ELICHE

Propulsori Gli organi di propulsione per le imbarcazioni a motore possono essere essenzialmente due: l'idrogetto e l'elica. In questo CD esamineremo esclusivamente il secondo, essendo di gran lunga quello più adoperato. L'elica, in uno scafo a propulsione meccanica e in uno scafo a vela con motore ausiliario, è l'organo di propulsione, quello che imprime allo scafo la forza e lo fa avanzare o retrocedere. L'elica è costituita da una parte centrale, cilindrica, detta mozzo, a questo pezzo sono unite le pale, che sono delle superfici piane, più o meno sagomate e che costituiscono la parte "attiva" dell'elica, quella parte che genera la spinta che fa muovere lo scafo. Il numero delle pale può variare da due fino a cinque, così come può variare la loro forma e la loro inclinazione rispetto all'asse del mozzo. A seconda del senso di rotazione dell'elica nella marcia avanti si distinguono eliche destrorse (se la rotazione avviene in senso orario) ed eliche sinistrorse (con rotazione in senso antiorario); dal momento che è piuttosto scomodo guardare il senso di rotazione dell'elica quando questa è in marcia avanti, per riconoscere un'elica destrorsa da una sinistrorsa è sufficiente quardarle dall'alto, nella posizione indicata dalla figura 1 (ad elica ferma) e controllare l'inclinazione delle pale. Le eliche destrorse hanno le pale inclinate verso l'alto, da sinistra verso destra, mentre quelle sinistrorse hanno le pale inclinate verso l'alto e da destra verso sinistra.

D = Elica destrorsa

S = Elica sinistrorsa

Parti dell'elica In una pala distinguiamo: la punta della pala (P), che è la parte della pala più distante dal mozzo (M); questa parte separa il bordo d'attacco (A), che è la parte della pala che per prima taglia l'acqua nella normale rotazione in marcia avanti, dal bordo d'uscita (U), che è la parte dell'elica dal quale l'acqua lascia la pala. Distinguiamo ancora nella pala la faccia attiva (F), che è la superficie della pala rivolta verso il mare, mentre l'altra faccia, quella rivolta verso l'imbarcazione, è detta faccia posteriore o dorso (D).

A = Bordo d'attacco D = Dorso F = faccia attiva M = Mozzo P = Punta della pala R = Raggio dell'elica U = Bordo d'uscita

Elementi geometrici dell'elica L'elica si comporta, in semplice analisi, come si comporterebbe una vite che si avvita; ad ogni giro di vite, impresso con il cacciavite, questa avanza, nella sostanza in cui è inserita, di una quantità uguale al proprio passo. La distanza orizzontale, che la punta della vite percorre per effetto di un giro completo, è chiamata passo. L'elica si comporta in modo del tutto analogo ed avanzerebbe anch'essa di una quantità uguale al passo se, anzichè muoversi in un mezzo cedevole come l'acqua, potesse muoversi in un mezzo solido come, appunto, la vite nel legno; la differenza tra avanzo teorico e avanzo reale è chiamata regresso. È ovvio che il passo varia con il variare dell'inclinazione delle pale. Il diametro dell'elica corrisponde al diametro della circonferenza circoscritta alla stessa elica; cioè è il doppio della distanza compresa tra il centro del mozzo e la punta della pala. Viene detto velocità dell'elica il prodotto del passo per il numero di giri compiuti nella unità di tempo; mentre viene definita regresso la differenza tra la velocità teorica dell'elica e la velocità dell'imbarcazione. In realtà il discorso è leggermente più complesso e la sua conoscenza non è certamente necessaria per gli scopi che ci stiamo prefiggendo.

G = Angolo di attacco    A = Passo reale B = Passo teorico    M = Avanzo reale D = Avanzo teorico    R = Regresso

Vari tipi di elica In commercio vi sono diversi tipi di elica, alcuni di questi si differenziano, semplicemente, per il particolare profilo e forma delle pale, altre perché provviste di particolari meccanismi che ne fanno variare la geometria; si hanno così, ad esempio: le eliche antialghe, aventi le pale con profilo particolare, molto taglienti ed adatte alla navigazione in acque basse e in cui vi è molta vegetazione, come ad esempio in taluni bacini di acque interne; le eliche supercavitanti, anch'esse con pale dal profilo particolare, adatte per imbarcazioni veloci; le eliche a pale abbattibili, generalmente a due pale, caratterizzate per avere le due pale che possono essere abbattute una sull'altra (somigliando da chiuse al becco di un papero), particolarmente utili a bordo delle imbarcazioni a vela, per ridurre l'attrito; le eliche a passo variabile, hanno le pale incernierate al mozzo e possono ruotare, modificando la loro incidenza sull'acqua, variando in tal modo il loro rendimento. Queste possono disporre le pale a "bandiera" per diminuire al massimo la resistenza all'avanzamento quando si procede a vela. Consentono inoltre, con la rotazione delle pale di 180° di ottenere la massima efficacia nella retromarcia; le eliche controrotanti, nate per migliorare il rendimento spesso due eliche possono essere sistemate, una dietro l'altra su assi concentrici ed aventi senso di rotazione opposto.

Il problema della cavitazione dell'elica Come sappiamo l'acqua bolle, alla normale pressione atmosferica, alla temperatura di 100°. Può però bollire anche a temperatura ambiente, se la pressione atmosferica si abbassa in maniera sensibile. Il movimento delle pale dell'elica nell'acqua, crea, sulla suo dorso, una depressione. Quando questa depressione, raggiunge valori sufficientemente bassi e l'acqua ha una certa della temperatura, questa bolle. Diminuendo la velocità di rotazione dell'elica, la pressione aumenta e la bollitura cessa. Le bolle che si originano quando l'acqua bolle migrano in zone con pressione maggiore e si "disfano", ricondensandosi in licquido. Questo disfacimento libera energia che erode le pale generando quella che viene comunemente chiamata "bruciatura da cavitazione" e costituisce una vera e propria erosione del metallo. Questa erosione si presenta generalmente sul dorso delle pale, verso il bordo d'uscita.

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