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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