Desarrollo de un algoritmo para la selección de hélices de paso fijo de la serie B en la etapa de diseño preliminar de embarcaciones convencionales

Abstract

En la etapa de diseño de una nave, el sistema de propulsión convencional está compuesto por el motor, caja reductora, ejes, sistema de transmisión y hélice, y es uno de los principales factores para obtener una nave eficiente. Esto permite alcanzar los regímenes de velocidad deseada, optimizar en los costos de operación y consumo de combustible. De los componentes mencionados anteriormente el diseño de la hélice tiene mayor influencia en la eficiencia final del sistema de propulsión, lo por que será el tema de estudio en este trabajo. En la actualidad, para el cálculo de la hélice existen dos métodos apropiados, la “Teoría de Circulación” y las “Series Sistemáticas”, siendo esta última la más utilizada, debido a que se dispone de información de ensayos de propulsión aislado. De las diversas series sistemáticas la más utilizada es la “Serie B” del Canal de Wageningen, por lo que fue seleccionada en este trabajo para la elaboración del algoritmo. Con los resultados obtenidos de los ensayos de propulsión aislado de la “Serie B” fue elaborado un algoritmo que es capaz de seleccionar la hélice óptima para una determinada nave, en la etapa de diseño, a partir de ciertos datos de entrada. También reduce el tiempo de cálculo y el error con mayor aproximación, sin desmerecer que este debe ser ensayada experimentalmente o por simulación numérica con teoremas válidos para el caso.

In the ship design stage, the conventional propulsion system, which is composed by the engine, gearbox, shaft, transmission system and propeller, is one of the main factors to obtain an efficient ship. This allows to reach the desired speed, improve operating costs and fuel consumption. Talking about the components mentioned above, the design of the propeller has a greater influence on the final efficiency of the propulsion system, which will be the subject of study in this work. Currently, there are two controlled methods for the calculation of the propeller, the “Circulation Theory“ and the “Systematic Series“, the latter being the most used, because there is information on isolated propulsion tests. There are various systematic series, but the more used is the “Series B“ of the Wageningen Canal, so we choose this for the elaboration of the algorithm. With these specified results of the isolated “Series B“ propulsion tests we develop an algorithm that will be able to select the optimum propeller for an specific ship, at the design stage, from certain input data. Also reduce the calculation time and the error with the best approximation, without detracting that it must be tested experimentally or by numerical simulation with theorems valid for the case.