Detra Custom Propellers: innovación en propulsión

La hélice, un objeto que todavía se puede innovar en la actualidad, está en el centro de un proyecto europeo, en el que participa Detra Custom Propellers, cuyo objetivo es mejorar el rendimiento y optimizar la construcción, el montaje y el mantenimiento.

Estamos en el corazón de la zona de construcción naval dentro del puerto de Génova, una estrecha franja de tierra entre el mar y las callejuelas del centro histórico, astilleros y empresas del sector náutico compiten por espacios con discreción. Entre las diversas realidades se encuentra la auténtica excelencia a nivel internacional: Detra Custom Propellers, una empresa de treinta años que destaca por su nivel de especialización en la producción de hélices para yates y en la asistencia y reparación de hélices de cualquier tipo. . Un taller mecánico genovés muy articulado donde hay máquinas-herramienta y tecnologías de vanguardia como fresadoras multiejes controladas numéricamente e impresoras 3D.

Pero lo que hace especial a Detra es su fundador, Piero Travi, el verdadero corazón palpitante de la empresa: no solo preparación técnica, sino también intuición e imaginación para hacer posible incluso procesos que parecen imposibles. Un diseño a medida basado en las especificaciones de la embarcación, las líneas de agua y el rendimiento deseado le permite aprovechar al máximo cada hélice. Y no solo eso: las modificaciones a las hélices existentes también se incluyen en la «misión imposible» de variar sus parámetros, para detener su «canto» o cavitación (incluso en el campo militar). Una mezcla de tradición consolidada e innovación impulsada caracterizan a Detra Custom Propellers y al ingeniero Travi, siempre buscando una mejora, de ese paso adelante necesario para seguir siendo líder del mercado. Este es el caso de un importante proyecto de investigación reciente denominado “Estudio y desarrollo de un innovador sistema de propulsión con palas modulares, de alta eficiencia, en particular para sistemas de propulsión híbridos y eléctricos en el sector náutico” cofinanciado con F.E.S.R. (Fondo Europeo de Desarrollo Regional) para el que DETRA ha estudiado y creado una serie de «dispositivos» para mejorar el rendimiento de las hélices.

Sistemas de mejora de la eficiencia de la hélice

Sistemas de mejora Detra, en estrecha colaboración con la Universidad de Génova (Departamento DITEN – Departamento de Ingeniería Naval, Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones), y utilizando fluodinámica numérica (CFD o Computational Fluid Dynamics), ha estudiado una serie de desviadores de flujo de aletas para ser aplicado al casquete de la hélice para igualar las velocidades tangenciales y recuperar parte de la energía disipada, sistema en algunos casos denominado PBCF (Propeller Boss Cap Fins).

En la práctica se trata de un buje secundario (que prolonga el original) sobre el que se crean palas de perfil cuadrado que se colocan así a popa de las palas de la hélice sobre la que se monta el sistema: las aletas interceptan los desechos de los flujos turbulentos y los enderezan dirigiéndolos correctamente en la estela.

Esta técnica de diseño y construcción refinada tiene como objetivo eliminar el inevitable vórtice que se crea en el buje durante la rotación de la hélice y tiene como objetivo lograr un aumento en la eficiencia general de la propulsión.

La efectividad de este sistema, plenamente resaltada por los estudios teóricos, fue posteriormente confirmada por pruebas experimentales en el túnel de cavitación dentro de las estructuras de la Universidad de Génova utilizando modelos realizados con la tecnología «Additive Manufacturing» con la última generación de impresoras 3D.

Tras la confirmación de los rendimientos calculados con el CFD a través de las pruebas del túnel de cavitación, se crearon una serie de artefactos en las dimensiones finales del proyecto aptos para ser instalados a bordo del M / Y Benetti S10 / 14, identificado como medio ideal para la prueba de mar.

El sistema se realizó en tamaño real utilizando tres materiales diferentes: bronce, fibra de vidrio con tecnología de fabricación aditiva y PLA recubierto de fibra de vidrio realizado mediante una impresora 3D con tecnología FDM (modelado por deposición fundida).

Este último fue diseñado para ser sometido a una prueba de resistencia estructural. Dos de los modelos fabricados, uno en bronce y otro en fibra de vidrio, fueron instalados en el Yacht Benetti S10 / 14 en el astillero AZIMUT-BENETTI en Fano para dos series de pruebas en el mar.

Los resultados obtenidos de las pruebas en el mar han confirmado que la tecnología de diseño y la implementación de estos sistemas concebidos para hélices navales también son aplicables a las hélices de yates a motor de alta velocidad y rendimiento.

Un nuevo tipo de hélice probado por Detra …

En el marco del mismo proyecto de investigación antes mencionado «Estudio y desarrollo de un innovador sistema de propulsión modular de palas de alta eficiencia, en particular para sistemas de propulsión híbridos y eléctricos en el sector náutico» cofinanciado con F.E.S.R. (Fondo Europeo de Desarrollo Regional) Detra, en colaboración con otros socios (Azimut-Benetti, Engintech, Novigo) y con el apoyo de la Universidad de Génova DITEN (Departamento de Ingeniería de la Universidad de Génova), ha desarrollado y probado una tipología de hélices con palas especialmente adecuadas para su instalación en yates.

Esta tecnología de producción de hélices permite mecanizar por separado las palas y el buje, uniéndolos posteriormente mediante una serie de pernos, una solución que sin duda ofrece ventajas particulares desde el punto de vista de la fabricación, pero sobre todo desde el punto de vista operativo, para facilitar el manejo y el mantenimiento durante la vida útil de la embarcación.

De hecho, es posible reemplazar, si es necesario, una sola pala en lugar de toda la hélice, incluso manteniendo el barco en el agua y además, para minimizar la posible parada del yate, es posible mantener a bordo solo una. par de cuchillas. de respeto.

Las dificultades de diseño encontradas en este tipo de proyectos se deben principalmente a las dimensiones extremadamente pequeñas del cubo de la hélice de los yates, dificultades aumentadas por la necesidad de identificar una conexión pie-pala simple pero extremadamente precisa, robusta y confiable.

Se ha estudiado un prototipo de hélices con palas adecuadas para el yate de la serie mediterránea de Azimut-Benetti utilizando las tecnologías más modernas disponibles, como la fluodinámica numérica (CFD) para determinar las cargas que actúan sobre las palas en diferentes condiciones de funcionamiento (velocidad máxima, tiro de bolardo etc) y cálculos de elementos finitos para determinar las tensiones en la conexión de las palas con el buje.

Además, las cuchillas han sido mecanizadas mediante una fresadora de control numérico para obtener la máxima precisión de los productos.

Los cálculos de elementos finitos han proporcionado excelentes indicaciones sobre la optimización, desde el punto de vista dimensional, del sistema de conexión pala-cubo con verificación de las tensiones tanto en el pie pala como en los pasadores de conexión, teniendo en cuenta todas las fuerzas que actúan. en el sistema (hidrodinámico, centrífugo y montaje).

La parte teórica de los estudios también fue apoyada por una extensa campaña de pruebas hidrodinámicas sobre el modelo en el túnel de cavitación de la Universidad de Génova.

Para la creación de los modelos, además de las técnicas tradicionales de fundición de bronce y fresado controlado numéricamente, también se probaron diversas tecnologías innovadoras basadas en la fabricación aditiva en metal y materiales compuestos realizados mediante impresoras 3D especiales.

Las pruebas del túnel de cavitación en los modelos confirmaron el rendimiento y las características de cavitación proporcionadas por la fluodinámica numérica para la hélice estudiada por Detra Custom Propellers.

Los estudios teóricos y experimentales del modelo fueron posteriormente validados mediante pruebas estructurales en una pala real en el laboratorio de estructuras de la Universidad de Génova y pruebas en el mar en el M / Y Benetti Mediterraneo (BM005MY BIG FIVE).

Por tanto, el conjunto de estudios teóricos y experimentales, así como las pruebas en verdadera magnitud, han confirmado plenamente la viabilidad y fiabilidad de la solución de hélice realizada con palas insertadas.

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