Hélice toroidal

Una hélice toroidal es un tipo de hélice con forma de anillo , donde cada pala forma un bucle cerrado. Estas hélices son significativamente más silenciosas en rangos de frecuencia audibles , entre 20 Hz y 20 kHz, a la vez que generan un empuje comparable al de las hélices tradicionales. En la práctica, las hélices toroidales reducen la contaminación acústica tanto en la aviación como en el transporte marítimo . ^{[ 1 ]}  

En los siglos posteriores a la invención del tornillo de Arquímedes , los avances en el diseño de hélices dieron lugar a la hélice marina toroidal, descrita entonces como una hélice de "doble pala". Fue inventada a principios de la década de 1890 por Charles Myers de Manchester , afiliado a Fawcett, Preston and Company . ^{[ 2 ]} El diseño se probó con éxito en varios remolcadores de vapor y transbordadores de pasajeros ingleses de la época. ^{[ 3 ]}

En la década de 1930, Friedrich Honerkamp patentó un ventilador toroidal, ^{[ 4 ]} y René Louis Marlet patentó una hélice toroidal para aeronaves. ^{[ 5 ]} La hélice marina fue patentada nuevamente a finales de la década de 1960 por el ingeniero australiano David B. Sugden, afiliado a Robbins Company de Seattle. ^{[ 6 ]} En general, la categoría relevante de la Clasificación Cooperativa de Patentes , B63H1/265 Palas, cada pala constituida por una superficie que encierra un espacio vacío, por ejemplo, formando un bucle cerrado , presenta más de 160 patentes en 120 años en todo el mundo hasta 2024. ^{[ 7 ]}

La tecnología fue adaptada a la dinámica de fluidos en la década de 2010 por Gregory Sharrow con bucles retorcidos en lugar de palas tradicionales. Patentó hélices que abordaban los problemas de la propulsión rotativa mediante la reducción de la cavitación de la punta y los vórtices para aumentar el rendimiento en embarcaciones . ^{[ 8 ]} Sharrow Marine argumentó que los beneficios de un menor consumo de combustible , una mayor eficiencia y una reducción del ruido son aún mayores en el agua. ^{[ 9 ]} Su hélice MX fue reconocida como uno de los "Mejores inventos de 2023" por la revista Time por ser más eficiente y silenciosa que las hélices estándar para embarcaciones. ^{[ 10 ]}

El diseño distribuye los vórtices generados por la hélice a lo largo de toda su superficie, lo que significa que el ruido se distribuye y amortigua más rápidamente sin necesidad de componentes que añadan peso para aumentar la potencia total. ^{[ 9 ]} Presenta similitudes con el ala cerrada , que tiene forma anular y, por lo tanto, distribuye los vórtices generados a lo largo de toda su superficie en lugar de solo en la punta. Esto disminuye la probabilidad de que la hélice giratoria se enganche con objetos o corte superficies. ^{[ 11 ]}

Se ha demostrado que las hélices de drones fabricadas según este principio emiten una frecuencia entre 1 y 5  Hz, que está fuera del espectro audible para los humanos. ^{[ 12 ]}

Las hélices toroidales se utilizan con mayor frecuencia en las industrias aeronáutica y marítima. En drones, se emplean con empujes comparables a los de las hélices de drones multirrotor, y en embarcaciones, con un notable aumento de la eficiencia. Debido a su baja producción de ruido, estas hélices también se han asociado con protocolos de despegue y aterrizaje silenciosos y aeronaves furtivas . También se ha considerado su uso en vehículos aéreos no tripulados como Amazon Prime Air , drones Valkyrie , drones resistentes a colisiones y drones de carga. ^{[ 11 ]}