Hélice Voith Schneider

La hélice Voith Schneider (VSP) es un sistema de propulsión marina especializado fabricado por el Grupo Voith , basado en un diseño de ciclorrotor . Es altamente maniobrable, capaz de cambiar la dirección de su empuje casi instantáneamente. Se utiliza ampliamente en remolcadores y transbordadores . El sistema de propulsión Voith Schneider fue inventado por Ernst Schneider y ha sido desarrollado y producido por Voith en Heidenheim an der Brenz y St. Pölten desde 1926.

Desde una placa circular que gira alrededor de un eje vertical, una serie circular de palas verticales (con forma de hidroalas ) sobresalen de la parte inferior del barco. Cada pala puede girar sobre su propio eje vertical. El mecanismo interno modifica el ángulo de ataque de las palas en sincronía con la rotación de la placa, de modo que cada pala puede proporcionar empuje en cualquier dirección.

A diferencia del propulsor azimutal (donde una hélice convencional gira sobre su eje vertical para dirigir su empuje, permitiendo que una embarcación dirija sin timón), el sistema de propulsión Voith-Schneider solo requiere cambiar la orientación de las palas verticales. En el ámbito marítimo, esto proporciona una propulsión que puede dirigirse en cualquier dirección, eliminando así la necesidad de un timón . Es altamente eficiente y permite un cambio de dirección casi instantáneo . Estos sistemas de propulsión son cada vez más comunes en embarcaciones de trabajo, como barcos contra incendios y remolcadores, donde se requiere una maniobrabilidad extrema.

Los propulsores azimutales (y las toberas Kort ) presentan ventajas y desventajas en comparación con los propulsores cicloidales . El propulsor azimutal es menos eficiente y más lento en maniobrar, pero probablemente resulte más económico a corto plazo. Los costos del ciclo de vida favorecen la solución Voith, algo que se refleja en el valor residual de un tractor de agua Voith. La elección se basa en los requisitos de rendimiento previstos. En lugar de una tobera Kort, los VSP suelen equiparse con una placa de empuje o protector de hélice que actúa como tobera a baja velocidad, protege el VSP contra el encallamiento y proporciona otro punto de bloqueo durante el dique seco.

Una baja firma acústica favorece el uso del dispositivo en dragaminas al minimizar la cavitación (que suele producirse en las puntas de las hélices axiales), ya que el rotor no necesita girar tan rápido para un empuje determinado. La firma acústica submarina del buque de posicionamiento dinámico MV North Sea Giant (IMO: 9524073, MMSI: 248039000) fue medida por el Centro Internacional de Tecnología Insular (ICIT) durante la instalación de un monopilote de cimentación para el dispositivo de energía mareomotriz Voith en Fall of Warness , Orkney (Ref. Beharie y Side, 2011).

Los VSP se ofrecen con un rango de potencia de entrada de 160  kW a 3900  kW ^{[ 1 ].}

• Funcionamiento de una hélice Voith Schneider
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  Fuerzas de sustentación impartidas al VSP desde el cuerpo de agua.
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  Trayectoria de una hoja en el agua

La hélice Voith Schneider fue originalmente un diseño para una turbina hidroeléctrica . ^{[ 2 ]} Su inventor austriaco, Ernst Schneider, tuvo un encuentro casual en un tren con un gerente de la fábrica de St. Pölten , filial de Voith ; esto llevó a que los ingenieros de Voith investigaran la turbina, quienes descubrieron que, si bien no era más eficiente que otras turbinas hidráulicas, el diseño de Schneider funcionaba bien como bomba al invertir el flujo a través del dispositivo. Al cambiar la orientación de las palas verticales, se podía hacer que funcionara como una combinación de hélice y timón .

En 1928 se instaló un prototipo en una lancha motora de 60 hp llamada Torqueo (en latín: yo giro ) y se realizaron pruebas en el lago Constanza . ^{[ 3 ]} Varios dragaminas alemanes ( barcos R ) fueron equipados con VSP; el primero de ellos fue el R8, construido en 1929 por Lürssen . Para 1931, se estaban instalando VSP en nuevos buques en el lago Constanza operados por los Ferrocarriles Estatales Alemanes . El primer barco de este tipo en usar la hélice Voith Schneider fue el barco de excursión Kempten . Dos dragaminas alemanes de clase M tipo 1935, M-1 y M-2, fueron equipados con VSP.

El primer barco británico en utilizar hélices Voith Schneider fue el ferry de doble proa MV Lymington , que operaba en la Isla de Wight y fue botado en 1938. A finales de la década de 1930, unos 80 barcos ya contaban con hélices Voith Schneider, entre ellos el portaaviones alemán Graf Zeppelin , que quedó incompleto en 1938 (con dos unidades auxiliares en la proa), y el buque japonés tendecables submarinos Toyo-maru (también de 1938).

Tres buques ( John Burns , Ernest Bevin y James Newman ) que prestaron servicio en el ferry de Woolwich hasta 2018 contaban con sistemas de propulsión Voith-Schneider. Fueron construidos en 1963 por la Caledon Shipbuilding & Engineering Company de Dundee y disponían de un VSP en la proa y un segundo en la popa para una maniobrabilidad excepcional. El Tay Ferries Scotscraig , construido por Caledon en la década de 1950, también utilizaba VSP. Era esencialmente una copia de reemplazo del anterior ferry Abercraig , construido por el astillero Fleming and Ferguson Paisley para los cruces del puerto de Dundee y botado en 1938. El "Abercraig" también contaba con VSP. ^{[ 4 ]}

La Armada de los Estados Unidos construyó doce cazaminas costeros de la clase Osprey equipados con VSP en la década de 1990. ^{[ 5 ]} Estos buques han sido dados de baja, seis fueron vendidos a armadas extranjeras y seis fueron vendidos "únicamente para fines de desmantelamiento". ^{[ 6 ]} La Armada francesa opera dieciséis remolcadores del tipo RPC12 , que pueden proporcionar una fuerza de tracción de 12 toneladas gracias a dos hélices Voith Schneider. ^{[ 7 ]}

El mismo dispositivo, montado sobre un eje horizontal en lugar de uno vertical, se ha utilizado para proporcionar sustentación y propulsión en algunos aviones experimentales, conocidos como " ciclogiros ". Ninguno de ellos tuvo mucho éxito. ^{[ 8 ]} Más recientemente, también se ha propuesto como alternativa a los rotores para aplicaciones de drones. ^{[ 9 ]}

• Azipod – Propulsor azimutal de accionamiento eléctrico 
• Cicloide : curva descrita por un punto en un círculo rodante. 
• Ciclotor – Sistema de propulsión marina de eje perpendicular 
• Posicionamiento dinámico : sistemas automáticos de mantenimiento de posición y rumbo para buques. 
• HMS Challenger 

• Sitio web de Voith Turbo Marine
• "Hélice Voith Schneider (VSP)" . voith.com . Voith . Consultado el 28 de marzo de 2024 .