Funzionamento ed effetti dell'elica


L'elica è una macchina in grado di trasformare la potenza di un albero rotante in azione di propulsione. Il suo utilizzo in campo nautico risale solo alla fine del '700.

I parametri che caratterizzano un'elica sono parecchi ma quelli fondamentali sono i seguenti:

  • passo: distanza percorsa da un'elica in un giro. Le eliche si possono suddividere in eliche a passo costante (pale fisse) e a passo variabile (pale orientabili), se è possibile variare la geometria della stessa elica tramite degli accorgimenti meccanici.
    È possibile distinguere tra un passo teorico e un passo effettivo: il fluido in cui l'elica è immersa si muove con essa e l'elica non riesce ad avanzare esattamente del passo teorico ma rimane un po' indietro. La differenza tra questi due passi è il regresso
    Passo teorico, passo effettivo e regresso

  • velocità di rotazione: è la velocità di rotazione attorno al mozzo. In campo navale, la velocità di rotazione è limitata dall'effetto di cavitazione, che provoca un decadimento delle prestazioni oltre che un rapido deterioramento delle pale.
  • angolo di calettamento: angolo di attacco della pala sul mozzo.
  • corda: è l'ampiezza della pala.
  • verso dell'elica: le eliche si dividono in eliche destrorse ed eliche sinistrorse. Questa sua caratteristica determina un effetto molto importante di cui bisogna sempre tener presente durante le manovre e in navigazione: l'effetto evolutivo.
    Le loro caratteristiche vengono analizzate di seguito.

Elica destrorsa

L'elica destrorsa, vista dalla poppa di un'imbarcazione, ruota in senso orario nella marcia in avanti e in senso antiorario nella marcia indietro.

Esempio di elica destrorsa
Esempio di elica destrorsa
Movimento di un'elica destrorsa vista di fronte
Movimento dell'elica destrorsa in marcia avanti

L'effetto evolutivo di un'elica è il movimento che essa imprime alla poppa in seguito alla sua rotazione e al suo attrito col fluido.
Per comprendere più facilmente, consideriamo una palla che rotola:

Effetto evolutivo elica destrorsa in marcia avanti
Se la palla rotola in senso orario rispetto a noi che la guardiamo, si muove verso destra.
Effetto evolutivo elica destrorsa in marcia indietro
Viceversa, se rotola in senso antiorario, si muove verso sinistra.

È esattamente quello che succede alla nostra poppa sotto l'effetto dell'elica. In base alla sua rotazione, la poppa si sposterà a dritta o a sinistra e, conseguentemente, la prua dell'imbarcazione si comporterà all'opposto.

Ovviamente, l'effetto evolutivo sarà più evidente allo spunto, quando, cioè, la barca è ferma e l'effetto del timone nel controllo della stessa è trascurabile.

Effetto evolutivo elica destrorsa in marcia avanti
Elica destrorsa in marcia avanti
Effetto evolutivo elica destrorsa in marcia indietro
Elica destrorsa in marcia indietro

Elica sinistrorsa

L'elica sinistrorsa, vista dalla poppa di un'imbarcazione, ruota in senso antiorario nella marcia in avanti e in senso orario nella marcia indietro.

Esempio di elica sinistrorsa
Esempio di elica sinistrorsa
Movimento di un'elica sinistrorsa vista di fronte
Movimento dell'elica sinistrorsa in marcia avanti

Per l'elica sinistrorsa, il comportamento dell'imbarcazione dovuto all'effetto evolutivo è opposto rispetto all'elica destrorsa.

Effetto evolutivo elica sinistrorsa in marcia avanti
Elica sinistrorsa in marcia avanti
Effetto evolutivo elica sinistrorsa in marcia indietro
Elica sinistrorsa in marcia indietro

Imbarcazioni bi-elica

Per compensare l'effetto evolutivo, nelle imbarcazioni che montano più eliche queste ultime ruotano in sensi opposti: in particolare, quella a dritta sarà un'elica destrorsa mentre quella a sinistra sarà sinistrorsa.

Compensazione dell'effetto evolutivo in imbarcazioni a più eliche

Eliche abbattibili

Un particolare tipo di elica è quella a pale abbattibili che permette la chiusura delle pale quando non è in movimento in modo da ridurre le perdite di prestazioni dell'imbarcazione dovute all'attrito fluido.

Elica a pale abbattibili
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