Me gustaría saber cuanta fuerza (%) del árbol de la hélice se pierde en el prensaestopas de los submarinos.

Muchas gracias.

A mí también me gustaría saberlo. A ver si nuestros navales nos ilustran.

Yo desconozco cuál es el sistema de estanqueidad en la bocina de hélice de los submarinos, que imagino que por sus peculiares características de navegación, sea de lo más sofisticado.

Ciñéndonos al referido sistema en los buques de superficie, y en lo que yo conozco, la respuesta tampoco sería sencilla, pues aunque en algunos cálculos para la potencia de impulsión se suele tomar, de manera general, el 2% como pérdida debida a prensaestopas dentro del conjunto de las pérdidas de origen mecánico, la gran cantidad de factores que influyen en estos elementos de estanqueidad pueden hacer variar este porcentaje en una variada horquilla.

En efecto, habría que considerar: el tipo de estanqueidad (prensaestopas rígido o elástico) y los materiales de sus componentes; su presión de reglaje; su sistema de refrigeración y tipo de refrigerante; diámetro y velocidad del eje; vibraciones y alineamiento del árbol; condiciones de presión y temperatura…

Por eso, y a efectos de cálculos más precisos, los fabricantes de los prensaestopas, o de bocinas de hélice completa, deberían suministrar una tabla, de valores experimentales, en que figuraran las pérdidas de potencia en función de algunos de los parámetros anteriormente expuestos, una vez alcanzado un determinado grado de reglaje óptimo y en unas condiciones de funcionamiento requeridas.

Aparte de tablas específicas para ajustar los reglajes de prensaestopas, no he encontrado ninguna que nos lleve a los datos que nos interesan.

De todas formas, como sé que usted amigo espaldar es un buen conocedor de los submarinos, quizá podría ilustrarnos con un plano de sección de sus bocinas de hélice. Así al menos conoceríamos el sistema para trabajar a altas profundidades.

Un saludo.

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Aquí hay algo...

https://www.ingenierosnavales.com/DOCUME ... xo%20A.pdf

Un abrazo.

Buena información amigo Jovellanos.

Ya tenemos bastantes más datos, (pag 14 -15), si bién los valores de pérdidas mecánicas se conjuntan entre estanqueidades y cojinetes y siempre con valores medios y experimentales. Quízá no podamos esperar algo más específico.

Ya he archivado el pdf. Gracias.

Gracias.

Realmente los prensaestopas que me interesan son los antiguos, los de los inicios del siglo XIX. El dato es importante, porque esas tripulaciones hacían el esfuerzo mecánico de la propulsión muscularmente.

Concretamente estaba repasando el Pioneer y el Hunley y a ojo no estimo menos de un 10% de pérdidas por fricción.

Lamentablemente los trabajos arqueológicos del Hunley van a paso de tortuga y tras más de 11 años de su rescate aún faltan los datos más fundamentales sobre su construcción y estiman su velocidad creo que demasiado alta.

Un saludo

En principio pensábamos en los submarinos de última generación o en aquellos que deben alcanzar altas cotas de profundidad. Pero tratándose de aquellos submarinos de impulsión manual, podemos hacer algunos números, con las reservas debidas a algunos supuestos estimativos.

Tomando como base al submarino H.L. Hunley, sacamos los siguientes datos: Desplazamiento: 6,8 toneladas; eslora: 12 m; velocidad: 4 n <> 7,4 Km/H, navegando en superficie; 8 hombres como fuerza motriz; longitud del brazo de manivela: 0,30 m.

De acuerdo a esos datos, el grado de velocidad sería: R=1,2; la relación desplazamiento eslora, 4000, lo que nos lleva a determinar una resistencia al avance de 3,8 daN por tonelada y un total de 25,84 daN.

La potencia necesaria en la hélice sería de 0,52 Kw, y en el eje, (con rendimiento del 45%) esta sería de 1,16 Kw. Teniendo en cuenta pérdidas mecánicas, la potencia en el eje sería de 1,23 Kw.

Esto indica que la potencia motriz máxima que desarrollaría cada uno de los ocho hombres aplicados a las manivelas será de 154 w.

Si estimamos un paso de hélice de 0, 31 m, el número de revoluciones para alcanzar el desplazamiento dado sería de 398 rpm.

La fuerza de aplicación total sobre las manivelas sería de 9,84 Kg, o de 1,23 Kg por hombre.

Teniendo en cuenta que el sistema de impulsión comporte un eje de 60 mm; 9 cojinetes de bronce, lubricados periódicamente con grasa o aceite, donde apoya el cigüeñal; y un cojinete combinado con un prensaestopas fijo, de mecha bien reglada y lubrificada por agua, para la estanqueidad en la bocina de la hélice, la pérdida total de potencia mecánica resultaría en 0,22 cv, lo que representaría una pérdida sobre el total de un 13%. La pérdida exclusiva por prensaestopas rondaría un 2%.

Dado que es un caso donde se conjetura bastante, igual debemos terminar con el clásico: salvo error u omisión.

Claro que ¿quien dá 398 rpm?. Por eso habría que aclarar muchos más datos.

De lo anterior resulta que, al no mediar una multiplicadora, el número de revoluciones máximo que podrían realizar los 8 hombre sería de 160 rpm, que teniendo en cuenta rendimientos por sincronismo, llegarían a 150 rpm.

Pero en ese caso el paso de hélice sería de 0,82 m (¿?). El esfuerzo total de 26 kg y el individual de 3,25 Kg. Las pérdidas mecánicas serían aproximadamente las mismas.

Ahí vamos....

El Hunley llevaba siete hombres al remo, no ocho. Su velocidad estimada de 7 nudos me parece excesiva, no dándole crédito a poco más de dos, que yo creo es más realista.

El Pioneer llevaba dos remeros tan solo, dato que les debió resultar insatisfactorio aumentando a esos 7, pero estimo que no ganaron mucho con ello, aunque el barco estaba ya hecho y a lo hecho pecho.


Es interesante que el Pioneer llevaba una o reductora o amplificadora de piñón y corona (solo en ello casi un 20% de pérdida podría tener). El Hunley no lo he visto determinado, pero parece en algún dibujo que puede ser eje hélice sin transmisión, buscando con ello rendimiento mayor. No creo que buscasen más allá de 60-80 vueltas a la hélice que nos daría las vueltas del cigüeñal y de cada hombre, y estimo esos 150 watios hombre como bastante realista en esfuerzos puntuales.

Mi aproximación al tema partiría de considerar la fuerza muscular humana primero, el mecanismo y sus pérdidas, para llegar a un trabajo mecánico muy aproximado en el árbol de la hélice y a partir de ahí calcular la velocidad del engendro, considerando datos de volumen y formas y datos de la hélice que se conservan.

Quizá el Hunley (como el Pioneer) llevaba dos prensaestopas y no uno, al atravesar el mamparo de cámara de inmersión de popay luego el casco, aunque esto no era necesario si llevaba un tubo entre popa y mamparo, bastando solo uno. Nuevamente el trabajo arqueológico espera a dar datos técncos importantes.

Muchas gracias Bemaro y a ver que más puedes aportar sobre el tema...