مروحة متغيرة الخطوة (بحرية)

في مجال الدفع البحري ، يُعدّ المروحة ذات الخطوة المتغيرة نوعًا من المراوح التي يمكن تدوير شفراتها حول محورها الطولي لتغيير زاوية ميلها . كما يمكن للمراوح العكسية - التي يمكن ضبط زاوية ميلها على قيم سالبة - توليد قوة دفع عكسية للكبح أو الرجوع للخلف دون الحاجة إلى تغيير اتجاه دوران العمود.

تُعدّ المروحة ذات الميل القابل للتحكم (CPP) فعّالة في جميع نطاقات سرعات الدوران وظروف التحميل، إذ يتم تغيير ميل شفراتها لاستيعاب أقصى قدرة يُمكن للمحرك إنتاجها. عند التحميل الكامل، تحتاج السفينة إلى قوة دفع أكبر مما هي عليه عند فراغها. ومن خلال تغيير ميل شفرات المروحة إلى الميل الأمثل، يُمكن تحقيق كفاءة أعلى، وبالتالي توفير الوقود. كما يُمكن للسفينة المزودة بمروحة ذات ميل متغير (VPP) التسارع بشكل أسرع من وضع السكون، والتباطؤ بشكل أكثر فعالية، مما يجعل التوقف أسرع وأكثر أمانًا. وتُحسّن المروحة ذات الميل القابل للتحكم (CPP) أيضًا من قدرة السفينة على المناورة من خلال توجيه تدفق أقوى من الماء إلى الدفة. ^{[ 1 ]}

مع ذلك، يُعدّ المروحة ذات الخطوة الثابتة (FPP) أرخص وأكثر متانة من المروحة ذات الخطوة المتغيرة (CPP). كما أنها عادةً ما تكون أكثر كفاءة من المروحة ذات الخطوة المتغيرة عند سرعة دوران محددة وظروف تحميل معينة. وبناءً على ذلك، فإن السفن التي تعمل عادةً بسرعة قياسية (مثل سفن الشحن الكبيرة وناقلات النفط وسفن الحاويات ) تُزوّد ​​بمروحة ذات خطوة ثابتة مُحسّنة لتلك السرعة. في المقابل، تُزوّد ​​القوارب الضيقة في القنوات المائية بمروحة ذات خطوة ثابتة لسببين: السرعة محدودة بـ 4  أميال في الساعة (لحماية ضفة القناة)، وضرورة أن تكون المروحة متينة (عند مواجهة عوائق تحت الماء).

تستخدم السفن المزودة بمحركات ديزل أو بنزين متوسطة أو عالية السرعة علبة تروس تخفيض السرعة لتقليل سرعة دوران المحرك إلى سرعة مثالية للمروحة، مع العلم أن محركات الديزل الكبيرة منخفضة السرعة، التي تتراوح سرعة دورانها أثناء الإبحار بين 80 و120 دورة في الدقيقة، عادةً ما تكون ذات دفع مباشر مع محركات عكسية مباشرة. في حين أن السفينة المزودة بمروحة ذات شفرات أمامية (FPP) تحتاج إما إلى علبة تروس عكسية أو محرك عكسي للرجوع للخلف، فإن السفينة المزودة بمروحة ذات شفرات خلفية (CPP) قد لا تحتاج إلى ذلك. في السفن الكبيرة، تتطلب المروحة ذات الشفرات الخلفية نظامًا هيدروليكيًا للتحكم في موضع الشفرات. بالمقارنة مع المروحة ذات الشفرات الأمامية، تُعد المروحة ذات الشفرات الخلفية أكثر كفاءة في الرجوع للخلف، حيث تبقى الحواف الأمامية للشفرات على حالها حتى في حالة الرجوع للخلف، مما يجعل شكل المقطع العرضي الهيدروديناميكي مثاليًا للدفع الأمامي ومناسبًا لعمليات الرجوع للخلف.

في منتصف سبعينيات القرن الماضي، أنتجت شركة أولجانيك لبناء السفن في يوغوسلافيا أربع ناقلات نفط عملاقة مزودة بمراوح ذات زاوية ميل متغيرة - ناقلة نفط وثلاث ناقلات خام/نفط - تعمل كل منها بمحركي ديزل من طراز B&W بقوة 20,000  حصان، يديران مباشرة مراوح كاميوا ذات زاوية ميل متغيرة. ونظرًا لارتفاع تكلفة بنائها، لم تحقق أي من هذه السفن أرباحًا طوال فترة تشغيلها. وكان من الأنسب لهذه السفن استخدام مراوح ذات زاوية ميل متغيرة ثابتة. ^{[ 2 ]}

تُستخدم المراوح ذات الخطوة القابلة للتحكم عادةً في قاطرات الموانئ والمحيطات، والجرافات ، وسفن الرحلات البحرية ، والعبّارات ، وسفن الشحن، وسفن الصيد الكبيرة. قبل تطوير هذه المراوح، كانت بعض السفن تستخدم بالتناوب بين مراوح "عجلة السرعة" ومراوح "عجلة الطاقة" حسب المهمة. وتتحمل التصاميم الحالية لأنظمة الطاقة العمودية قدرة قصوى تبلغ 44000 كيلوواط (60000 حصان).  

تستفيد القوارب الشراعية أو القوارب الشراعية المزودة بمحركات ، عند الإبحار بالشراع فقط، من انخفاض مقاومة الماء، ومثل مروحة الطائرات، يمكن تعديل مروحة الدفع المتغيرة (VPP) البحرية لتقليل مقاومة الماء إلى أدنى حد عند الإبحار دون استخدام المحرك. وتُعدّ مروحة الدفع المتغيرة مفيدة بشكل خاص عند الإبحار بالمحرك (أي الإبحار باستخدام كلٍ من المحرك والشراع)، حيث يمكن زيادة خشونة المروحة لتضمين تأثير الرياح. فإذا بقيت المروحة على وضعها "العادي"، ستكون دقيقة جدًا ولن يُسهم المحرك إلا بشكل ضئيل؛ ولكن بزيادة خشونة المروحة، يُوفر المحرك قوة دفع مفيدة، مما يؤدي إلى سرعة أعلى مع تقليل استهلاك الوقود نظرًا لمقاومة الرياح.

• مروحة متغيرة الخطوة (في مجال الطيران)