desenvolvimento precoce edit
o princípio empregado no uso de uma hélice de parafuso é derivado da escultura. Na escultura, uma única lâmina é movida através de um arco, de lado a lado, tendo o cuidado de continuar a apresentar a lâmina à água no ângulo eficaz. A inovação introduzida com a hélice de parafuso foi a extensão desse arco através de mais de 360°, anexando a lâmina a um eixo rotativo. As hélices podem ter uma única lâmina, mas na prática há quase sempre mais de uma para equilibrar as forças envolvidas.
a origem da hélice rosca começa com Arquimedes, que usou um parafuso para levantar água para irrigação e barcos de pesca, tão famosa que ficou conhecida como parafuso de Arquimedes. Foi provavelmente uma aplicação de movimento espiral no espaço (Espirais foram um estudo especial de Arquimedes) para uma roda de água segmentada oca usada para irrigação pelos egípcios durante séculos. Leonardo Da Vinci adotou o princípio de dirigir seu helicóptero teórico, cujos esboços envolveram um grande parafuso de tela.Em 1661, Toogood e Hays propuseram usar parafusos para propulsão a jato de água, embora não como hélice. Robert Hooke, em 1681, projetou uma melancia horizontal que era muito semelhante à hélice do eixo vertical Kirsten-Boeing projetada quase dois séculos e meio depois, em 1928; dois anos depois Hooke modificou o projeto para fornecer energia motriz para os navios através da água. Em 1693, um francês chamado Du Quet inventou uma hélice de parafuso que foi julgada em 1693, mas posteriormente abandonada. Em 1752, a Academie des Sciences em Paris concedeu a Burnelli um prêmio por um projeto de uma roda de hélice. Ao mesmo tempo, o matemático francês Alexis-Jean-Pierre Paucton, sugeriu um sistema de propulsão de água baseado no parafuso Arquimedeano. Em 1771, o inventor de motores a vapor James Watt, em uma carta privada, sugeriu o uso de” remos espirais ” para impulsionar barcos, embora ele não os usou com seus motores a vapor, ou nunca implementar a ideia.
Um dos primeiros prática e aplicada utiliza de uma hélice foi em um submarino apelidado de Tartaruga, que foi projetado em New Haven, Connecticut, em 1775 por Yale aluno e inventor David Bushnell, com a ajuda do relógio maker, gravador, e de bronze foundryman Isaac Doolittle, e com Bushnell, o irmão de Ezra Bushnell e do navio carpinteiro e relógio criador de Phineas Pratt construir o casco em Saybrook, Connecticut. Na noite de 6 de setembro de 1776, o Sargento Ezra Lee pilotou Turtle em um ataque à HMS Eagle no porto de Nova Iorque. Turtle também tem a distinção de ser o primeiro submarino usado em batalha. Bushnell mais tarde descreveu a hélice em outubro de 1787 carta de Thomas Jefferson: “Um remo formada sobre o princípio do parafuso foi fixado na proa do navio de seu eixo entrou no navio e ser transformado de uma maneira remavam a embarcação para a frente, mas sendo ligado a outra forma remavam para trás. Foi feito para ser girado pela mão ou pelo pé.”A hélice de bronze, como todas as peças de bronze e móveis em tartaruga, foi criada pelo” engenhoso mecânico ” Issac Doolittle de New Haven.Em 1785, Joseph Bramah da Inglaterra propôs uma solução de hélice de uma haste atravessando a popa subaquática de um barco ligado a uma hélice, embora ele nunca a tenha construído.
em fevereiro de 1800, Eduardo Shorter de Londres propôs a utilização de uma hélice semelhante ligada a uma haste inclinada temporariamente para baixo do deck acima da linha de água e, portanto, sem selo de água, e pretendia apenas ajudar os navios de vela becalmed. Ele testou-o no navio de transporte Doncaster em Gibraltar e em Malta, alcançando uma velocidade de 2,4 km/h.
em 1802, o advogado e inventor americano John Stevens construiu um barco de 7,6 m com um motor a vapor rotativo acoplado a uma hélice de quatro lâminas. A embarcação alcançou uma velocidade de 6,4 km/h, mas Stevens abandonou as hélices devido ao perigo inerente ao uso dos motores a vapor de alta pressão. Seus navios subsequentes eram barcos com rodas de remo.
em 1827, o inventor Checo-austríaco Josef Ressel tinha inventado uma hélice de parafuso que tinha múltiplas lâminas presas em torno de uma base cónica. Ele testou sua hélice em fevereiro de 1826 em um pequeno navio que foi conduzido manualmente. Ele foi bem sucedido em usar sua hélice de bronze em um barco a vapor adaptado (1829). Seu navio, Civetta, de 48 toneladas registradas, alcançou uma velocidade de cerca de 6 Nós (11 km/h). Esta foi a primeira nave movida com sucesso por uma hélice tipo Arquimedes. Depois que um novo motor a vapor teve um acidente (soldadura de tubo rachado) suas experiências foram banidas pela polícia Austro-húngara como perigosas. Josef Ressel era então inspector florestal do Império Austríaco. Mas antes disso recebeu uma patente Austro-húngara (licença) por sua hélice (1827). Morreu em 1857. Este novo método de propulsão foi uma melhoria sobre a roda-pé, pois não foi tão afetado por movimentos de navios ou mudanças no projeto como o navio queimou carvão.
João Patch, um marinheiro em Yarmouth, Nova Escócia, desenvolveu um com duas lâminas, ventoinha em forma de hélice em 1832 e publicamente demonstrado que, em 1833, impulsionando um barco a remo em Porto de Yarmouth e uma pequena costeira de escuna em Saint John, New Brunswick, mas o seu pedido de patente nos Estados Unidos foi rejeitado até 1849, porque ele não era um cidadão Americano. Seu design eficiente atraiu elogios nos círculos científicos americanos, mas por esta altura havia várias versões concorrentes da hélice marinha.
Propeleredit de parafuso
embora houvesse muita experimentação com propulsão de parafuso antes da década de 1830, poucas destas invenções foram prosseguidas para a fase de teste, e aquelas que foram provadas insatisfatórias por uma razão ou outra.
em 1835, dois inventores britânicos, John Ericsson e Francis Pettit Smith, começaram a trabalhar separadamente sobre o problema. Smith foi o primeiro a tirar uma patente de hélice de parafuso em 31 de maio, enquanto Ericsson, um talentoso engenheiro sueco, então trabalhando na Grã-Bretanha, apresentou sua patente seis semanas depois. Smith rapidamente construiu um pequeno barco modelo para testar sua invenção, que foi demonstrado primeiramente em um lago em sua fazenda Hendon, e mais tarde na Royal Adelaide Gallery of Practical Science em Londres, onde foi visto pelo Secretário da Marinha, Sir William Barrow. Tendo assegurado o patrocínio de um banqueiro de Londres chamado Wright, Smith então construiu um 9.1 M, 6 cavalos de potência (4.5 kW) barco do canal de seis toneladas chamado Francis Smith, que foi equipado com uma hélice de madeira de seu próprio projeto e demonstrado no canal Paddington de novembro de 1836 a setembro de 1837. Por um acidente fortuito, a hélice de madeira de duas voltas foi danificada durante uma viagem em fevereiro de 1837, e para surpresa de Smith a hélice quebrada, que agora consistia de apenas uma volta, dobrou a velocidade anterior do barco, de cerca de quatro milhas por hora para oito. Smith posteriormente arquivaria uma patente revisada de acordo com esta descoberta acidental.Entretanto, Ericsson construiu um barco a vapor de 14 m, com propulsão a vapor, Francis B. Ogden, em 1837, e demonstrou seu barco no Rio Tamisa para membros seniores do Almirantado Britânico, incluindo o inspetor da Marinha William Symonds. Apesar de o barco atingir uma velocidade de 16 km / h, comparável à dos bois de remo existentes, Symonds e sua comitiva não ficaram impressionados. O Almirantado manteve a opinião de que a propulsão por parafuso seria ineficaz no serviço oceânico, enquanto o próprio Symonds acreditava que os navios por parafuso não poderiam ser guiados de forma eficiente. Após esta rejeição, Ericsson construiu um segundo barco maior propelido por parafuso, Robert F. Stockton, e mandou-a navegar em 1839 para os Estados Unidos, onde ele logo ganhou fama como o designer do primeiro navio de guerra da Marinha dos Estados Unidos, USS Princeton.
Aparentemente ciente da Marinha Real, de que o parafuso de hélices iria revelar-se inadequado para o período de embarque, Smith determinado a provar que este pressuposto errado. Em setembro de 1837, ele levou seu pequeno navio (agora equipado com uma hélice de ferro de uma única volta) para o mar, a vapor de Blackwall, Londres para Hythe, Kent, com paradas em Ramsgate, Dover e Folkestone. No caminho de volta a Londres no dia 25, a nave de Smith foi observada avançando em mares tempestuosos por oficiais da Marinha Real Britânica. O interesse do Almirantado na tecnologia foi revivido, e Smith foi encorajado a construir um navio de tamanho completo para demonstrar de forma mais conclusiva a eficácia da tecnologia.
a SS Arquimedes foi construída em 1838 por Henry Wimshurst, de Londres, como o primeiro navio a vapor do mundo a ser conduzido por uma hélice de parafuso.Arquimedes teve uma influência considerável no desenvolvimento de navios, encorajando a adoção de propulsão por parafuso pela Marinha Real, além de sua influência em navios comerciais. Os ensaios com Arquimedes de Smith levaram à famosa competição de “tug-of-war” em 1845 entre a Cascavel HMS e o navio a vapor HMS Alecto; o primeiro puxando o último para trás a 2,5 nós (4,6 km/h).Ela também teve uma influência direta no projeto de outro navio inovador, Isambard Kingdom Brunel’s SS Great Britain em 1843, então o maior navio do mundo e o primeiro navio a vapor a atravessar o Oceano Atlântico em agosto de 1845.
HMS Terror and HMS Erebus were both heavily modified to become the first Royal Navy ships to have steam-powered engines and screw propellers. Ambos participaram da expedição perdida de Franklin, vista pela última vez pelos europeus em julho de 1845 perto da Baía de Baffin.
Hélice De Parafuso estabilizada na década de 1880.As hélices Sem Haste são constituídas por hélices fixadas a um anel que faz parte de um motor elétrico em forma de círculo. Este design é conhecido como um propulsor a jante e tem sido usado por algumas pequenas naves robóticas auto-guiadas. Um barco com este tipo de hélice é conhecido como um navio de superfície desenroscado.
Aeronave propellersEdit
a forma torcida de aerofólio de hélices de aeronaves modernas foi pioneira pelos irmãos Wright. Enquanto alguns engenheiros anteriores tentaram modelar hélices de ar em hélices marinhas, os Wright perceberam que uma hélice de ar (também conhecida como airscrew) é essencialmente a mesma que uma asa, e foram capazes de usar dados de seus experimentos anteriores do túnel de vento em asas. Eles também introduziram uma torção ao longo do comprimento das lâminas. Isso era necessário para garantir que o ângulo de ataque das lâminas fosse mantido relativamente constante ao longo de seu comprimento. Suas lâminas originais de hélice eram apenas cerca de 5% menos eficientes do que o equivalente moderno, cerca de 100 anos depois. A compreensão da aerodinâmica da hélice de baixa velocidade foi bastante completa na década de 1920, mas requisitos posteriores para lidar com mais potência em diâmetro menor tornaram o problema mais complexo.Alberto Santos Dumont, outro pioneiro, aplicou o conhecimento que ele ganhou de experiências com dirigíveis para fazer uma hélice com um eixo de aço e lâminas de alumínio para seus 14 biplanos. Alguns de seus projetos usaram uma folha de alumínio dobrada para lâminas, criando assim uma forma de aerofólio. Eles foram fortemente subconjuntados, e isso, além da ausência de torção longitudinal tornou-os menos eficientes do que as hélices Wright. Mesmo assim, este foi talvez o primeiro uso de alumínio na construção de um airscrew.