Hélice con conductos
Una hélice con conductos , también conocida como boquilla Kort , es una hélice marina equipada con una boquilla no giratoria . Se utiliza para mejorar la eficiencia de la hélice y se utiliza especialmente en hélices muy cargadas o hélices con diámetro limitado. Fue desarrollado primero por Luigi Stipa (1931) y luego por Ludwig Kort (1934). La boquilla Kort es un conjunto de hélice envuelto para propulsión marina. La sección transversal de la cubierta tiene la forma de una lámina y la cubierta puede ofrecer ventajas hidrodinámicas sobre las hélices desnudas, bajo ciertas condiciones.
Las ventajas son una mayor eficiencia a velocidades más bajas (<10 nudos), una mejor estabilidad del rumbo y una menor vulnerabilidad a los escombros. Las desventajas son la reducción de la eficiencia a velocidades más altas (> 10 nudos), la estabilidad del rumbo cuando se navega a popa y el aumento de la cavitación . Las hélices con conductos también se utilizan para reemplazar los timones .
Historia
Luigi Stipa [1] en 1931 y posteriormente Ludwig Kort (1934) [2] demostraron que se podía lograr un aumento en la eficiencia de propulsión rodeando la hélice con una cubierta en forma de lámina en el caso de hélices muy cargadas. Una "boquilla Kort" se denomina boquilla aceleradora y generalmente es un perfil MARIN 19A [3] [4] o un perfil MARIN 37. [3] [5]
Ventajas y desventajas
Las boquillas Kort o las hélices con conductos pueden ser significativamente más eficientes que las hélices no conducidas a bajas velocidades, produciendo un mayor empuje en un paquete más pequeño. Los remolcadores y los arrastreros de pesca son la aplicación más común de las boquillas Kort, ya que las hélices de gran carga en embarcaciones de movimiento lento son las que más se benefician. Las boquillas tienen los beneficios adicionales de reducir el efecto de rueda de paletas (por ejemplo, la tendencia de una rueda de la derecha a retroceder hacia la izquierda) y reducir la succión del fondo mientras se opera en aguas poco profundas.
Sin embargo, la protección adicional agrega resistencia y las toberas Kort pierden su ventaja sobre las hélices a unos diez nudos (18,5 km / h).
Las boquillas Kort pueden ser fijas, con control direccional proveniente de un timón colocado en el flujo de agua, o pivotantes, donde su flujo controla la dirección de la embarcación.
La protección de este tipo también es beneficiosa para la navegación en campos de hielo, ya que protege las puntas de las hélices hasta cierto punto. Sin embargo, el hielo o cualquier otro objeto flotante puede atascarse entre la rueda y la boquilla, bloqueando la rueda. Las ruedas sucias en las boquillas Kort son mucho más difíciles de limpiar que las ruedas abiertas.
Un artículo de investigación de Bexton et al. (2012) [6] concluyó que las hélices con conductos eran la causa probable de lesiones fatales de focas en el Atlántico nororiental. Los autores plantearon la hipótesis de que los sellos se extrajeron a través de la boquilla y pasaron las palas giratorias de la hélice, lo que provocó laceraciones curvilíneas en la piel y el tejido muscular. Este tipo de lesión se conoce como lesión en "sacacorchos". Los autores también comentan que se ha visto que otros animales, incluidas las marsopas comunes, presentan lesiones similares.
Tipos
Hay dos tipos de conductos; acelerando y desacelerando. Con los conductos de aceleración, el perfil del conducto es similar a un perfil aerodinámico curvado hacia el lado interior, lo que aumenta la velocidad de entrada y la eficiencia de la hélice. Este efecto funciona a velocidades más bajas y se compensa cada vez más a velocidades más altas por el arrastre adicional del conducto, que tiende a disminuir la eficiencia de la propulsión. El tipo de aceleración se utiliza en hélices muy cargadas o hélices con diámetro limitado. Como Ludwig Kort realizó una extensa investigación al respecto, este tipo también se llama "boquilla Kort". [7]
Con el segundo tipo, la superficie recta del perfil del conducto en el interior y el curvado en el exterior, se reduce la velocidad de entrada, por lo que se aumenta la presión, reduciendo la cavitación. Esto se llama bomba de chorro , especialmente en combinación con palas fijas o estatores variables .
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MARIN ha realizado una extensa investigación sobre hélices con conductos. Muchos de los perfiles utilizados se basan en los perfiles aerodinámicos NACA, de los cuales el NACA 4415 tiene muy buenas características. Las más utilizadas son las boquillas 19A y 37 de la serie MARIN. [3] Estos tienen un borde de fuga redondeado para facilitar la fabricación y aumentar la eficiencia al navegar a popa. Inicialmente, se utilizaron las hélices de la serie B de Wageningen, más tarde el tipo Kaplan con una punta de pala más ancha.
Física
dT = Empuje | p u : Presión negativa |
En una boquilla Kort, la velocidad de entrada aumenta, reduciendo la presión. Esto reduce el empuje y el par de la hélice. Al mismo tiempo, se produce una circulación que da como resultado una fuerza dirigida hacia adentro, que tiene un componente hacia adelante. Por tanto, el conducto tiene un empuje positivo. Normalmente es mayor que la reducción de empuje de la hélice. El pequeño espacio entre la hélice y el conducto reduce el vórtice de la punta, lo que aumenta la eficiencia.
A medida que aumenta la resistencia al aumentar la velocidad, eventualmente será mayor que el empuje agregado. Por lo tanto, los buques que normalmente operan por encima de esta velocidad no están equipados con conductos. Al remolcar, los remolcadores navegan con hélices de baja velocidad y muy cargadas, y a menudo están equipados con conductos. La tracción del bolardo puede aumentar hasta un 30% con conductos.
Con conductos de desaceleración, la circulación es opuesta a la boquilla de Kort, lo que resulta en un empuje negativo del conducto. Este tipo se utiliza para embarcaciones de alta velocidad con mayor exposición a la cavitación y embarcaciones que desean reducir los niveles de ruido, como los buques de guerra.
Ver también
- Azipod : propulsor azimutal de accionamiento eléctrico
- Diseño de ventilador axial
- Timón de cocina - Tipo de sistema de propulsión direccional para embarcaciones
- Timón Pleuger - Timón de barco asistido por propulsor
Referencias
- ^ [1]
- ^ "La boquilla alrededor de la hélice del barco se suma a los poderes" Popular Mechanics , septiembre de 1937
- ^ a b c Boquillas Kort
- ^ Boquilla de MARIN No. 19A
- ^ Boquilla de MARIN No. 37
- ^ Mortalidad inusual de pinnípedos en el Reino Unido asociada con lesiones helicoidales (sacacorchos) de origen antropogénico
- ^ https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/ducted-propeller
Bibliografía
- Carlton, J. (2007): Hélices y propulsión marinas , Butterworth-Heinemann
- Ghose, JP, Gokarn RP (2004): propulsión básica de barcos , editores aliados
- Oosterveld, MWC (1970): Hélices con conductos adaptadas a la estela , Nederlands Schip Model Basin, Wageningen
enlaces externos
- Boquilla y hélice de velocidad de arroz
- Glosario de remolcadores
- Artículos de L. Stipa, traducidos por la NACA
- Damen Marine Components Países Bajos [2]
- Hélices
- Propulsión marina
- Boquillas
