Aula 6 Análise de Propulsores

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ANÁLISE DE PROPULSORES
PNV3210 
INTRODUÇÃO À ENGENHARIA NAVAL
Prof. Marcos Pinto
Passo e diâmetro
avanço
rotação
trajetória da pá
Da figura, vem que:
β: ângulo da pá
β= arctg(P/πD)
Va
Va= velocidade da água
ω.D/2
ω.D/2= velocidade da seção
θ
θ= arctg(2Va/ω.D)
β
α
α = β – θ
α: ângulo de ataque
Ângulos
ω
Ao acelerar o motor:
ω.D/2
Va
θ
Diminui θ
Forças atuantes
θ
L
D
Forças:
T = Lcosθ – Dsenθ
Q = Lsenθ + Dcosθ
Mas:
L= (1/2)ρv²CL
D = (1/2)ρv²C
Eficiência
α
4°
η= CL/CD
CD
CL
30°
-
Geralmente, trabalha-se com T e Q adimensionais, por isso:
KT=T/ρn²D4
KQ=Q/n²D5
 
Com n=ω/2π : rotação do hélice
Dois hélices são semelhantes se possuem os seguintes atributos próximos:
D/P ;(P: passo)
AE/A : área estendida / área total
N° de pás
Coeficiente de avanço
Coeficinete de avanço: J
J = Va/nD = Va/2πωD
Mas: θ = arctg(2Va/ω.D)
Portanto:
θ = arctg(J/π)
 
Então: ↑J ↑θ ↓α
O motor é eficiente numa determinada rotação;
O hélice é eficiente numa determinada rotação e velocidade
Ensaio de água aberta: medir Va, Q e T, para rotações diferentes do mesmo propulsor
J
η
KQ
KT
A eficiência é diferente em água aberta
Para um dado hélice pode-se encontrar sua curva de torque para achar sua velocidade ideal.
Porém nessa velocidade pode ser que o hélice exija um torque que o motor não é capaz de oferecer, ou ainda que os esforços nas pás sejam muito grandes.
 
Define-se KT(motor)= Tmotor/ρn²D4
KTnavio
T
Q
η
Trabalhando com tração T, se o motor oferecer o torque Q, o primeiro conjunto terá um eficiência η.
Não existe o melhor motor nem o melhor hélice, existe o melhor conjunto para uma dada situação.
Na prática
Quanto maior o propulsor, melhor:
D=75% do calado de projeto
Quanto mais devagar girar, melhor:
n=80, as vezes até 60 rpm.