Hélices CLT - Diseño
DISEÑO
Los ingenieros navales de la compañía han desarrollado sus propios procedimientos teóricos para diseñar cualquier tipo de hélice. Estos procedimientos han sido respaldados por más de 500 experiencias a plena escala y los fundamentos teóricos están contenidos en el libro titulado "Detailed design of ship propellers" cuyos autores son G.P. Gómez and J.G. Adalid publicado por el FEIN.
Se pueden diseñar las siguientes soluciones propulsivas:
- Hélices convencionales
- Hélices CLT
- Hélices convencionales o CLT en tobera
- Hélices contrarrotativas (convencionales o CLT)
- Hélices en tandem (convencionales o CLT)
Las palas de la hélice de las distintas alternativas se pueden diseñar en versión de paso fijo o de paso controlable.
El concepto CLT es factible para cualquier tipo de dispositivos Pod.
Los diseños de hélices CLT han sido aprobados por la mayoría de las Sociedades de Clasificación (LRS, ABS, BV, DNV, RINA, GL, etc.).
Antes de realizar un diseño detallado de hélice CLT o de cualquier otro tipo de hélice se debe de realizar un procedimiento de optimización para modelizar el comportamiento del buque. SISTEMAR realiza este tipo de cálculos de forma gratuita para el cliente en el caso de las hélices CLT y en cada caso hace una evaluación del ahorro de combustible que se puede obtener con la hélice CLT en comparación con una hélice convencional alternativa.
ENSAYOS DE MODELO CON HELICES CLT
Los ensayos con modelos con hélices CLT se realizan del mismo modo que con las hélices convencionales. La diferencia entre ambos tipos de hélice se encuentra en la extrapolación de los resultados obtenidos en el ensayo de propulsor aislado porque en el caso de las hélices CLT no solo hay que tener en cuenta los efectos de escala en las fuerzas viscosas sobre las placas de cierre sino que también aparecen efectos de escala en las fuerzas de sustentación sobre las palas. Estos efectos de escala especiales tienen que ser considerados al definir los parámetros del ensayo de cavitación.
Se ha desarrollado un procedimiento de extrapolación completo para las hélices CLT, que tiene en cuenta los severos efectos de escala sobre los coeficientes CL y CD de las secciones anulares de las palas de una hélice CLT, introduciendo en el procedimiento de extrapolación de la ITTC’78 unas correcciones especiales en la transformación de las curvas de aguas libres de la hélice CLT de campo modelo a campo buque.
La validación de este procedimiento de extrapolación se ha completado mediante la realización de un proyecto de I+D de dos años de duración realizado por SISTEMAR con ASTILLEROS ESPAÑOLES, S.A. (hoy en día NAVANTIA) y EL PARDO MODEL BASIN (CEHIPAR).
También se ha desarrollado un nuevo proyecto de I+D con IZAR (hoy en día NAVANTIA) y CEHIPAR para poner al día un procedimiento para realizar ensayos de cavitación con modelos de hélices CLT.
Se ha comprobado dentro del marco de este proyecto que la depresión aguas arriba de la hélice CLT es mayor en el campo del modelo que a plena escala y por lo tanto no es aceptable determinar los parámetros para los ensayos de cavitación de un modelo de hélice CLT siguiendo el procedimiento tradicional porque entonces la hélice opera bajo condiciones irreales y pesimistas durante los ensayos de cavitación.
Como consecuencia de este proyecto de I+D, se ha desarrollado un nuevo procedimiento para ensayos de cavitación con hélices CLT.
Ambos proyectos de I+D mencionados anteriormente han sido respaldados por el Ministerio de Innovación y Tecnología Español.
NUEVOS DESARROLLOS
Las teorías tradicionales para el diseño de hélices y los métodos de extrapolación de los resultados de los ensayos de modelo no son válidos para hélices con carga en los extremos de las palas. Esta es la razón por la cual los expertos de SISTEMAR han hecho considerables esfuerzos para desarrollar sus fundamentos teóricos y sus procedimientos para este tipo de hélices desde 1976, cuando fue propuesta por D. Gonzalo Pérez Gómez la tesis de que una hélice con carga positiva en los extremos de la pala tendría mayor rendimiento que las hélices convencionales.
Como un paso más dentro del desarrollo de este tipo de hélices, SISTEMAR ha desarrollado un nuevo tipo de línea media para las secciones anulares de la pala. Esta línea media reduce la depresión en la cara de succión de las palas de la hélice y aumenta la sobrepresión en la cara de presión, obteniéndose así una hélice con mayor rendimiento y con un comportamiento en cavitación mucho mejor.
Estas mejoras de las nuevas líneas medias han sido ratificadas por los resultados de los ensayos de modelo realizados para un mismo buque con tres alternativas diferentes de líneas medias.
Se está avanzando actualmente en la utilización de cálculos numéricos tipo RANS y también en métodos de paneles para el análisis del comportamiento de hélices CLT.