Na construção naval , uma hélice é um meio de propulsão usado com mais frequência para mover veículos marinhos ou de água doce, como barcos e submarinos .
Na França, a promoção da propulsão de navios pela hélice é atribuída ao engenheiro francês Frédéric Sauvage, que realizou suas primeiras experiências em 1832.
No exterior, a sorte teria que durante o trabalho realizado a partir de 1835 neste modo de propulsão, Francis Pettit Smith , um fazendeiro e inventor inglês, quebrou um pedaço de sua hélice durante um teste, que imediatamente deu melhores resultados do que com todo o protótipo . FP Smith e John Ericsson , um inventor sueco que colaborou com ele, contribuíram para o desenvolvimento da propulsão da hélice primeiro nos Estados Unidos, depois na Inglaterra, Suécia e França.
Em muitos países, as hélices são chamadas de parafusos, hélices de parafuso em inglês. Ao contrário da crença popular, a propulsão da hélice é o resultado de um impulso "como uma bola de tênis em uma raquete, e não de um impulso como um parafuso." Para hélices curtas, a velocidade da água atrás da hélice é consistente com os resultados descritos pela pesquisa de Morosi e Bidone : um pouco menos que o dobro da velocidade que uma hélice longa, projetada antes de 1837, daria.
A função da hélice é acelerar uma massa de água para criar uma força propulsora. Para produzir essa força, a hélice pode ser projetada grande e girando lentamente ou pequena e girando mais rápido. A teoria termodinâmica e físico-mecânica da hélice é ensinada em hidrodinâmica.
Existem outros meios modernos de propulsão, como o sistema Voith Schneider . Estes não são propulsores que recebem um impulso como hélices, mas sistemas acionados como rodas de pás no passado. Esses sistemas são muito práticos nas manobras portuárias pela facilidade de orientação do jato. As turbinas centrífugas são pouco utilizadas, sendo sua eficiência menos boa.
Páginas 28-29 do tratado
Páginas 40-41 do tratado
Páginas 42-43 do Tratado
Já em 1855, todos os ingredientes estavam presentes para entender o funcionamento das hélices marinhas:
Em sua obra intitulada L'Hélice propulsive , edição de 1855, François-Edmond Pâris descreve os altos e baixos da evolução das hélices marinhas. No entanto, permaneceu um mal-entendido completo para o cálculo da hélice devido ao design mental da hélice em saca-rolhas (ou semelhante a um parafuso). Essa noção ainda persiste hoje.
| Primeiro ingrediente : o propelente, após sofrer um choque, quebrou-se na metade de seu comprimento e imediatamente deu melhores resultados. |
| Capítulo II - Introdução prática à hélice propulsora. “ Neste capítulo, proponho apresentar os incidentes mais importantes da introdução da hélice como propelente. Eles começam no momento em que F.-P. Smith e o capitão Ericsson cuidaram disso. Tendo lidado com as invenções para movimentar navios por hélice, que não produziram resultados úteis, agora tenho que relatar como esse propelente foi introduzido na prática. " “ Em 1835, F.-P. Smith, um fazendeiro em Hendon, dirigiu sua atenção nessa direção. Na primavera de 1836, ele obteve a ajuda do Sr. Wright, banqueiro, e obteve uma patente em 31 de maio de 1836. Um modelo de barco foi então equipado com uma hélice de madeira e colocado em movimento em um lago em Hendon, e em a Adelaide Gallery, Londres. Lá ele foi examinado por Sir John Barrow, então secretário do almirantado, e por MM. Harris e Bell, de Alexandria, que se ofereceu para comprar a invenção para o Paxá do Egito, mas esta oferta foi recusada. " " Os resultados foram tão satisfatórios, que o Sr. Smith e seus amigos construíram um barco de seis toneladas, ao qual colocaram uma hélice de madeira de duas voltas: em 1º de novembro de 1836, este barco marchou no Canal Paddington e continuou a navegar pelo rio Tâmisa até setembro de 1837. O propulsor, tendo sofrido um choque, quebrou-se em metade de seu comprimento e imediatamente deu melhores resultados, o que fez com que uma nova hélice fosse executada em uma única etapa. " |
Foi, portanto, em setembro de 1837 que ocorreu o evento, que foi um ponto de inflexão na propulsão da propulsão marítima.
| Segundo ingrediente : Bidone descobriu que o choque repentino de um jato em uma superfície é, quando permanente, como 1,84 em 1 |
| Capítulo III - Princípios científicos relativos a embarcações movidas a hélice " ... Porque a água que escapa de um reservatório tem a mesma velocidade de um corpo sólido caindo livremente da superfície superior do reservatório até o nível da saída e, pelas leis dos corpos em queda, a velocidade final é apenas o dobro a velocidade média: fica claro, portanto, que um jato que saia na horizontal, após ter adquirido a velocidade máxima devido à altura do pilar, percorrerá uma distância igual ao dobro que um corpo percorreria na descida da superfície maior que aquela do orifício. Daí Bernoulli inferiu que a pressão hidráulica acumulada, pela qual uma veia é projetada por um orifício, na lateral de um vaso, é igual à coluna do fluido tendo por base a seção da veia e por altura o dobro da queda. capaz de produzir a velocidade do fluxo. " “ A teoria de Bernoulli foi adotada e desenvolvida por Euler que dá uma fórmula para o efeito da percussão de um jato d'água em uma superfície plana. Seja R a força de impulso com percussão permanente; A, a área da veia: H, a altura devido à velocidade do jato; N, a altura devido à velocidade da água refletida; Φ o ângulo da água refletida com o eixo. " “ Então R = 2aH (1- (√h / √H) cos Φ). " “ As experiências de Morosi e Bidone provaram por fatos materiais as doutrinas de Euler e Bernoulli sobre o assunto. Euler diz que o valor teórico da percussão de uma veia de fluido, pode aumentar até ser igual ao peso de uma coluna de fluido da mesma base do corte da veia e de uma altura quatro vezes maior que devido ao velocidade da veia. Bidone descobriu que o impacto repentino de um jato em uma superfície é, quando permanente, como 1,84 é 1; mas este efeito pode ser parcialmente atribuído ao movimento adquirido pelas partes do instrumento destinadas a medir a força de percussão. " |
Ainda de acordo com François-Edmond Pâris :
As patentes mais notáveis:
Até 1855, data da publicação de seu tratado, o número de patentes se multiplicou sem trazer nenhuma inovação notável até 1851, exceto talvez a de Bennet Woodcroft (in) em 1844.
Detentores de patentes entre 1838 e 1851
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As hélices foram encurtadas e, a partir de 1860, vimos o surgimento de hélices como "asas de moinho" com quatro pás, cujas extremidades formavam redemoinhos parasitas em forma quadrada.
No XX th século, o desenvolvimento da termodinâmica e mecânica física têm proporcionado uma visão sobre o que está acontecendo globalmente entre a entrada de fluido, água e saída de potência, os resultados são consistentes com experimentos Morosi e Bidone. O que acontece entre a saída e a entrada é domínio da mecânica dos fluidos. Entendemos então que a propulsão obtida é o resultado de um impacto e não de um treinamento e que o que chamávamos de “recuo” nada mais é do que uma perda de energia entrópica devido ao distúrbio causado pelo impacto.
Na segunda metade do XX ° século, buscamos melhorar o desempenho de cruzeiro iates de corrida equipados com hélices propulsoras. A forma das pás tendo menos importância, além do fato de que uma hélice de forma helicoidal terá uma pressão mais uniforme na superfície das pás, é fácil de moldar para construir hélices de passo variável e hélices de pás.
Dependendo de seu uso, o número de lâminas e as formas serão diferentes:
Em um sistema de propulsão onde as hélices estão inseridas em um tubo (túnel), é necessário que o tubo seja curto, ou ampliado nas extremidades, de forma a não diminuir a eficiência propulsiva.
Os propulsores usados são semelhantes aos propulsores. Em unidades pequenas, podem ser de plástico e ocupar o diâmetro do tubo.
O melhor desempenho é obtido pela hélice livre abaixada para uso sob o casco e oculta na navegação.