Selección de hélice
Denis Korablev
  • 06.10.2021
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Selección de hélice

El número de felices propietarios de yates y barcos crece constantemente. Esto significa que el número de embarcaciones de propulsión hidráulica también está aumentando, porque los yates y barcos modernos están equipados con motores de varios diseños, potencia y principios operativos. Una cosa los une: el problema de la selección óptima de la hélice. Una hélice correctamente seleccionada puede aumentar los recursos del motor y reducir su ruido, al tiempo que reduce significativamente el consumo de combustible. El tema del reemplazo de la hélice, su modernización o reparación siempre ha sido relevante entre los navegantes, ya sea el propietario de un yate alquilado en alquiler de yates, yates para necesidades propias de recreación acuática o logros deportivos.

La abundancia de tipos de hélice que se ofrecen, hechos de varios materiales, confunde a los propietarios de yates y embarcaciones sin experiencia. Pero algunos consejos pueden ayudarlo a tomar la decisión correcta.

La hélice óptima debe coincidir con el motor y el barco. Incluso aquellos que nunca han salido al mar saben que los barcos a motor no tienen un análogo de la caja de cambios, que es familiar para todos los automovilistas. La caja de cambios del motor fueraborda, en ausencia de una caja de cambios, da una relación de transmisión constante al eje. Dado que el régimen del motor tiene un limitador de velocidad, la carga correcta del motor depende de la hélice correcta, un uso óptimo de su potencia, lo que, a su vez, minimiza el consumo de combustible. Puede comprobar cómo encaja la hélice existente en el barco. Para ello, mida las revoluciones a "máxima aceleración" con la carga máxima y mínima, mientras que el régimen del motor no debe superar los valores límite recomendados por el fabricante.

Si el motor "no aumenta" la velocidad, es necesario instalar la hélice con un paso más pequeño, si hay un exceso de velocidad, entonces el paso de la hélice debe ser aumentado.

El rendimiento de la hélice depende de muchos factores:

  • el material de la hélice;
  • el número de palas y la calidad del equilibrio de la hélice;
  • método de fabricación de la hélice.

Materiales de la hélice

Una amplia selección de materiales para la fabricación de hélices, permite realizar cualquier idea del propietario de un yate o embarcación, que quiera ver su embarcación, planeando fácilmente sobre la superficie del mar. Los metales más utilizados en la fabricación de hélices son el acero, latón y bronce. Las hélices de acero, acero inoxidable, metales no ferrosos, aluminio e incluso polímeros son capaces de satisfacer al navegante más meticuloso. La aleación de metales no ferrosos para tornillos se denomina "cunial". Una aleación de este tipo, que consta de un 80% de cobre, con la adición de níquel y aluminio (5% cada uno) y un 10% de otros metales, puede estar en el agua durante décadas, absolutamente no corrosiva. La refundición se lleva a cabo a una temperatura de 3200 grados.

Tornillos de acero inoxidable

Han demostrado su eficacia en el proceso de funcionamiento real durante décadas. Las hélices de acero inoxidable resisten activamente la corrosión, aptas para reparación y posterior funcionamiento. El acero de alta aleación garantiza un uso prolongado. Se considera que una característica negativa del tornillo es su alto costo, que surge debido a la particular complejidad de la fundición y el procesamiento.

Tornillos de acero

Material para tornillos de acero, aleaciones de acero st25L y st20. Debido a esto, la hélice de acero tiene un precio completamente asequible, prácticamente no se desgasta en agua dulce (cuando se opera en agua de mar, se requiere un mantenimiento periódico). Una ventaja adicional de dicha hélice es la capacidad de no desgastar el casco de una embarcación de acero. En el caso de sustituir un tornillo de aluminio por uno de acero, se debe tener en cuenta que el tornillo de acero debe tomarse en incrementos de 1 '' menos que el de aluminio.

Hélices de latón

Hélices caras, pero bien probadas, fabricadas con aleaciones de latón, que proporcionan a la hélice de latón buena resistencia a la corrosión. Estas hélices están fabricadas por fabricantes que mantienen en secreto la composición de la aleación, lo que complica enormemente la reparación de la hélice. En caso de deformación o daño de dicho tornillo, es muy problemático, es casi imposible encontrar la soldadura necesaria para el trabajo. Hélices de aluminio

Las hélices de aluminio son fáciles de manejar, económicas y tienen excelentes características hidrodinámicas. Una ventaja adicional es que el impacto de la hélice de aluminio sobre un obstáculo submarino no dañará el eje vertical y el eje de la hélice, partes del engranaje, debido a la pérdida de palas más frágiles. La resistencia insuficiente de las hélices de aluminio limita su uso solo con motores de baja potencia.

Hélices de polímero

La simplicidad de hacer tales tornillos (hasta imprimir en una impresora 3D) aseguró su bajo costo. Pero durante el funcionamiento, a pesar de la ligereza y total resistencia a la corrosión, las hélices de polímero mostraron su fragilidad y total imposibilidad de reparación. Probablemente, el desarrollo de nuevas tecnologías dará a los fabricantes un polímero de mayor resistencia, pero ahora los tornillos de polímero se utilizan con mayor frecuencia como tornillos de repuesto en caso de pérdida o rotura del tornillo principal.

Además, para seleccionar una hélice con un cierto número de palas, es necesario determinar claramente qué resultado desea obtener al final. Si necesita una velocidad de cepillado mínima estable, capacidad de elevación y un tope grande, seguramente 4 cuchillas serán las adecuadas. Si el propietario es más importante para la velocidad de la lu, 3 aspas serán la mejor solución. Pero debe recordarse que debido al mayor énfasis de la hélice de cuatro palas, la velocidad del motor será aproximadamente 100 rps menos que cuando se usa una hélice de tres palas. Si consideramos completamente la cuestión de la correspondencia de la hélice con el motor y la carcasa, se puede derivar una cierta gradación:

  • Hélice pesada. Con una hélice de este tipo, el motor no puede desarrollar la velocidad máxima, por lo que es difícil planear. La solución óptima es disminuir el paso;
  • Hélice de alta velocidad. El conjunto de revoluciones y velocidades máximas se logra solo con una carga baja, con la posición superior del elevador hidráulico ("trim");
  • Hélice universal. El motor desarrolla rpm máximas con carga mínima, lo que le permite ingresar al planeo a plena carga;
  • Hélice de carga. Le permite seguir planeando a plena carga, con cierta pérdida de velocidad. El conjunto de velocidad máxima ya se alcanza con una carga media;
  • La hélice es demasiado liviana. El motor excede significativamente la velocidad permitida, mientras que la embarcación es demasiado lenta. Salida: sustitución de la hélice por una hélice de gran paso.

La práctica ha demostrado que las hélices de tres palas son las más utilizadas. El uso de hélices de cuatro palas es menos común y se usa con mayor frecuencia cuando se necesita un gran empuje, y el diseño de la caja de cambios impide la instalación de una hélice de gran tamaño. Las hélices de dos y cinco palas prácticamente no se encuentran en el uso diario.

Las hélices más populares tienen entre una y cuatro palas. Después de la fabricación, es necesario equilibrar cada tornillo. Para equilibrar las hélices de dos palas y de una sola paleta, se requiere equipo especial caro, que solo pueden proporcionar las empresas que fabrican tales hélices en serie. Las hélices de tres palas son mucho más fáciles de equilibrar, pero aún se necesitan ciertos equipos para ello. Una desventaja significativa de las hélices de tres palas es un ligero desequilibrio ante el menor daño.

El equilibrio dinámico e hidrodinámico de las hélices de cuatro palas es casi ideal. Una vez fabricados o reparados, su balance estadístico es suficiente para su correcto funcionamiento.

Una de las principales condiciones para garantizar el funcionamiento a largo plazo de la hélice es la fundición de alta calidad. El pensamiento de la ingeniería está en constante búsqueda de la geometría ideal de la hélice, en la búsqueda de nuevos materiales y tecnologías para su fabricación. En una hélice hecha a medida, el diseño comienza con la selección de criterios, un conjunto de factores que sirven como condiciones límite para su diseño. Estos factores pueden ser la forma del casco del barco, que limita el diámetro de la hélice; se puede tener en cuenta el ángulo de inclinación del eje (cuanto menor es, mayor es el componente útil de la parada).

Según los expertos 2yachts, hay casos en los que las condiciones de los límites chocan. Por ejemplo, un motor diesel requiere un gran diámetro de hélice y, en tales casos, es posible levantar el fondo en la popa o incluso en la formación de un túnel. Un error en el diseño de la hélice, un gran ángulo de inclinación del eje, un equilibrio mal hecho, curvas y una superficie mal procesada de las palas son las razones de la aparición del proceso de cavitación.

La cavitación es la formación de burbujas en el flujo de un fluido, seguida de su colapso, acompañado de ruidos y choques microhidráulicos. Con un área pequeña de las cuchillas, la presión durante su rotación disminuye tanto que el agua que fluye alrededor de la cuchilla literalmente hierve, liberando burbujas de vapor. Las pequeñas burbujas se funden en grandes cavidades. Un vacío más fuerte conduce a la descarga de burbujas en una cavidad sólida, lo que contribuye a interrumpir la continuidad del flujo. Con el tiempo, una inmensa presión local hace que las hojas se astillen, lo que se denomina corrosión por cavitación. El barco comienza a vibrar, moverse a sacudidas, la velocidad del barco deja de aumentar con un aumento adicional en el número de revoluciones; estos son signos de que la hélice está sujeta a destrucción bajo la influencia de la erosión por cavitación. El material del que está hecha la hélice no importa antes de los efectos destructivos de la cavitación. Para evitar tales consecuencias, las hélices se prueban en un tubo de cavitación. El diseño de la hélice instalada es fundamental para lograr una alta eficiencia.

Por lo tanto, al reemplazar o instalar una hélice en su barco, el navegante no debe dejarse guiar por los consejos de amigos y sus propios deseos, sino utilizar los consejos de un especialista experimentado.