¿Cuál es la mejor hélice para un barco?
En 1752, el físico suizo Bernoulli informó por primera vez que las hélices eran superiores a varias hélices que habían existido antes. Diseñó una hélice de doble tornillo montada delante del timón de popa. En 1764, el matemático suizo Euler estudió otras hélices que podían sustituir a las velas, como las ruedas de paletas (ruedas de paletas). Agua pulverizada, incluidas hélices.
Cuando los sumergibles y submarinos se mueven bajo el agua, no se pueden utilizar remos y velas tradicionales, y es difícil adaptarse a las voluminosas ruedas de paletas. Así, los primeros propulsores manuales no se utilizaron en barcos, sino como herramientas de propulsión para sumergibles.
La aparición de las máquinas de vapor proporciona nueva y buena potencia para las hélices de los barcos, se ajusta al desarrollo de las máquinas de vapor y se convierte en el último tema en la propulsión de los barcos.
La primera hélice experimental fue impulsada por el estadounidense Stephen. Construyó un barco de 7,6 metros de largo en 1804, propulsado directamente por una máquina de vapor. Realizó el primer viaje experimental por el río Hudson. Durante el experimento, descubrió que la máquina no funcionaba, por lo que la reemplazó por una máquina de vapor Watt. La velocidad experimental es de 4 nudos y la velocidad máxima alcanza los 8 nudos.
La hélice Stephen tiene cuatro palas de molino de viento y está forjada. En comparación con los molinos de viento convencionales, aumenta el ancho radial de las palas. Para seleccionar una mejor coincidencia entre el paso y la velocidad en el experimento, las palas se convirtieron en una estructura de paso ajustable. Durante un viaje experimental de dos semanas por el río Hudson, la hélice cambió varios valores de paso, pero los resultados experimentales no fueron ideales y su rendimiento fue muy inferior al de una rueda de paletas. Este experimento le hizo comprender que cuando la máquina de vapor funciona a baja velocidad, las ventajas de la rueda abierta se aprovechan al máximo y su eficiencia de propulsión es mayor que la de la hélice. Esta es una conclusión inevitable.
La introducción de la espiral de Arquímedes se vio por primera vez en 1803, y la hélice británica de Arquímedes se patentó en 1829. Sobre esta base se construyeron algunas hélices civiles en 1840-1841. En 1843, la Armada británica sustituyó por primera vez en el "Rattler" la rueda de paletas por una hélice. Posteriormente, Smith diseñó 20 barcos de hélice y participó en la guerra con Rusia. Smith se convirtió en una figura famosa.
En 1843, la Marina estadounidense construyó el primer barco de hélice "Prince Seton", diseñado por el capitán Ellison. Bajo la activa promoción de Ellison, Estados Unidos continuó construyendo 41 barcos civiles de hélice con un desplazamiento máximo de 2.000 toneladas.
Aunque países como Reino Unido y Estados Unidos han logrado ciertos éxitos, todavía existen muchos problemas cuando se utilizan hélices para la propulsión de barcos, como vibraciones terribles en los barcos con casco de madera, desgaste de los cojinetes del eje de la hélice debajo de la línea de flotación, sellos del eje de la hélice, cojinetes de empuje, etc.
Con el avance de la tecnología, las deficiencias de las hélices mencionadas anteriormente se han superado una por una, la velocidad de las máquinas de vapor también ha aumentado y cada vez más hélices han reemplazado las ruedas de paletas en los barcos. En 1858, el "Great Eastern" estaba equipado con la hélice más grande del mundo en ese momento, con un diámetro de 7,3 metros, un peso de 36 toneladas y una velocidad de rotación de 50 rpm. En aquella época, las normas sobre hélices ya no tenían autoridad. Dado que la eficiencia de propulsión de las hélices es cercana a la de las ruedas de paletas y tiene muchas ventajas con las que las ruedas de paletas no pueden competir, las ruedas de paletas están desapareciendo gradualmente en los barcos de navegación marítima.
En el desarrollo de la ciencia y la tecnología, el rendimiento de muchos dispositivos mecánicos se ha utilizado ampliamente antes de que la gente se diera cuenta. Sin embargo, hasta que las personas comprendan completamente sus leyes físicas y completen el análisis teórico, será difícil que estos dispositivos alcancen su rendimiento óptimo. La hélice no fue una excepción hasta 1860, aunque se había convertido en el líder entre los barcos marítimos, sus logros se basaban en años de experiencia. Para el avance de las hélices, depender únicamente del razonamiento intuitivo de los expertos ya no puede satisfacer las necesidades del desarrollo de la tecnología naval. Se requiere que los científicos proporcionen una explicación completa de sus características hidrodinámicas, lo que ha promovido el desarrollo de la teoría de las hélices.
En el desarrollo de la tecnología naval, se han realizado más investigaciones teóricas sobre hélices que en cualquier otro campo profesional, desde métodos empíricos hasta el diseño digital y el uso de tecnología informática para optimizar el diseño de hélices. El diseño de una buena hélice es importante y las pruebas de modelos también desempeñan un papel importante.