Calculo helice

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Diseño de la Hélice

Los problemas de diseño de hélice se encaran de la siguiente manera:

1- Diseño preliminar

a) Dada la velocidad de diseño del buque, el correspondiente EHP y el diámetro de la hélice, determinar el paso de la hélice y las rpm para la mejor eficiencia.
b) Dada la velocidad de diseño del buque, el correspondiente EHP y las rpm de la maquina, determinar el paso de lahélice y el diámetro para la mejor eficiencia.

2- Diseño final

Dada la curva de EHP en función de la velocidad del buque, el diámetro de la hélice, las rpm y la potencia entregada a la maquina para las rpm de diseño (SHP), determinar el paso de la hélice, la eficiencia y la velocidad del buque obtenidos bajo las condiciones dadas.

Diseño preliminar (Parte A)

Datos

Potencia efectiva deRemolque (EHP) 2368,8 HP
Velocidad de Servicio 16 nudos
Diámetro Hélice = 60% del calado 13,2 pies
Numero de palas 4
Relación entre el ancho medio y diámetro de la Hélice (MWR) 0,25
Factor de estela (w) 0,2875
Coeficiente de deducción de empuje (t) 0,1725

Observaciones de la tabla de datos:

Diámetro hélice:
Se debe tener en cuenta que en general tenemos el diámetro de la hélice enmetros. Por consiguiente se debe pasar a pies teniendo en cuenta que 1 pie = 0,3048 metros

Factor estela:
Es un factor que mide la velocidad real del agua que llega a la hélice, en relación a la velocidad de avance del buque.
Este puede calcularse según la siguiente expresión.



= es la velocidad del buque
= es la velocidad de avance del fluido respecto de la hélice. También se conocecomo velocidad de estela
En la fase de proyecto el coeficiente de estela puede calcularse mediante las siguientes expresiones

(Para buques de una hélice)
(Para buques de dos hélices)

Calculo del factor de estela para nuestro buque:






Coeficiente de deducción de empuje:

Es un factor que mide la resistencia al avance del casco, producido por la acción de la hélicetrabajando en la popa del buque.
Esta puede calcularse según la siguiente expresión:


= Empuje producido por la hélice.
= Resistencia al avance del casco.

En la fase de proyecto este coeficiente puede calcularse mediante las siguientes expresiones según Taylor

(Para buques de 1 hélice)
(Para buques de dos hélices)

Calculo del coeficiente de deducción de empuje para nuestro buque:Diseño preliminar (Parte A)

Calculo del Ktd (coeficiente específico de empuje a diámetro constante)









Calculo Kt






0,6 0,36 0,163483007
0,7 0,49 0,222518538
0,8 0,64 0,290636458
0,9 0,81 0,367836767


Con los pares de valores J y Kt que se marcan en el grafico, trazamos la parábola y encontramos que la curva dibujadaintercepta a la línea “emax para Ktd cte” y obtenemos:




Eficiencia = 0,66
P/D (relación paso diámetro) = 0,98


































































Luego con J obtenemos las Rpm despejando de la siguiente formula










Calculo del Paso:







pies

Diseñopreliminar (Parte B)

En este caso invertimos el problema tenemos como dato las rpm y calculamos un nuevo diámetro para la mejor eficiencia que generalmente es un poco mas grande

Calculo Ktn (coeficiente específico de empuje a rpm constantes)














Calculo del Kt





0,6 0,1296 0,127260438
0,7 0,2401 0,235765673
0,8 0,4096 0,402205829
0,9 0,6561 0,644255968Con los pares de los valores de J y Kt que se marcan en el grafico, trazamos la curva y encontramos con la intersección de esta y la línea “emax para Ktn const” obteniendo los siguientes datos:





Eficiencia: 0,657

















































































Calculo...
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