Qual é a diferença entre um parafuso e uma hélice em um submarino?

Não obstante a terminologia, trata-se de dinâmica dos fluidos.

A hélice mais moderna (que é coloquialmente chamada de parafuso) foi projetada para otimizar melhor a distribuição de carga. Bem, existem muitos fatores [como cavitação mencionados em outras respostas], mas vamos mantê-lo simples.

Como pano de fundo, por que caminhões grandes têm muitas rodas? Mais uma vez, carregue a distribuição. É mais eficiente (e seguro) distribuir a carga.

A hélice ideal teria infinitas pás, mas isso não é possível devido a restrições estruturais, de massa e outras. À medida que melhores materiais e técnicas de construção são desenvolvidas, o número de lâminas aumenta. Como o a400m:

Eu mencionei que o ar é um fluido? Bem, praticamente. Assim, você notará tendências semelhantes com o design moderno de hélices de aeronaves, de quadcopters a aviões de carga.

Você também notará a torção da “cimitarra” nas lâminas no design de “parafuso”. Isso, novamente, tem a ver com a otimização da carga em toda a extensão da hélice. A ponta da asa da hélice (na borda) está se movendo muito mais rápido que a parte da pá no centro. Isso ocorre devido à física, uma vez que a rotação é constante na lâmina, a borda deve se mover mais rapidamente para acompanhar o meio (mesma razão pela qual os velocistas em torno de uma pista têm diferentes posições do bloco inicial). Portanto, essa torção da cimitarra é feita para que a quantidade de ar sendo movida no centro seja semelhante à quantidade de ar sendo movida na ponta.

Há muitas outras coisas divertidas para aprender, como entropia, o cubo de energia necessário para o diâmetro da lâmina e muito mais! Se você realmente quiser mergulhar, um bom livro como este ou este ou mesmo uma tese que envolva fortemente o design de hélices, assim, o levará à proverbial toca do coelho.

Não obstante a terminologia, trata-se de dinâmica dos fluidos.

A hélice mais moderna (que é coloquialmente chamada de parafuso) foi projetada para otimizar melhor a distribuição de carga. Bem, existem muitos fatores [como cavitação mencionados em outras respostas], mas vamos mantê-lo simples.

Como pano de fundo, por que caminhões grandes têm muitas rodas? Mais uma vez, carregue a distribuição. É mais eficiente (e seguro) distribuir a carga.

A hélice ideal teria infinitas pás, mas isso não é possível devido a restrições estruturais, de massa e outras. À medida que melhores materiais e técnicas de construção são desenvolvidas, o número de lâminas aumenta. Como o a400m:

Eu mencionei que o ar é um fluido? Bem, praticamente. Assim, você notará tendências semelhantes com o design moderno de hélices de aeronaves, de quadcopters a aviões de carga.

Você também notará a torção da “cimitarra” nas lâminas no design de “parafuso”. Isso, novamente, tem a ver com a otimização da carga em toda a extensão da hélice. A ponta da asa da hélice (na borda) está se movendo muito mais rápido que a parte da pá no centro. Isso ocorre devido à física, uma vez que a rotação é constante na lâmina, a borda deve se mover mais rapidamente para acompanhar o meio (mesma razão pela qual os velocistas em torno de uma pista têm diferentes posições do bloco inicial). Portanto, essa torção da cimitarra é feita para que a quantidade de ar sendo movida no centro seja semelhante à quantidade de ar sendo movida na ponta.

Há muitas outras coisas divertidas para aprender, como entropia, o cubo de energia necessário para o diâmetro da lâmina e muito mais! Se você realmente quiser mergulhar, um bom livro como este ou este ou mesmo uma tese que envolva fortemente o design de hélices, assim, o levará à proverbial toca do coelho.

Não obstante a terminologia, trata-se de dinâmica dos fluidos.

A hélice mais moderna (que é coloquialmente chamada de parafuso) foi projetada para otimizar melhor a distribuição de carga. Bem, existem muitos fatores [como cavitação mencionados em outras respostas], mas vamos mantê-lo simples.

Como pano de fundo, por que caminhões grandes têm muitas rodas? Mais uma vez, carregue a distribuição. É mais eficiente (e seguro) distribuir a carga.

A hélice ideal teria infinitas pás, mas isso não é possível devido a restrições estruturais, de massa e outras. À medida que melhores materiais e técnicas de construção são desenvolvidas, o número de lâminas aumenta. Como o a400m:

Eu mencionei que o ar é um fluido? Bem, praticamente. Assim, você notará tendências semelhantes com o design moderno de hélices de aeronaves, de quadcopters a aviões de carga.

Você também notará a torção da “cimitarra” nas lâminas no design de “parafuso”. Isso, novamente, tem a ver com a otimização da carga em toda a extensão da hélice. A ponta da asa da hélice (na borda) está se movendo muito mais rápido que a parte da pá no centro. Isso ocorre devido à física, uma vez que a rotação é constante na lâmina, a borda deve se mover mais rapidamente para acompanhar o meio (mesma razão pela qual os velocistas em torno de uma pista têm diferentes posições do bloco inicial). Portanto, essa torção da cimitarra é feita para que a quantidade de ar sendo movida no centro seja semelhante à quantidade de ar sendo movida na ponta.

Há muitas outras coisas divertidas para aprender, como entropia, o cubo de energia necessário para o diâmetro da lâmina e muito mais! Se você realmente quiser mergulhar, um bom livro como este ou este ou mesmo uma tese que envolva fortemente o design de hélices, assim, o levará à proverbial toca do coelho.

Na marinha, a hélice é o parafuso. Caramba, mesmo na transportadora que chamamos aqueles animais de 30 toneladas de parafusos. (Curiosamente, nunca nos referimos às hélices de nossas aeronaves como parafusos.) Oficialmente, as hélices modernas são corretamente chamadas de "hélices de parafuso". Antes do desenvolvimento de hélices de parafuso, as rodas de pás eram de uso comum. A primeira demonstração prática da hélice helicoidal de parafuso foi no início dos anos 1800. [1]

O primeiro navio da marinha encomendado com uma hélice de parafuso, foi o USS Princeton, em 1841. A hélice de parafuso subaquática era menos vulnerável a danos de batalha.

A ação da hélice que passa pela água é semelhante à imagem mental do giro de um parafuso, que "impulsiona" o parafuso através de seu meio. Isso é ilustrado adequadamente considerando um parafuso de Arquimedes.

Sua verdadeira pergunta é ... por que as hélices submarinas mais antigas e mais novas parecem diferentes?

A resposta é ... física e tecnologia.

O design de uma hélice submarina é crítico. Ele não deve apenas converter o poder em movimento de maneira eficiente, mas também silenciosamente.

Por sua vez, as pás da hélice têm regiões de pressão positiva nas superfícies dianteiras e pressão negativa nas superfícies traseiras. A cavitação ocorre quando a pressão negativa é grande o suficiente para criar bolhas de gás. A implosão dessas bolhas gera ruído e também causa danos às superfícies da lâmina.

A física para projetar uma hélice eficiente e silenciosa (e suas pás) é bastante direta. Os EUA provavelmente haviam introduzido os novos designs em seus submarinos já nos anos 60. Os projetos das hélices foram classificados. Os esforços para manter os projetos em segredo incluíam encobrir as hélices enquanto em doca seca; remover as hélices durante a revisão; e proibindo câmeras em bases submarinas.

A introdução da tecnologia necessária para produzir essas hélices é mais interessante.

A fabricação moderna de hélices requer fundição de precisão, seguida de usinagem assistida por computador. [2] Muitos países, incluindo a União Soviética, não possuíam essas capacidades. Infelizmente, isso mudou:

Em meados da década de 1980, a empresa japonesa Toshiba vendeu máquinas de moagem de hélice aos soviéticos por meio da empresa norueguesa Kongsberg; essa e outras informações submarinas fornecidas pelo anel de espionagem Walker resultaram em submarinos soviéticos significativamente mais silenciosos no final da década. [3]

A classe Akula soviética foi a primeira a incorporar a nova tecnologia e resultou em uma redução significativa de ruído.

Anedota

Durante os anos 80, a Marinha dos EUA continuou muito interessada no progresso da introdução das novas tecnologias de hélices.

Antes de uma visita a uma das bases submarinas de nossos aliados, fui solicitado a observar e anotar qualquer coisa de interesse - e particularmente quaisquer hélices submarinas. No entanto, nosso aliado tinha a mesma atenção à segurança - o único submarino que observei fora da água teve sua hélice encoberta.

Notas de rodapé

[1] Hélices de parafuso

[2] http: // Hélices Marítimas e Pro ...

[3] A domesticação do parafuso (página 2)