ใบพัดทรงวงแหวน

ใบพัดวงแหวน เป็น ใบพัดชนิดหนึ่งที่มีรูปร่างเป็นวงแหวนโดยแต่ละใบพัดจะประกอบเป็นวงปิด ใบพัด ชนิดนี้เงียบกว่า อย่างเห็นได้ชัดใน ช่วง ความถี่ที่ได้ยินระหว่าง 20 เฮิรตซ์ถึง 20 กิโลเฮิร์ตซ์ ในขณะที่สร้างแรงขับได้เทียบเท่ากับใบพัดแบบดั้งเดิม ในทางปฏิบัติ ใบพัดวงแหวนช่วยลดมลภาวะทางเสียงทั้งในด้านการบินและการขนส่งทางทะเล[ 1 ]
ประวัติศาสตร์
ในหลายศตวรรษหลังจากที่อาร์คิมิดีสประดิษฐ์สกรูของอาร์คิมิดีสการพัฒนาการออกแบบใบพัดนำไปสู่ใบพัดเรือแบบทอรัส ซึ่งในสมัยนั้นถูกอธิบายว่าเป็นใบพัดที่มี "ใบมีดคู่" ใบพัดนี้ถูกประดิษฐ์ขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1890 โดยชาร์ลส์ ไมเยอร์ส จากแมนเชสเตอร์ซึ่งทำงานร่วมกับบริษัท Fawcett, Preston and Company [ 2 ]การออกแบบนี้ได้รับการทดลองใช้สำเร็จบนเรือลากจูงไอน้ำและเรือเฟอร์รี่โดยสารของอังกฤษหลายลำในเวลานั้น[ 3 ]
ในช่วงทศวรรษ 1930 ฟรีดริช โฮเนอร์แคมป์ ได้จดสิทธิบัตรพัดลมแบบวงแหวน[ 4 ]และเรเน่ หลุยส์ มาร์เลต์ ได้จดสิทธิบัตรใบพัดเครื่องบินแบบวงแหวน[ 5 ]ใบพัดเรือได้รับการจดสิทธิบัตรอีกครั้งในช่วงปลายทศวรรษ 1960 โดยวิศวกรชาวออสเตรเลีย เดวิด บี. ซักเดน ซึ่งสังกัดบริษัทร็อบบินส์แห่งซีแอตเทิล[ 6 ]โดยรวมแล้ว หมวด หมู่ การจำแนกประเภทสิทธิบัตรแบบร่วมมือ ที่เกี่ยวข้อง B63H1/265 ใบพัด ซึ่งแต่ละใบพัดประกอบด้วยพื้นผิวที่ล้อมรอบพื้นที่ว่าง เช่น การสร้างวงปิดมีสิทธิบัตรมากกว่า 160 ฉบับใน 120 ปีทั่วโลก ณ ปี 2024 [ 7 ]
เทคโนโลยีนี้ได้รับการดัดแปลงสำหรับพลศาสตร์ของไหลในช่วงทศวรรษ 2010 โดย Gregory Sharrow โดยใช้ลูปบิดแทนใบพัดแบบดั้งเดิม เขาจดสิทธิบัตรใบพัดที่แก้ไขปัญหาเกี่ยวกับการขับเคลื่อนแบบหมุนโดยการลดการเกิดโพรงอากาศที่ปลายใบพัดและกระแสน้ำวนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในเรือ[ 8 ] Sharrow Marine โต้แย้งว่าประโยชน์ของการประหยัดเชื้อเพลิงประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและเสียงรบกวนที่ลดลงนั้นมีมากยิ่งขึ้นในน้ำ[ 9 ]ใบพัด MX ของพวกเขาได้รับการยอมรับว่าเป็นหนึ่งใน "สิ่งประดิษฐ์ที่ดีที่สุดของปี 2023" ของนิตยสาร Timeเนื่องจากมีประสิทธิภาพและเงียบกว่าใบพัดเรือมาตรฐาน[ 10 ]
การออกแบบและคุณสมบัติ
การออกแบบนี้ช่วยกระจายกระแสน้ำวนที่เกิดจากใบพัดไปตามรูปทรงทั้งหมดของใบพัด ซึ่งหมายความว่าเสียงรบกวนจะถูกกระจายและลดทอนได้เร็วขึ้นโดยไม่ต้องใช้ส่วนประกอบที่เพิ่มน้ำหนักเพื่อเพิ่มกำลังโดยรวม[ 9 ]มีความคล้ายคลึงกับปีกแบบปิดซึ่งมี รูปทรง เป็นวงแหวนจึงช่วยกระจายกระแสน้ำวนที่เกิดขึ้นไปตามรูปทรงทั้งหมดแทนที่จะอยู่แค่ที่ปลายเท่านั้น ซึ่งจะช่วยลดโอกาสที่ใบพัดที่หมุนจะไปเกี่ยวติดกับวัตถุหรือพื้นผิวที่ถูกตัด[ 11 ]
ใบพัดโดรนที่ผลิตตามหลักการนี้แสดงให้เห็นว่าปล่อยคลื่นความถี่ระหว่าง 1 ถึง 5 เฮิรตซ์ ซึ่งอยู่นอกช่วงคลื่นเสียงที่มนุษย์ได้ยิน[ 12 ]
กำลังใช้งาน
ใบพัดทรงกลมมักใช้ในอุตสาหกรรมการบินและทางทะเลในโดรนจะใช้ใบพัดทรงกลมที่มีแรงขับเทียบเท่ากับใบพัดของโดรนแบบมัลติโรเตอร์ และในเรือก็มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเนื่องจากมีเสียงรบกวนต่ำ ใบพัดทรงกลมจึงเกี่ยวข้องกับโปรโตคอลการขึ้นและลงจอดที่เงียบ และ เครื่องบินล่องหน ยานบินไร้คนขับเช่นAmazon Prime Airโดรน Valkyrie โดรนที่ทนต่อการชน และโดรนขนส่งสินค้า ก็ได้รับการพิจารณาสำหรับการใช้งานเช่นกัน[ 11 ]