Bote de remos con motor de arrastre (Historia de las hélices marinas)

Las hélices marinas, de forma menos técnica, son equivalentes a los neumáticos de los automóviles. Convertir la potencia del motor en la fuerza motriz del barco es también el dispositivo de propulsión más utilizado en el barco.

La historia de las hélices

En 1776, el mago británico James Watt inventó la máquina de vapor, que no solo promovió en gran medida la primera revolución industrial en la historia de la humanidad, sino que también sentó un precedente para la energía mecánica como energía marina. También sentó las bases técnicas para que Gran Bretaña se convirtiera en una hegemonía marítima. Dado que la hélice en ese momento aún no había nacido, los ingenieros limitados a la imaginación inventaron la rueda de paletas según el principio de la hélice. Es un bote con remos instalados a ambos lados del bote. Debido a que parte de la rueda está expuesta al agua, se llama barco de vapor. Pero los vapores de paletas también tienen muchas deficiencias, como una operatividad extremadamente pobre, una baja eficiencia de transmisión, etc., cuando atracan en el muelle.

En 1836, el “Arquímedes” británico utilizó una hélice de tornillo, es decir, una pieza larga de madera hecha como un tornillo. Al comienzo de la prueba, el barco avanzaba a una velocidad de 4 nudos. Más tarde, debido a que el barco encontró un obstáculo en el agua, el tornillo se rompió y quedó una pequeña sección del tornillo, pero la velocidad del barco aumentó a 13 nudos. Este pequeño accidente inspiró a los ingenieros a convertir el tornillo largo en un tornillo corto, y luego convertir el tornillo corto en forma de pala, y la hélice se inventó paso a paso a través de experimentos. Por supuesto, hay muchos interludios. Por ejemplo, el sello del eje de la hélice submarina, la vibración submarina y otros problemas. Con el avance de la tecnología humana poco a poco, la hélice es ampliamente utilizada por los astilleros de todo el mundo debido a sus grandes ventajas.

Conoce los principales parámetros de la hélice

1. Paso P:

Es decir, la distancia que gira la hélice en una revolución en la dirección axial. Es equivalente a la distancia que el tornillo gira una vez en la madera y se mueve en la madera. Pero esto es teórico y, en la práctica, las palas de la hélice se deslizan cuando están en el agua, lo que reduce la eficiencia. La cuestión del deslizamiento también está involucrada aquí.

Cuanto mayor sea el paso de la pala, mayor será el ángulo de paso de la pala en relación con la superficie de la hélice. Pero en relación con una determinada velocidad, existe un ángulo de cabeceo óptimo. Las palas de una hélice de paso fijo no pueden girar. Por lo tanto, es más eficiente a la velocidad de diseño. Las hélices de paso controlado son diferentes. Sus palas pueden girar, por lo que también se puede ajustar el paso. Por lo tanto, para barcos con requisitos de velocidad variable, el uso de hélices de paso variable puede mejorar en gran medida la eficiencia y ahorrar combustible.

2. Diámetro de la hélice D:

Es decir, el diámetro del anillo más exterior de la pala. En el proceso de diseño de hélices, siempre es deseable utilizar el mayor diámetro posible para mejorar la fuerza de transmisión de la hélice. Sin embargo, en los yates, debido a la limitación del calado y la posición de instalación, la hélice que es demasiado grande no puede ser protegida por el casco y es fácil de tocar, por lo que es adecuada.

3. Exp. relación de área EAR:

Antes que nada, necesitamos saber que el área del disco se refiere al área del plano donde está el diámetro de la hélice, es decir, S=π(D/2)². Y si la suma del área ocupada por todas las palas de la hélice en el avión es S2, entonces EAR=S2/S. Por lo tanto, cuanto mayor sea la exp. relación de área, más completa es la hoja y más ligera es la carga por unidad de área en la hoja, lo que es más propicio para evitar la generación de cavitación. Sin embargo, el aumento de la exp. relación de área reducirá la eficiencia de la hélice. Por lo tanto, bajo la premisa de compensar la ocurrencia de cavitación, el exp. La relación de área debe hacerse lo más pequeña posible para mejorar la eficiencia de la hélice. La mayoría de las hélices tienen un exp. relación de área de menos de 1, pero algunas de las hélices de embarcaciones de alta velocidad tienen un exp. relación de área de más de 1.

Tipos de hélices comúnmente utilizadas en yates

Hélice de paso fijo:

una hélice de paso fijo. Debido a su estructura simple, se usa más comúnmente en yates pequeños y medianos. Hay de tres a cuatro hojas. Ventajas: estructura simple, mantenimiento duradero y simple. Desventajas: El paso no es variable, por lo que la eficiencia es máxima solo a cierta velocidad. Por lo tanto, las palas de la hélice son generalmente de gran diámetro y baja velocidad de rotación para mejorar la eficiencia. Por supuesto, las hélices plegables que se utilizan en los veleros también tienen hélices de paso fijo.

Hélice de paso controlable:

Una hélice con paso ajustable. Puede cambiar según la velocidad y mantener una alta eficiencia de transmisión. Máximo ahorro de combustible. Pero sus deficiencias también son obvias, la estructura es compleja, el costo es alto y el mantenimiento es inconveniente. Generalmente se utiliza en grandes yates.

Hélices contrarrotantes:

dos hélices con direcciones opuestas están instaladas en el mismo eje. Como VOLVO, la paleta giratoria de ZF. Con la hélice contrarrotante, el flujo de agua giratorio generado por la hélice delantera es absorbido por la hélice trasera y, al mismo tiempo, se obtiene parte de la energía giratoria, lo que mejora aún más la eficiencia de la propulsión. Desventajas: Al mismo tiempo, la estructura es compleja, y debido a la limitación de empuje en los materiales, es menos utilizada en barcos grandes.

Por supuesto, existen otros tipos de hélices, pero la aplicación es relativamente menos común.