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MODELADO
Hélice de ala. Consejos para un modelista
Directorio / Equipos de radiocontrol En un puerto marítimo moderno, puedes ver una imagen que parece extraña a primera vista: un barco que se mueve a través del agua... de costado. Si el agua está clara y puede mirar debajo de la popa, se sorprenderá aún más si no encuentra un timón en el barco. Sin embargo, a pesar de esto, el barco es libre de maniobrar. Ante ti no hay nada más que un barco con hélices de paletas, reemplazando tanto la hélice como el timón. La hélice de paletas no es como otras hélices que nos son familiares: una hélice o una rueda de paletas. Sus palas recuerdan ligeramente a remos colocados verticalmente.
La hélice de paletas (Fig. 1) consta de varias palas verticales ubicadas a distancias iguales alrededor de la circunferencia del disco giratorio. Este disco se instala al ras con el blindaje del barco en un orificio redondo en el fondo del barco. Solo las palas de propulsión sobresalen más allá del casco de la nave, creando una fuerza de empuje, y todas las partes auxiliares que impulsan el disco con palas y lo conectan al casco de la nave están dentro del casco. ¿En qué principio se basa el funcionamiento de una hélice de paletas? Las palas de la hélice de paletas durante la rotación del disco realizan dos movimientos simultáneamente: giran junto con el disco alrededor de su eje, y cada pala gira alrededor de su eje vertical y luego hacia adentro. en un sentido, luego en el otro, sin dar una vuelta completa. Debido a esto, cuando el disco gira alrededor de su eje, cada pala de la hélice gira su borde de ataque hacia afuera en la mitad del círculo de rotación y hacia adentro, en la segunda mitad del círculo. Dado que la pala se mueve en el agua todo el tiempo con el mismo borde hacia adelante, para crear una mayor fuerza de empuje y una mayor aerodinámica, está hecha en forma de ala de aviación. Es por eso que el motor se llama alado. Para que las palas se muevan en el agua todo el tiempo con el mismo borde hacia adelante, todas las palas del motor de paletas están conectadas por un empuje a un punto, el llamado punto de control N. Cada pala siempre está ubicada perpendicular a la línea que conecta el punto N y el eje de la hoja. Para comprender el principio de funcionamiento de las palas de la hélice, basta con dar el siguiente diagrama simplificado (Fig. 2).
Cuando el disco de propulsión gira, la pala entra en el agua en cierto ángulo con la tangente a un punto dado de la circunferencia del disco, y el agua la presionará con una fuerza R, que, de acuerdo con las reglas del paralelogramo de fuerzas, puede descomponerse en dos componentes de fuerza (Fig. 2, I): P es la fuerza de empuje del álabe hacia afuera desde el centro del disco, y W es la fuerza de arrastre del álabe. La dirección del chorro de agua lanzado por la hélice es opuesta a la fuerza de parada. En el punto III (Fig. 2), se creará una posición similar, solo que el ángulo de ataque de la cuchilla será negativo y, por lo tanto, la fuerza de parada se dirigirá al centro del motor O y se sumará con la parada. fuerza de la primera pala, creando una parada completa del motor, moviendo la embarcación y siempre dirigida perpendicularmente al segmento ON. En los puntos (Fig. 2, II y IV) los planos de las palas serán paralelos a la tangente a la circunferencia del disco y no crearán una fuerza de detención. Con la ayuda de un dispositivo especial, el punto de control N se puede colocar en cualquier posición con respecto al centro del disco de accionamiento O, cambiando así la dirección del chorro de agua lanzado por el motor y, en consecuencia, la parada del motor. . Si coloca un punto N sobre el centro del motor O (Fig. 3, 1), entonces los planos de todas las cuchillas serán paralelos a las tangentes a la circunferencia del disco, dibujadas en los puntos donde los ejes de la pasan las cuchillas. La fuerza de parada en este caso es igual a cero y, a pesar de que el disco de la unidad girará, la nave no se moverá. Al mover el punto N a la izquierda del centro O (Fig. 3, II), le damos al barco un movimiento hacia adelante, moviéndolo hacia la derecha (Fig. 3, IV) - reversa, y moviendo el punto N hacia adelante desde el centro del motor, obligaremos a la popa del barco a moverse hacia la derecha ( fig. 3, III), etc. Gracias a esto, un barco con hélice de paletas puede avanzar y retroceder y cambiar su dirección de movimiento sin necesidad de timón, y si se ponen dos hélices en el barco, incluso puede moverse hacia los lados.
Examinando cuidadosamente la Figura 3, puede ver que la hélice gira todo el tiempo en la misma dirección y el barco se mueve en diferentes direcciones. Usando esta propiedad del motor, es posible instalar motores más simples en los barcos, no reversibles, es decir, sin cambiar la dirección de rotación. Dichos motores son más livianos en comparación con los reversibles, más simples en diseño y mantenimiento y mucho más económicos que los reversibles. Sin embargo, las hélices de ala también tienen inconvenientes, el principal de los cuales es la dificultad de transferir el giro del motor a la hélice, por lo que los motores de gran potencia (más de 5000 CV) no pueden utilizarse con hélices de paletas, y esto limita el tamaño de las hélices. barcos en los que se utilizan dichas hélices. Sin embargo, las principales propiedades de los barcos con hélices de paletas (la capacidad de moverse lateralmente, girar en el lugar, cambiar rápidamente de dirección) hacen que estos barcos sean indispensables cuando navegan en "estrechos": en canales, ríos y puertos. Las hélices de paletas se utilizan con éxito en barcos fluviales de pasajeros, grúas portuarias y remolcadores; se están realizando experimentos sobre el uso de hélices de paletas en los arrastreros de pesca. En los barcos, las hélices de paletas se instalan en los lugares más convenientes para un tipo de barco determinado. En los barcos de pasajeros, las hélices se instalan en la popa, en los remolcadores, en la popa o en la proa, en las grúas portuarias, en el centro del casco. Un remolcador con hélice instalada en la proa de la embarcación puede tomarse como modelo de muestra de una embarcación con hélice de paletas. Tal remolcador (su dibujo teórico se muestra en la Fig. 4) tiene 24,6 m de largo y 7,6 m de ancho
tenía un calado de 3 m (con palas de hélice de 3,8 m) y desarrollaba una velocidad de 10,3 nudos (19,9 km/h) con una potencia de motor de 552 kW (750 CV) de 320 rpm; el número de revoluciones de la hélice era de 65 por minuto y su diámetro de 3,66 m.
La revista de la RDA "Modelbau und Basteln" No. 10 de 1960 da la siguiente descripción del modelo de hélice. Una carcasa redonda 5 está unida a la parte inferior de la embarcación (Fig. 1), dentro de la cual hay un rotor de hélice 2 con discos superior e inferior 3. Los ejes 3 pasan a través de los discos del rotor 4, a los que están unidas las palas 5. Un eje de hélice tubular 6 pasa a través del disco superior del rotor, que está unido al disco desde abajo con la ayuda de una brida. Luego, el eje pasa a través de la cubierta figurada 7, unida a la carcasa 1. En la parte superior de la cubierta, se coloca un anillo de ajuste 8 en el eje y se presiona contra el eje, y se coloca una polea de transmisión 9 y se une al eje. sobre el anillo de ajuste Se coloca una correa de transmisión 10 en la polea, que proviene de la polea de transmisión 11 que se encuentra en el eje 12 del motor 13 (Fig. 6). El extremo superior del eje 12 gira en un cojinete 14 fijado a la plataforma del modelo.
Un eje de dirección 6 pasa a través del eje de hélice tubular 15, en el que se coloca un anillo de ajuste 9a en la parte superior de la polea 8. Una rueda helicoidal 16 está montada en el extremo superior del eje de dirección, impulsada por un tornillo sin fin de un pequeño motor eléctrico 17. El engranaje helicoidal se selecciona de modo que la rueda helicoidal 16, y con ella el eje 15, puedan hacer 8- 10 rpm Luego, el modelo podrá cambiar el rumbo de "totalmente hacia adelante" a "totalmente hacia atrás" después de 6-8 segundos. Se monta una excéntrica 15 con un pasador 18 en el extremo inferior del eje de dirección 19. Los extremos de las varillas 20 que van a las manivelas 21 que giran las cuchillas se colocan en el pasador. En el eje 4 de las palas 5 se colocan casquillos 22 sobre los que se sujetan las manivelas. Con tal disposición de la excéntrica 18 (Fig. 7), el modelo avanzará y girará en la dirección especificada. Cambiar la velocidad de movimiento y detener el barco solo es posible cambiando el número de revoluciones del motor o deteniéndolo.
Esto se debe a que el valor de OA (en este caso, la distancia del eje 15 al pin 19) permanece constante todo el tiempo. Es imposible cambiar el valor de la parada acercando el punto N al centro O o al mismo centro O y, por lo tanto, detener el movimiento de la embarcación (Fig. 3, I). El valor ON en este modelo se toma dentro de 1/6 - 1/3,5 del radio del disco impulsor. Con una excentricidad mayor o menor, el ángulo de ataque será demasiado grande o demasiado pequeño, por lo que las palas no crearán la fuerza de frenado necesaria. Las palas de la hélice están hechas de metal delgado (Fig. 8), y el rodillo delantero, sobre el que se dobla el metal, tiene el doble de grosor que el eje de la pala.
En la descripción de este modelo no se dan recomendaciones en cuanto al número de palas, su tamaño y forma, por lo que es mejor referirse a los cálculos de hélices reales. Para simplificar el modelo, es mejor tomar el número de palas igual a 4, ya que para las hélices reales el número de palas varía de 4 a 8. La longitud de la pala está determinada por el tamaño del diámetro del disco de la hélice (alrededor de 0,7 de este diámetro), y el ancho de la hoja se toma dentro de 0,3 de su longitud. Este ancho se toma en la parte más alta de la hoja, ya que la forma de la hoja se toma como media elipse con semiejes iguales a la longitud de la hoja y la mitad de su ancho mayor (ancho en la raíz). El valor del punto final de las hélices T se expresa mediante la fórmula: V = F*D2*n2, donde: F es el área total de las palas, D es el diámetro del rotor de la hélice, n es el número de revoluciones de la hélice De esto se puede ver que es más ventajoso tomar el mayor diámetro posible del rotor, ya que con su aumento también aumenta el área de las palas. Por ejemplo, en el remolcador que se muestra en la Figura 4, el diámetro del rotor de la hélice es casi la mitad del ancho del remolcador. En el círculo técnico, podrá hacer modelos del mover con ajuste de control total, similar al que se usa en los motores reales.
En tal modelo (Fig. 9), para mover el pasador 19 a una posición por encima del centro del motor (es decir, para que las palas no se detengan y el barco se detenga) o para mover a alguna posición intermedia entre el extremo y central (para cambiar el ángulo de ataque de las palas y la magnitud de la parada), el eje de dirección 15 también se hace tubular y se pasa a través de él un eje de ajuste 23, en cuyo extremo superior se encuentra una rueda helicoidal 24 montado, accionado por un segundo pequeño motor eléctrico 25 utilizando un tornillo sin fin 26 (Fig. 10). En el extremo inferior del eje de ajuste 23, se adjunta un soporte 28, en el que el pasador excéntrico 19 se mueve con la ayuda de la corredera 29. El excéntrico 18 está hecho de material compuesto. El eje de dirección 15 gira la excéntrica junto con el soporte 28, y cuando se gira el eje de ajuste 23, la excéntrica 18a comienza a girar y mueve la corredera 29 con el pasador 19 a lo largo del soporte 28, colocándolo en la posición deseada (Fig. 11, 1-4). Para simplificar, la excéntrica 18 se puede hacer no compuesta, sino en forma de horquilla (Fig. 11, 5).
Debido al hecho de que el dedo 19 también debe moverse a lo largo de las varillas 20, estas varillas están hechas en forma de horquillas (Fig. 12).
El modelo de embarcación con hélice de paletas debe tener control por software o radiocontrol, ya que de lo contrario será imposible identificar todas las cualidades de una hélice de paletas sobre la marcha. Trate de construir un modelo de un barco con una hélice de paletas en su círculo y escriba a los editores lo que obtuvo de él. Autor: N. Grigoriev
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