福伊特-施奈德驅動系統

福伊特-施奈德推進器（Voith Schneider Propeller ，VSP）是一種船舶驅動裝置，該裝置可在不改變轉速的情況下任意改變推力大小和方向。前進和後退（行進）以及船舶橫向（轉舵）的操縱是通過對螺距的調整進行的。這種操縱方式賦予了船舶高度的機動性，可在不改變轉速的情況下非常精確地控制推力大小和極為迅速地改變推力方向。船隻如果裝備了兩台或多台VSP，即可向任何方向移動，包括橫向（側推）。

一具福伊特-施奈德驅動系統。

VSP主要用於對船隻的安全性和機動性要求很高的領域。VSP的特別之處在於其垂直迴轉軸。推力是由獨立擺動的平衡槳翼產生的。

由於VSP的物理工作原理和設計結構，其對推力的調節可極為迅速地完成。VSP是一種靈活的可調節推進器，可將推力做360°的無極改變。它既是驅動裝置同時又是操縱裝置。特別是按照X/Y坐標的快速無極的推力變化提高了船舶操作的安全性。相對其他推進器，VSP以非常低的轉速工作。

目前VSP主要被用於拖船、首尾同型渡船、客輪、航標船、獵雷艦艇、鑽井平台供應船（PSV）、頂推拖輪（BSM）、豪華遊艇以及水上浮吊上。特別要提到的是福伊特拖船（VWT）的研發。這種拖船類型大大地提高了拖船行駛的安全性。在護衛裝載着危險貨物的船隻時，福伊特拖船以其完美的設計起到了極高的協助作用。即使在高速的情況下，它也可保證安全的護航工作。這種作為船舶協助的間接方法是隨着福伊特拖船的出現開始應用於拖船作業中的。

福伊特-施奈德推進器是恩斯特·施奈德（Ernst Schneider）發明的。自1926年起，位於德國海登海姆（Heidenheim）的福伊特公司（Voith）研發和生產該推進器。

工作方式

驅動系統運作示意圖及其相關力矩。

VSP的槳翼在一個環形軌跡上運行，並同時進行額外的被定義為「法線相交定律」的重疊迴轉運動。該定律源於恩斯特·施奈德。

翼弦的法線在旋轉時相交在一個點上，即控制點N。圖1顯示了a) 對於一個位於推進器上並隨之移動的觀察者，以及 b) 對於一個原地不動觀察者的槳翼運動。偏心率e，也被稱為螺距，為VSP定義為：

$e={\frac {ON}{D/2}}$

VSP的螺距也可設定在e < 1的範圍內。出於結構上的原因，當前推進器的螺距限制在e < 0.8。 圖1中顯示的相對於一個地點固定觀察者的槳翼運動是通過旋轉運動和直線運動的重疊而產生的。葉片所通過的曲線稱為延長的擺線，擺線的滾動半徑為λD/2。在一次旋轉中推進器在行進方向移動了λDπ的距離。由於葉片所通過的擺線軌跡，VSP又被稱為擺線推進器。

圖 3: 不同角位槳翼上的力

槳翼被調整為與槳翼軌跡形成一個α角，以產生推力。在α角度下的繞流作用下，在槳翼上產生了液力浮力（A）和阻力（W）。阻力是由感應電阻和葉片阻力組合而成的。 圖2解釋了推力的產生。在運動學作用下產生操縱點的變化。 在圖3中顯示了在推進器所選槳翼位置上作用的力。由於推進器槳翼周圍不穩定的繞流，浮力在旋轉時發生改變。橫向於所需推力方向的力相互抵消，而推力方向的力在推進器周圍相加。 VSP以非常低的轉速工作。其轉速僅為同等大小和功率的螺旋推進器的25%左右。低轉速是與導致強大結構的高力距聯繫在一起的，而這樣的結構卻意味着重量大的缺點。 驅動系統最高耗用功率約為4000千瓦，槳翼圓直徑最大為4.0米。槳翼長度為槳翼圓直徑的82%。在用於遠洋船舶和內河船舶上時，該系統大多是由柴油發動機或電動機驅動的。

比較

與螺旋推進器相比，VSP一個本質的區別就在於相對於推力方向的旋轉軸位置。螺旋推進器的旋轉軸與推力方向大致相同，而VSP的旋轉軸與推力方向則是互相垂直的（圖4）。 因此對於VSP來說並不存在主要的推力方向。VSP是可調節推進器，可無極改變推力的大小和方向。 由於VSP同時產生驅動和轉向的推力，因此裝有VSP的船隻不需要額外的附件——如推進器托架、船舵、發動機艙、舵柱等。 VSP的矩形射流面在規定的安裝條件下為螺旋推進器射流面的兩倍（圖5）。

應用

一艘裝備了福伊特-施奈德驅動系統的船隻（見其底部）。

由於VSP可提高船舶機動性的優異特性以及其很高的可操縱性，VSP被應用於拖船、首尾同型渡船、客輪、航標船、水上浮吊、石油鑽塔供應船（PSV）、頂推拖輪（BSM）、豪華遊艇上，以及對機動性要求很高或可以在大風、湍流和水浪情況下保持原地不動（動態定位）的船舶上。該推進器的特殊用途是用於掃雷艇上。在第二次世界大戰中，卡佩拉級掃雷艇就已經裝備了兩台VSP。

參考文獻（選擇）

• Kurt Benz: Der Voith-Schneider-Propeller als Schiffsmodellantrieb. Verlag für Technik und Handwerk GmbH. ISBN 3-922414-10-9
• Theodor Vieweg: Der VSP-Antrieb im Schiffsmodell. Neckar Verlag GmbH. ISBN 3-7883-187-2

網絡鏈接

• 廠商簡短描述 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• 帶圖的詳細技術說明 (PDF)
• 福伊特-施奈德轉子的說明、圖解以及動畫