Barco a remo com motor elétrico (História das hélices marítimas)

As hélices marítimas, de forma menos técnica, são equivalentes aos pneus de automóveis. Converter a potência do motor na força motriz do barco também é o dispositivo de propulsão mais usado no barco.

A história das hélices

Em 1776, o mago britânico James Watt inventou a máquina a vapor, que não apenas promoveu grandemente a primeira revolução industrial da história da humanidade, mas também criou um precedente para a energia mecânica como força marítima. Também lançou as bases técnicas para a Grã-Bretanha se tornar uma hegemonia marítima. Como a hélice ainda não havia nascido naquela época, os engenheiros, limitados à imaginação, inventaram a roda de pás de acordo com o princípio da hélice. É um barco com remos instalados em ambos os lados do barco. Como parte da roda fica exposta à água, ela é chamada de vaporizador de pás. Mas os vaporizadores de remo também têm muitas deficiências, como operabilidade extremamente ruim, baixa eficiência de transmissão e assim por diante ao atracar no cais.

Em 1836, o britânico “Arquimedes” utilizava uma hélice helicoidal, ou seja, um longo pedaço de madeira feito em forma de parafuso. No início do teste, o barco avançou a uma velocidade de 4 nós. Mais tarde, porque o barco encontrou um obstáculo na água, o parafuso quebrou, e uma pequena parte do parafuso permaneceu, mas a velocidade do barco aumentou para 13 nós. Este pequeno acidente inspirou os engenheiros a transformar o parafuso longo em um parafuso curto e, em seguida, transformar o parafuso curto em uma forma de lâmina, e a hélice foi inventada passo a passo por meio de experimentos. Claro, há muitos interlúdios. Por exemplo, a vedação do eixo da hélice subaquática, vibração subaquática e outros problemas. Com o avanço da tecnologia humana pouco a pouco, a hélice é amplamente utilizada por estaleiros de todo o mundo devido às suas grandes vantagens.

Conheça os principais parâmetros da hélice

1. Passo P:

Ou seja, a distância que a hélice gira em uma revolução na direção axial. É equivalente à distância que o parafuso gira uma vez na madeira e se move na madeira. Mas isso é teórico e, na prática, as pás da hélice escorregam quando estão na água, resultando em eficiência reduzida. A questão do deslizamento também está envolvida aqui.

Quanto maior o passo da pá, maior o ângulo de passo da pá em relação à superfície da hélice. Mas em relação a uma certa velocidade, existe um ângulo de inclinação ideal. As pás de uma hélice de passo fixo não podem girar. Portanto, é mais eficiente na velocidade de projeto. As hélices de passo controlado são diferentes. Suas lâminas podem girar, então o passo também pode ser ajustado. Portanto, para navios com requisitos de velocidade variável, o uso de hélices de passo variável pode melhorar muito a eficiência e economizar combustível.

2. Diâmetro da hélice D:

Ou seja, o diâmetro do anel mais externo da lâmina. No processo de projeto da hélice, é sempre desejável usar o maior diâmetro possível para melhorar a força de transmissão da hélice. No entanto, em iates, devido à limitação de calado e posição de instalação, a hélice muito grande não pode ser protegida pelo casco e é fácil de tocar, por isso é adequada.

3. Exp. areação EAR:

Primeiramente, precisamos saber que a área do disco se refere à área do plano onde está o diâmetro da hélice, ou seja, S=π(D/2)². E se a soma da área ocupada por todas as pás da hélice no avião for S2, então EAR=S2/S. Portanto, quanto maior a exp. relação de área, quanto mais cheia a pá e mais leve a carga por unidade de área na pá, o que é mais propício para evitar a geração de cavitação. No entanto, aumentar a exp. relação de área reduzirá a eficiência da hélice. Portanto, sob a premissa de compensar a ocorrência de cavitação, o exp. a razão de área deve ser a menor possível para melhorar a eficiência da hélice. A maioria das hélices tem um exp. relação de área inferior a 1, mas algumas das hélices de embarcações de alta velocidade têm um exp. razão de área maior que 1.

Tipos de hélices comumente usados em iates

Hélice de passo fixo:

uma hélice de passo fixo. Devido à sua estrutura simples, é mais utilizado em iates de pequeno e médio porte. Existem três a quatro lâminas. Vantagens: estrutura simples, durável, manutenção simples. Desvantagens: O passo não é variável, então a eficiência é maior apenas em uma determinada velocidade. Portanto, as pás da hélice são geralmente de grande diâmetro e baixa velocidade de rotação para melhorar a eficiência. Obviamente, as hélices dobráveis usadas em veleiros também possuem hélices de passo fixo.

Hélice de passo controlável:

Uma hélice com passo ajustável. Pode mudar de acordo com a velocidade e manter uma alta eficiência de transmissão. Máxima economia de combustível. Mas suas deficiências também são óbvias, a estrutura é complexa, o custo é caro e a manutenção é inconveniente. Geralmente usado em grandes iates.

Hélices contra-rotativas:

duas hélices com direções opostas são instaladas no mesmo eixo. Como VOLVO, remo giratório da ZF. Com a hélice contra-rotativa, o fluxo de água em rotação gerado pela hélice dianteira é apenas absorvido pela hélice traseira e, ao mesmo tempo, obtém-se parte da energia rotativa, o que melhora ainda mais a eficiência da propulsão. Desvantagens: Ao mesmo tempo, a estrutura é complexa e, devido à limitação de empuxo nos materiais, é menos utilizada em navios de grande porte.

Claro, existem outros tipos de hélices, mas a aplicação é relativamente menos comum.