Elica, tipi di eliche e costruzione di eliche

Un’elica è una struttura a ventaglio rotante che viene utilizzata per spingere la nave utilizzando la potenza generata e trasmessa dal motore principale della nave.

La potenza trasmessa viene convertita dal moto rotatorio per generare una spinta che conferisce slancio all’acqua, con conseguente forza che agisce sulla nave e la spinge in avanti.

Una nave si muove sulla base del principio di Bernoulli e della terza legge di Newton. Viene creata una differenza di pressione sul lato anteriore e posteriore della lama e l’acqua viene accelerata dietro le lame.

La spinta dall’elica viene trasmessa per muovere la nave attraverso un sistema di trasmissione che consiste in un movimento rotatorio generato dall’albero motore principale, dall’albero intermedio e dai suoi cuscinetti, dall’albero del tubo di poppa e dal suo cuscinetto e infine dall’elica stessa.

Una nave può essere equipaggiata con una, due e raramente tre eliche a seconda della velocità e delle esigenze di manovra della nave.

Materiale e costruzione dell’elica

Le eliche marine sono realizzate con materiali resistenti alla corrosione in quanto sono rese operative direttamente nell’acqua di mare che è un acceleratore di corrosione. I materiali utilizzati per la produzione di elica marina sono una lega di alluminio e acciaio inossidabile.

Altri materiali popolari utilizzati sono leghe di nichel, alluminio e bronzo che sono 10~15% più leggeri di altri materiali e hanno una maggiore resistenza.

Il processo di costruzione dell’elica include il fissaggio di un numero di pale al mozzo o al boss mediante saldatura o forgiatura in un unico pezzo. Le lame forgiate sono altamente affidabili e hanno una maggiore resistenza, ma sono costose rispetto a quelle saldate.

Un’elica marina è costruita da sezioni di superfici elicoidali che agiscono insieme per ruotare attraverso l’acqua con un effetto a vite.

Tipi di elica

Eliche sono essere classificati sulla base di diversi fattori. La classificazione dei diversi tipi di eliche è mostrata di seguito:

A) Classificazione per numero di pale allegate:

Le pale dell’elica possono variare da un’elica a 3 pale a un’elica a 4 pale e talvolta anche a 5 pale. Tuttavia, i più comunemente usati sono 3 pale e 4 eliche a lama.

Tuttavia, i più comunemente usati sono 4 pale e 5 eliche a lama.

L’efficienza dell’elica sarà più alta per l’elica con un numero minimo di pale, ovvero un’elica a 2 pale. Ma per ottenere il fattore di resistenza e considerando i carichi pesanti sottoposti dalla nave, le eliche a due pale del mare e del tempo non vengono utilizzate per le navi mercantili.

Elica a 3 pale

Un’elica a 3 pale ha le seguenti caratteristiche:

• Il costo di produzione è inferiore rispetto ad altri tipi.
• Sono normalmente costituiti da lega di alluminio.
• Offre una buona prestazione ad alta velocità.
• L’accelerazione è migliore rispetto ad altri tipi.
• La gestione a bassa velocità non è molto efficiente.

4 Elica a pale

Un’elica a 4 pale ha le seguenti caratteristiche:

• Il costo di produzione è superiore alle eliche a 3 pale.
• Le eliche a 4 pale sono normalmente costituite da leghe di acciaio inossidabile.
• Hanno una migliore resistenza e durata.
• Offre buone prestazioni e maneggevolezza a bassa velocità.
• Ha un potere di tenuta migliore in mare mosso.
• L’elica a 4 pale offre un risparmio di carburante migliore rispetto a tutti gli altri tipi.

5 elica a pale

Un’elica a 5 pale ha le seguenti caratteristiche:

• Il costo di produzione è più alto di tutti.
• La vibrazione è minima rispetto a tutti gli altri tipi.
• Le eliche a 5 pale hanno una migliore tenuta in mare mosso.

6 elica a pale

• Il costo di produzione è elevato
• La vibrazione è minima da tutti gli altri tipi.
• Le eliche a 6 pale hanno una migliore tenuta in mare mosso.
• Con l’elica a sei pale, il campo di pressione indotto sull’elica diminuisce

Le grandi navi portacontainer sono dotate principalmente di eliche a 5 o 6 pale.

B) Classificazione per passo della lama:

Il passo di un’elica può essere definito come lo spostamento che un’elica effettua per ogni giro completo di 360 . La classificazione delle eliche sulla base del passo è la seguente.

Elica a passo fisso

Le pale dell’elica a passo fisso sono fissate in modo permanente al mozzo. Le eliche a passo fisso vengono colate e la posizione delle pale e quindi la posizione del passo è fissata in modo permanente e non può essere modificata durante l’operazione. Sono normalmente realizzati in lega di rame.

Le eliche a passo fisso sono robuste e affidabili in quanto il sistema non incorpora alcun collegamento meccanico e idraulico come nell’elica a passo controllato (CPP). I costi di produzione, installazione e operativi sono inferiori al tipo di elica a passo controllato (CPP). Anche la manovrabilità dell’elica a passo fisso non è buona come CPP.

Questo tipo di eliche sono montate su una nave che non ha buoni requisiti di manovrabilità.

Elica a passo controllato

Nell’elica a passo controllato, è possibile modificare il passo ruotando la lama attorno al suo asse verticale per mezzo di una disposizione meccanica e idraulica. Ciò aiuta a guidare la macchina di propulsione a carico costante senza alcun meccanismo di inversione richiesto in quanto il passo può essere modificato per adattarsi alle condizioni operative richieste. Così la manovrabilità migliora e aumenta anche l’efficienza del motore.

Questo inconveniente include la possibilità di inquinamento da idrocarburi come l’olio idraulico nel boss che viene utilizzato per il controllo del passo può fuoriuscire. È un sistema complesso e costoso sia dal punto di installazione che operativo. Inoltre, il passo può rimanere bloccato in una posizione, rendendo difficile manovrare il motore.

Leggi anche: Elica a passo controllato (CPP) Vs Elica a passo fisso (FPP)

Tuttavia, l’efficienza dell’elica per l’elica CP è leggermente inferiore alla stessa elica FP a causa del mozzo più grande per ospitare il meccanismo di passo della lama e le tubazioni.

Dimensione dell’elica: Come regola generale, un’elica di diametro maggiore sarà più efficiente. Ma la dimensione reale dell’elica dipenderà dal tipo di nave per cui verrà utilizzata e dai seguenti fattori:

1. Costruzione e progettazione del corpo di poppa della nave
2. Requisiti di spazio tra la punta e lo scafo della nave
3. Condizioni generali di zavorra della nave. Per le navi cisterna e le navi cisterna, le dimensioni dell’elica saranno ridotte rispetto ai container
4. Il progetto di progetto della nave

Valore approssimativo delle dimensioni dell’elica

• Per le navi portacontainer d / D = 0,74
• Per le navi portarinfuse e le navi cisterna d / D = 0.65

Dove d-diametro dell’elica, D-progetto pescaggio

Come funziona un’elica di una nave?

Per i veicoli che circolano a terra, il sistema di propulsione che li guida è diverso. In tali sistemi, il motore alimenta l’albero che è attaccato al pneumatico del veicolo per spostarsi avanti rispetto al corpo del veicolo. Tuttavia, per le navi che sono spostate in acqua, non ci sono tali pneumatici o superfici dove possono guidare.

La nave viene spostata in acqua e l’elica viene utilizzata per guidare la nave avanti o indietro, a seconda della direzione di rotazione o del passo dell’elica. Il motore della nave è collegato all’elica della nave tramite la disposizione dell’albero.

Man mano che il motore ruota l’elica, le pale radianti poste ad un passo particolare formano una spirale elicoidale, simile ad una vite. Mentre fa questo, trasforma il potere di rotazione in spinta che è lineare in natura.

Questa spinta lineare agirà sull’acqua in modo tale che quando le pale dell’elica ruotano crea la pressione tra la superficie anteriore e posteriore di essa. Quindi, una massa di fluido viene accelerata in una direzione creando una forza reattiva che aiuta il corpo attaccato all’elica (che è la nave) si muove avanti.

Affinché la nave si muova in senso inverso, il motore e quindi l’elica vengono ruotati in senso antiorario. Questo invertirà la spinta e la nave si muoverà a poppa. Tuttavia, il motore dell’elica FP è sempre progettato per la rotazione in senso orario quando si naviga in avanti, quindi, prolungare il funzionamento in direzione di poppa non è efficiente.

Per le navi dotate di elica CP, la direzione del motore non è influenzata, quindi l’efficienza a poppa della nave è migliore di quella di un’elica a passo fisso.

Tipi di Albero di trasmissione

La nave del motore è collegato all’elica via alberi diversi collegati tra loro, che può essere nominato come:

1. Reggispinta Albero
2. Albero Intermedio
3. l’Albero della Coda

di Spinta albero:

L’albero a gomiti del motore collegato alla spinta dell’albero che passa attraverso il cuscinetto di spinta, la cui funzione principale è quella di trasferire la spinta per la struttura della nave. L’involucro del cuscinetto di spinta è simile nella costruzione a quello della piastra del motore principale e il cuscinetto è lubrificato dall’olio del sistema di lubrificazione del motore principale. Il materiale dell’albero di spinta è solitamente solido acciaio forgiato lingotto.

Albero intermedio:

L’albero di spinta viene quindi collegato ad un albero intermedio lungo che viene fornito in parti e unito insieme utilizzando giunti forgiati solidi. La lunghezza e il numero di albero intermedio uniti insieme dipende dalla posizione del motore principale come una nave più grande avrà più distanza tra il motore principale e l’elica. Il materiale dell’albero intermedio è solitamente solido acciaio forgiato lingotto.

Albero di coda:

L’albero di coda, come suggerisce il nome, è la parte terminale della disposizione dell’albero e porta l’elica. L’albero di coda stesso viene trasportato su un cuscinetto a tubo di poppa lubrificato con guarnizioni mentre si collega e sporge dalla sala macchine della nave in mare aperto, portando l’elica.

Il sistema di lubrificazione può essere di tipo a base di olio o acqua. L’albero di coda trasmette la potenza del motore e l’azionamento del movimento all’elica. Il materiale dell’asse della coda è solitamente lega duplex ad alta resistenza dell’acciaio inossidabile.

Motivo per il funzionamento pesante dell’elica

Un’elica viene fornita con la potenza del motore per ruotare e spingere la nave nella direzione desiderata. Se la quantità di potenza fornita all’elica non genera la stessa velocità di rotazione, l’elica è considerata in uno stato di funzionamento pesante che può essere dovuto al seguente motivo:

• Danni alle pale dell’elica
• Aumento del guscio di resistenza a causa del guscio fouling risultante in un cambiamento in wakefield
• Durante la sgrossatura pesante mari
• la Nave che naviga contro corrente
• Nave a vela in luce zavorra condizione
• la Nave che naviga In Acque poco Profonde
• Nave con un piatto di poppa

Riferimenti: Q & Una su un motore diesel marino di Stanley g. & architettura Navale da Canneti

Si potrebbe anche come leggere:

• Comprensione Elica Mozzi: Progettazione, funzionamento e manutenzione
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• Understanding Design Of Ship Propeller
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• 8 Eliche più grandi del mondo

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