Una lancha motora es una embarcación propulsada por un chorro de agua expulsado desde la parte trasera de la embarcación. A diferencia de una lancha motora o un barco a motor que utiliza una hélice externa en el agua debajo o detrás de la embarcación, una lancha motora aspira el agua de debajo de la embarcación a través de una entrada y la introduce en una bomba de chorro dentro de la embarcación, antes de expulsarla a través de una boquilla en la popa .
El moderno jet boat fue desarrollado por el ingeniero neozelandés Sir William Hamilton a mediados de la década de 1950. Su objetivo era crear una embarcación que pudiera navegar por los rápidos ríos de Nueva Zelanda que eran demasiado poco profundos para las hélices.
Los intentos anteriores de propulsión por chorro de agua tuvieron una vida útil muy corta, generalmente debido al diseño ineficiente de las unidades y al hecho de que ofrecían pocas ventajas sobre las hélices convencionales. A diferencia de estos desarrollos anteriores de chorro de agua, como el de Campini y el Hanley Hydrojet, Hamilton tenía una necesidad específica de un sistema de propulsión que funcionara en aguas muy poco profundas, y el chorro de agua resultó ser la solución ideal. La popularidad de la unidad de chorro y de la lancha a reacción aumentó rápidamente. Se descubrió que el chorro de agua era mejor que las hélices para una amplia gama de tipos de embarcaciones, y ahora los chorros de agua se utilizan ampliamente para muchos buques de alta velocidad, incluidos transbordadores de pasajeros, embarcaciones de rescate, patrulleras y buques de suministro en alta mar.
Las lanchas motoras son muy maniobrables y muchas pueden dar marcha atrás desde la velocidad máxima y detenerse en un espacio de poco más de su propia longitud, en una maniobra conocida como "frenada brusca". El conocido giro Hamilton o "giro a chorro" es una maniobra de alta velocidad en la que se corta el acelerador del motor de la embarcación, se gira bruscamente el timón y se vuelve a abrir el acelerador, lo que hace que la embarcación gire rápidamente con una gran pulverización de agua.
No existe un límite de ingeniería para el tamaño de los barcos a reacción, aunque su utilidad depende del tipo de aplicación. Los propulsores de hélice clásicos son generalmente más eficientes y económicos a bajas velocidades, hasta unos 20 nudos (37 km/h; 23 mph), pero a medida que aumenta la velocidad del barco, la resistencia adicional del casco generada por puntales, timones , ejes, etc. significa que los chorros de agua son más eficientes hasta 50 nudos (93 km/h; 58 mph). Para hélices muy grandes que giran a bajas velocidades, como en los remolcadores , el chorro de agua de tamaño equivalente sería demasiado grande para ser práctico. Por lo tanto, la gran mayoría de las unidades de chorro de agua se instalan en buques de alta velocidad y en situaciones donde el calado poco profundo, la maniobrabilidad y la flexibilidad de carga son las principales preocupaciones.
Los buques propulsados por chorro de mayor tamaño se utilizan en el ámbito militar y en la industria de los transbordadores de pasajeros y automóviles de alta velocidad. Las fragatas de la clase Valour de Sudáfrica (de aproximadamente 120 metros o 390 pies de largo) y el buque de combate litoral de los Estados Unidos de 127 metros (417 pies) de largo se encuentran entre los buques propulsados por chorro de mayor tamaño en 2020. [update]Incluso estos buques son capaces de realizar "frenadas de emergencia". [ cita requerida ]
Una hélice convencional funciona dentro de la masa de agua que se encuentra debajo del casco de un barco, "enroscándose" en el agua para impulsar el barco hacia adelante al generar una diferencia de presión entre las superficies delantera y trasera de las palas de la hélice y al acelerar una masa de agua hacia atrás. Por el contrario, una unidad de chorro de agua proporciona un "empuje" de alta presión desde la popa de un barco al acelerar un volumen de agua a medida que pasa a través de una bomba especializada montada sobre la línea de flotación dentro del casco del barco. Ambos métodos producen empuje debido a la tercera ley de Newton : cada acción tiene una reacción igual y opuesta.
En una lancha a reacción, el chorro de agua aspira agua de debajo del casco, donde pasa a través de una serie de impulsores y estatores (conocidos como etapas) que aumentan la velocidad del flujo de agua. La mayoría de los chorros modernos son de una sola etapa, mientras que los chorros de agua más antiguos pueden tener hasta tres etapas. La sección de cola de la unidad de chorro de agua se extiende a través del espejo de popa del casco, por encima de la línea de flotación. Esta corriente de chorro sale de la unidad a través de una pequeña boquilla a alta velocidad para impulsar la embarcación hacia adelante. La dirección se logra moviendo esta boquilla hacia ambos lados o, con menos frecuencia, mediante pequeñas compuertas a ambos lados que desvían la corriente de chorro. Debido a que la lancha a reacción depende del flujo de agua a través de la boquilla para el control, no es posible dirigir una lancha a reacción convencional sin el motor en marcha.
A diferencia de los sistemas de hélice convencionales, en los que la rotación de la hélice se invierte para proporcionar un movimiento hacia atrás, un chorro de agua seguirá bombeando normalmente mientras se baja un deflector hacia la corriente en chorro después de que salga de la boquilla de salida. Este deflector redirige las fuerzas de empuje hacia adelante para proporcionar un empuje inverso. Los deflectores inversos más desarrollados redirigen la corriente en chorro hacia abajo y a cada lado para evitar la recirculación del agua a través del chorro nuevamente, lo que puede causar problemas de aireación o aumentar el empuje inverso. La dirección aún está disponible con el deflector inverso bajado, por lo que la embarcación tendrá una maniobrabilidad total. Con el deflector bajado aproximadamente a la mitad dentro de la corriente en chorro, el empuje hacia adelante y hacia atrás son iguales, por lo que el barco mantiene una posición fija, pero la dirección aún está disponible para permitir que la embarcación gire en el lugar, algo que es imposible con una sola hélice convencional.
A diferencia de los hidroplanos , que utilizan alas o puntales submarinos para levantar la embarcación del agua, las lanchas a reacción estándar utilizan un casco de planeo convencional para desplazarse por la superficie del agua, y solo la parte trasera del casco desplaza el agua. Con la mayor parte del casco libre del agua, hay una resistencia reducida, lo que mejora enormemente la velocidad y la maniobrabilidad, por lo que las lanchas a reacción normalmente se operan a velocidad de planeo . A velocidades más lentas con menos agua bombeando a través de la unidad de chorro, la lancha a reacción perderá algo de control de dirección y maniobrabilidad y disminuirá rápidamente la velocidad a medida que el casco salga de su estado de planeo y aumente la resistencia del casco. Sin embargo, la pérdida de control de dirección a bajas velocidades se puede superar bajando ligeramente el deflector de marcha atrás y aumentando el acelerador, por lo que un operador puede aumentar el empuje y, por lo tanto, el control sin aumentar la velocidad de la embarcación en sí. Una lancha a reacción convencional para ríos tendrá un casco de ángulo poco profundo (pero no de fondo plano) para mejorar su control y estabilidad en las curvas a alta velocidad, al tiempo que le permite atravesar aguas muy poco profundas. A alta velocidad, las lanchas a reacción pueden operar con seguridad en menos de 7,5 cm (3 pulgadas) de agua.
Uno de los avances más significativos en el desarrollo del chorro de agua fue cambiar el diseño para que expulsara la corriente por encima de la línea de flotación, contrariamente a la intuición de mucha gente. Hamilton descubrió desde el principio que esto mejoraba enormemente el rendimiento, en comparación con la expulsión por debajo de la línea de flotación, al tiempo que proporcionaba un fondo de casco "limpio" (es decir, nada que sobresaliera por debajo de la línea de flotación) para permitir que el barco se deslizara por aguas muy poco profundas. No hay diferencia en la cantidad de empuje generado si la salida está por encima o por debajo de la línea de flotación, pero tenerla por encima de la línea de flotación reduce la resistencia del casco y la corriente de aire. El primer diseño de chorro de agua de Hamilton tenía la salida por debajo del casco y, de hecho, delante de la entrada. Esto probablemente significaba que el agua agitada entraba en la unidad de chorro y reducía su rendimiento, y la razón principal por la que el cambio a por encima de la línea de flotación marcó una diferencia tan grande. [ cita requerida ]
Las aplicaciones de las lanchas a reacción incluyen la mayoría de las actividades en las que también se utilizan hélices convencionales, pero en particular los servicios de transbordadores de pasajeros, la guardia costera y la patrulla policial, la marina y el ejército, el turismo de aventura (que se está volviendo cada vez más popular en todo el mundo), las operaciones de lanchas piloto, el rescate en surf , la agricultura , la pesca , la exploración , la navegación de recreo y otras actividades acuáticas en las que se utilizan embarcaciones a motor. Las lanchas a reacción también se pueden utilizar para competir por deporte, tanto en ríos (Maratón de lanchas a reacción del Campeonato Mundial celebrado en México, Canadá, EE. UU. y Nueva Zelanda [1] ) como en pistas de carreras especialmente diseñadas conocidas como pistas de velocidad. Recientemente, ha habido un uso creciente de lanchas a reacción en forma de botes inflables de casco rígido y como embarcaciones auxiliares de yates de lujo . Muchas lanchas a reacción son lo suficientemente pequeñas como para ser transportadas en un remolque y remolcadas por un automóvil.
Como las lanchas a reacción no tienen partes giratorias externas, son más seguras para los bañistas y la vida marina , aunque pueden ser golpeadas por el casco. El beneficio de seguridad en sí mismo puede ser a veces razón suficiente para utilizar este tipo de propulsión.
En 1977, Sir Edmund Hillary dirigió una expedición en lancha motora, denominada "De océano a cielo", desde la desembocadura del río Ganges hasta su nacimiento. Una de las lanchas motoras fue hundida por un amigo de Hillary. [2]
El rendimiento y la eficiencia del combustible de una lancha motora pueden verse afectados por cualquier cosa que altere el flujo uniforme del agua a través de la unidad de propulsión. Por ejemplo, una bolsa de plástico succionada por la rejilla de entrada de la unidad de propulsión puede tener un efecto bastante adverso.
Otra desventaja de los barcos a reacción parece ser que son más sensibles al desajuste entre la unidad motora y la unidad de propulsión a chorro, en comparación con el problema del desajuste entre motor y hélice en las embarcaciones impulsadas por hélice. [ cita requerida ] Si la unidad de propulsión a chorro no se adapta bien al rendimiento del motor, puede resultar en un consumo de combustible ineficiente y un rendimiento deficiente.