه: پیش‌بینی مشکلات قبل از وقوع خرابی‌های پرهزینه.
کاهش نویز زیست‌محیطی: پایش ارتعاشات زیرآبی برای کاهش اثرات بر حیات دریایی.
یکپارچگی با مدیریت انرژی کشتی: همگام‌سازی داده‌ها با سامانه‌های مدیریت ناوگان.
کنترل ارتعاشات پروانه‌های کشتی با بهره‌گیری از IoT نه‌تنها به افزایش طول عمر تجهیزات کمک می‌کند، بلکه از منظر بهره‌وری سوخت و حفاظت محیط زیست نیز ارزش افزوده بالایی ایجاد می‌کند
اگر به دنبال پیاده‌سازی این سیستم در پروژه‌های صنعتی خود هستید، همین حالا با شماره های ۰۹۱۲۸۵۷۸۰۴۶ و ۰۹۱۲۰۱۹۱۳۶۸ تماس بگیرید و یا به ایمیل info@iotbiz.ir درخواست خود را ارسال کنید تا مشاوره رایگان دریافت کنید و راهکار مناسب را دریافت کنید.