Hélice, Tipos e Construção de Hélices para Navios

Uma hélice é uma estrutura semelhante a um ventilador rotativo que é usada para impulsionar o navio usando a energia gerada e transmitida pelo motor principal do navio. A potência transmitida é convertida do movimento de rotação para gerar um empuxo que dá impulso à água, resultando em uma força que atua no navio e o empurra para frente.

Um navio impulsiona com base no princípio de Bernoulli e na terceira lei de Newton. Uma diferença de pressão é criada no lado dianteiro e traseiro da lâmina e a água é acelerada atrás das lâminas.

O empuxo da hélice é transmitido para mover o navio através de um sistema de transmissão que consiste em um movimento rotacional gerado pelo eixo principal do motor, eixo intermediário e seus rolamentos, eixo do tubo de popa e seu rolamento e finalmente pelo próprio propulsor.

Um navio pode ser equipado com uma, duas e raramente três hélices, dependendo da velocidade e dos requisitos de manobra da embarcação.

Material e construção da hélice

As hélices marinhas são feitas de materiais resistentes à corrosão, pois são operadas diretamente na água do mar, que é um acelerador de corrosão. Os materiais utilizados para fazer a hélice marinha são de liga de alumínio e aço inoxidável. Outros materiais populares utilizados são ligas de níquel, alumínio e bronze, que são 10 ~ 15% mais leves que outros materiais e têm maior resistência.

O processo de construção da hélice inclui a fixação de um número de pás no cubo ou mandril por soldagem ou forjamento em uma única peça. As lâminas forjadas são altamente confiáveis ​​e têm maior resistência, mas são caras em comparação às soldadas. Uma hélice marinha é construída por seções de superfícies helicoidais agindo juntas para girar através da água com um efeito de parafuso.

Tipos de Hélice

As hélices são classificadas com base em vários fatores. A classificação dos diferentes tipos de hélices é mostrada abaixo:

A) Classificação por Número de Lâminas Anexadas:

As pás do hélice podem variar de hélice de 3 pás a hélice de 4 pás e, às vezes, hélice de até 5 pás. No entanto, os mais usados ​​são 3 lâminas e 4 hélices de lâmina.

No entanto, os mais usados ​​são 4 lâminas e 5 hélices de lâmina.

A eficiência da hélice será mais alta para a hélice com um número mínimo de pás, ou seja, uma hélice de 2 pás. Mas para alcançar o fator de força e considerando as cargas pesadas submetidas pelo navio, o mar e o clima, duas hélices de pás não são usadas para navios mercantes.

Uma hélice de 3 pás tem as seguintes características:

  • O custo de fabricação é menor que os outros tipos.
  • Normalmente são feitos de liga de alumínio.
  • Dá um bom desempenho em alta velocidade.
  • A aceleração é melhor que outros tipos.
  • O manuseio de baixa velocidade não é muito eficiente.
  • Hélice de 4 pás

Uma hélice de 4 pás tem as seguintes características:

  • O custo de fabricação é superior a 3 hélices de lâmina.
  • Hélices de 4 pás são normalmente feitas de ligas de aço inoxidável.
  • Tem melhor resistência e durabilidade.
  • Dá uma boa velocidade de manuseio e desempenho.
  • Tem um melhor poder de retenção em mar agitado.
  • A hélice de 4 pás fornece uma economia de combustível melhor que todos os outros tipos.
  • Hélice de 5 pás
  • Uma hélice de 5 pás tem as seguintes características:
  • O custo de fabricação é maior que todos.
  • A vibração é mínima de todos os outros tipos.
  • Hélices de 5 pás têm melhor poder de retenção em mar agitado.
  • Hélice de 6 pás
  • Custo de fabricação é alto
  • A vibração é mínima de todos os outros tipos.
  • Hélices de 6 pás têm melhor poder de retenção em mares revoltos.
  • Com hélice de seis pás, o campo de pressão induzido sobre a hélice diminui
  • Grandes navios porta-contêineres são principalmente equipados com propulsores de 5 ou 6 pás.

B) Classificação Por arremesso da lâmina:

O passo de uma hélice pode ser definido como o deslocamento que uma hélice faz para cada volta completa de 360 ​​̊. A classificação das hélices com base no pitch é a seguinte.

  • Hélice de PASSO FIXO
    As pás da hélice de passo fixo estão permanentemente presas ao cubo. As hélices do tipo de passo fixo são fundidas e a posição das pás e, portanto, a posição do passo é fixada permanentemente e não pode ser alterada durante a operação. Eles são normalmente feitos de liga de cobre.

Os propulsores de passo fixo são robustos e confiáveis, pois o sistema não incorpora nenhuma conexão mecânica e hidráulica, como na hélice de passo controlado (CPP). Os custos de fabricação, instalação e operação são inferiores aos do tipo hélice de passo controlado (CPP). A manobrabilidade da hélice de passo fixo também não é tão boa quanto a CPP.

Estes tipos de hélices são montados em navios que não possuem bons requisitos de manobrabilidade.

  • Hélice de PASSO CONTROLÁVEL
    Na hélice do tipo Pitch Controlado, é possível alterar o passo girando a lâmina em torno do seu eixo vertical por meio de arranjos mecânicos e hidráulicos. Isso ajuda na condução das máquinas de propulsão em carga constante, sem necessidade de mecanismo de reversão, pois o passo pode ser alterado para corresponder à condição de operação necessária. Assim, a manobrabilidade melhora e a eficiência do motor também aumenta.

Esta desvantagem inclui a possibilidade de poluição por óleo, uma vez que o óleo hidráulico no ressalto, que é utilizado para controlar o passo, pode vazar. É um sistema complexo e caro do ponto de instalação e operacional. Além disso, o pitch pode ficar preso em uma posição, dificultando a manobra do motor.

 

No entanto, a eficiência da hélice do propulsor de PASSO CONTROLÁVEL é ligeiramente menor do que a hélice de PASSO FIXO do mesmo tamanho, devido ao cubo maior para acomodar o mecanismo de passo da lâmina e as tubulações.

Dimensão da Hélice:

Como regra geral, uma hélice de maior diâmetro será mais eficiente. Mas a dimensão real da hélice dependerá do tipo de navio para o qual será usada e dos seguintes fatores:

Construção do corpo de popa e design do navio
Requisito de folga entre a ponta e o casco do navio
Condição geral de lastro do navio. Para petroleiros e graneleiros, o tamanho da hélice será pequeno se comparado aos contêineres
O rascunho do projeto do navio
Valor aproximado da dimensão do hélice
Para navio de contêineres d / D = 0,74
Para graneleiro e petroleiro d / d = 0,65
Onde d- diâmetro da hélice, projeto D-design

Razão para o funcionamento pesado da hélice
Uma hélice é fornecida com a potência do motor para girar e impulsionar o navio na direção desejada. Se a quantidade de energia fornecida à hélice não estiver gerando a mesma taxa de revolução, a hélice será considerada em estado de funcionamento pesado, o que pode ser devido à seguinte razão:

  • Danos às pás da hélice
  • Aumento na resistência do casco devido à incrustação do casco resultando em mudança no wakefield
  • Durante mares agitados / pesados
  • Navio navegando contra a corrente
  • Navio a vela em condição de lastro leve
  • Navio à vela em águas rasas
  • Navio com popa plana

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