Barca a remi con motore per pesca alla traina (Storia delle eliche marine)

Le eliche marine, in un modo meno tecnico, sono equivalenti ai pneumatici delle automobili. La conversione della potenza del motore nella forza motrice della barca è anche il dispositivo di propulsione più utilizzato sulla barca.

La storia delle eliche

Nel 1776, il mago britannico James Watt inventò il motore a vapore, che non solo promosse notevolmente la prima rivoluzione industriale nella storia umana, ma creò anche un precedente per la potenza meccanica come potenza marina. Ha anche gettato le basi tecniche affinché la Gran Bretagna diventasse un egemone marittimo. Poiché l'elica a quel tempo non era ancora nata, gli ingegneri limitati all'immaginazione inventarono la ruota a pale secondo il principio dell'elica. È una barca con remi installati su entrambi i lati della barca. Poiché parte della ruota è esposta all'acqua, si chiama battello a vapore. Ma i piroscafi a ruote presentano anche molti difetti, come un'operatività estremamente scarsa, una bassa efficienza di trasmissione e così via durante l'attracco al molo.

Nel 1836, l'inglese “Archimedes” utilizzò un'elica a vite, cioè un lungo pezzo di legno fatto come una vite. All'inizio del test, la barca è andata avanti a una velocità di 4 nodi. Successivamente, poiché la barca ha incontrato un ostacolo in acqua, l'elica si è rotta e ne è rimasta una piccola sezione, ma la velocità della barca è stata aumentata a 13 nodi. Questo piccolo incidente ha ispirato gli ingegneri a trasformare la vite lunga in una vite corta, quindi trasformare la vite corta in una forma a lama, e l'elica è stata inventata passo dopo passo attraverso esperimenti. Certo, ci sono molti intermezzi. Ad esempio, la tenuta dell'albero dell'elica subacquea, le vibrazioni subacquee e altri problemi. Con il progresso della tecnologia umana a poco a poco, l'elica è ampiamente utilizzata dai cantieri navali di tutto il mondo grazie ai suoi grandi vantaggi.

Conoscere i principali parametri dell'elica

1. Passo P:

Cioè, la distanza che l'elica ruota in un giro nella direzione assiale. È equivalente alla distanza che la vite ruota una volta nel legno e si muove nel legno. Ma questo è teorico e, in pratica, le pale dell'elica scivolano quando sono in acqua, con conseguente riduzione dell'efficienza. Qui è coinvolta anche la questione dello slittamento.

Maggiore è il passo della pala, maggiore è l'angolo di beccheggio della pala rispetto alla superficie dell'elica. Ma rispetto a una certa velocità, c'è un angolo di beccheggio ottimale. Le pale di un'elica a passo fisso non possono girare. Pertanto, è più efficiente alla velocità di progetto. Le eliche a passo controllato sono diverse. Le sue pale possono girare, quindi anche il passo può essere regolato. Pertanto, per le navi con requisiti di velocità variabile, l'uso di eliche a passo variabile può migliorare notevolmente l'efficienza e risparmiare carburante.

2. Diametro elica D:

Cioè, il diametro dell'anello più esterno della lama. Nel processo di progettazione dell'elica, è sempre desiderabile utilizzare il diametro più grande possibile per migliorare la forza di trasmissione dell'elica. Tuttavia, sugli yacht, a causa del pescaggio limitato e della posizione di installazione, l'elica troppo grande non può essere protetta dallo scafo ed è facile da toccare, quindi è adatta.

3. Esp. rapporto area EAR:

Prima di tutto bisogna sapere che l'area del disco si riferisce all'area del piano in cui si trova il diametro dell'elica, cioè S=π(D/2)². E se la somma dell'area occupata da tutte le pale dell'elica sull'aereo è S2, allora EAR=S2/S. Pertanto, maggiore è l'exp. rapporto area, più piena è la lama e più leggero è il carico per unità di superficie sulla lama, che è più favorevole per evitare la generazione di cavitazione. Tuttavia, aumentando l'exp. rapporto area ridurrà l'efficienza dell'elica. Pertanto, con la premessa di compensare il verificarsi della cavitazione, l'exp. il rapporto dell'area deve essere ridotto il più possibile per migliorare l'efficienza dell'elica. La maggior parte delle eliche ha un exp. rapporto area inferiore a 1, ma alcune delle eliche delle imbarcazioni ad alta velocità hanno un exp. rapporto area maggiore di 1.

Tipi di eliche comunemente utilizzate negli yacht

Elica a passo fisso:

un'elica a passo fisso. Grazie alla sua struttura semplice, è più comunemente utilizzato su yacht di piccole e medie dimensioni. Ci sono da tre a quattro lame. Vantaggi: struttura semplice, durevole, semplice manutenzione. Svantaggi: Il passo non è variabile, quindi l'efficienza è massima solo a una certa velocità. Pertanto, le pale dell'elica sono generalmente di grande diametro e bassa velocità di rotazione per migliorare l'efficienza. Naturalmente anche le eliche abbattibili utilizzate nelle barche a vela hanno eliche a passo fisso.

Elica a passo regolabile:

Un'elica con passo regolabile. Può cambiare in base alla velocità e mantenere un'elevata efficienza di trasmissione. Massimo risparmio di carburante. Ma anche i suoi difetti sono evidenti, la struttura è complessa, il costo è elevato e la manutenzione è scomoda. Generalmente utilizzato su grandi yacht.

Eliche controrotanti:

due eliche con direzioni opposte sono installate sullo stesso albero. Come VOLVO, la paletta rotante di ZF. Con l'elica controrotante, il flusso d'acqua in rotazione generato dall'elica anteriore viene appena assorbito dall'elica posteriore e, allo stesso tempo, si ottiene parte dell'energia rotante, che migliora ulteriormente l'efficienza della propulsione. Svantaggi: allo stesso tempo, la struttura è complessa e, a causa della limitazione della spinta nei materiali, è meno utilizzata nelle grandi navi.

Naturalmente esistono altri tipi di eliche, ma l'applicazione è relativamente meno comune.