Una hélice con conductos , también conocida como boquilla Kort , es una hélice marina equipada con una boquilla no giratoria . Se utiliza para mejorar la eficiencia de la hélice y se utiliza especialmente en hélices muy cargadas o con diámetro limitado. Fue desarrollado primero por Luigi Stipa (1931) y posteriormente por Ludwig Kort (1934). La boquilla Kort es un conjunto de hélice cubierto para propulsión marina. La sección transversal de la cubierta tiene la forma de una lámina , y la cubierta puede ofrecer ventajas hidrodinámicas sobre las hélices desnudas, bajo ciertas condiciones.
Las ventajas son una mayor eficiencia a velocidades más bajas (<10 nudos), una mejor estabilidad del rumbo y una menor vulnerabilidad a los escombros. Las desventajas son la reducción de la eficiencia a velocidades más altas (>10 nudos), la estabilidad del rumbo al navegar hacia atrás y el aumento de la cavitación . Las hélices con conductos también se utilizan para sustituir los timones .
Luigi Stipa [1] en 1931 y posteriormente Ludwig Kort (1934) [2] demostraron que se podía conseguir un aumento de la eficiencia propulsora rodeando la hélice con una cubierta en forma de lámina en el caso de hélices muy cargadas. Una "boquilla Kort" se denomina boquilla aceleradora y generalmente es un perfil MARIN 19A [3] [4] o un perfil MARIN 37. [3] [5]
Las toberas Kort o las hélices con conductos pueden ser significativamente más eficientes que las hélices sin conductos a bajas velocidades, produciendo un mayor empuje en un paquete más pequeño. Los remolcadores y los arrastreros de pesca son la aplicación más común de las boquillas Kort, ya que las hélices muy cargadas en embarcaciones de movimiento lento son las que más se benefician. Las boquillas tienen los beneficios adicionales de reducir el efecto de rueda de paletas (por ejemplo, la tendencia de una hélice derecha a retroceder hacia la izquierda) y reducir la succión del fondo cuando se opera en aguas poco profundas.
Sin embargo, la cubierta adicional añade resistencia y las toberas Kort pierden su ventaja sobre las hélices a unos diez nudos (18,5 km/h).
Las toberas Kort pueden ser fijas, con control direccional proveniente de un timón colocado en el flujo de agua, o pivotantes, donde su flujo controla el gobierno del barco.
Este tipo de protección también resulta beneficiosa para la navegación en campos de hielo, ya que protege en cierta medida las puntas de las hélices. Sin embargo, el hielo o cualquier otro objeto flotante puede quedar atrapado entre la hélice y la boquilla, bloqueando la hélice. Las hélices sucias en las toberas Kort son mucho más difíciles de limpiar que las hélices abiertas.
Un artículo de investigación de Bexton et al. (2012) [6] concluyó que las hélices con conductos eran la causa probable de las lesiones mortales de las focas en el Atlántico nororiental. Los autores plantearon la hipótesis de que los sellos fueron arrastrados a través de la boquilla y más allá de las palas giratorias de la hélice, provocando laceraciones curvilíneas en la piel y el tejido muscular. Este tipo de lesión se conoce como lesión en "sacacorchos". Los autores también comentan que se ha observado que otros animales, incluidas las marsopas comunes, presentan lesiones similares.
Hay dos tipos de conductos; acelerando y desacelerando. En los conductos de aceleración, el perfil del conducto está curvado hacia el interior en forma de perfil aerodinámico , lo que aumenta la velocidad de entrada y la eficiencia de la hélice. Este efecto funciona a velocidades más bajas y se compensa cada vez más a velocidades más altas por la resistencia adicional del conducto, que tiende a disminuir la eficiencia de la propulsión. El tipo acelerador se utiliza en hélices muy cargadas o hélices con diámetro limitado. Como Ludwig Kort realizó numerosas investigaciones al respecto, este tipo también se denomina "boquilla Kort". [7]
Con el segundo tipo, la superficie recta del perfil del conducto en el interior y la curvada en el exterior, se reduce la velocidad de entrada, por lo que se aumenta la presión, reduciendo la cavitación. Esto se denomina bomba-jet , especialmente en combinación con álabes fijos o estatores variables .
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MARIN ha realizado una extensa investigación sobre hélices con conductos. Muchos de los perfiles utilizados se basan en los perfiles aerodinámicos NACA , de los cuales el NACA 4415 tiene muy buenas características. Las más utilizadas son las boquillas 19A y 37 de la serie MARIN. [3] Tienen un borde de salida redondeado para facilitar la fabricación y aumentar la eficiencia al navegar hacia atrás. Inicialmente se utilizaron hélices de la serie B de Wageningen y más tarde las del tipo Kaplan con una punta de pala más ancha.
En una boquilla Kort, la velocidad del flujo de entrada aumenta, lo que reduce la presión. Esto reduce el empuje y el par de la hélice. Al mismo tiempo se produce una circulación, lo que da como resultado una fuerza dirigida hacia dentro, que tiene un componente hacia adelante. Por tanto, el conducto tiene un empuje positivo. Normalmente es mayor que la reducción de empuje de la hélice. El pequeño espacio libre entre la hélice y el conducto reduce el vórtice de la punta, aumentando la eficiencia.
A medida que la resistencia aumenta al aumentar la velocidad, eventualmente ésta será mayor que el empuje agregado. Por lo tanto, los buques que normalmente funcionan por encima de esta velocidad no suelen estar equipados con conductos. Al remolcar, los remolcadores navegan con hélices muy cargadas y a baja velocidad, y suelen estar equipados con conductos. La tracción del bolardo puede aumentar hasta un 30% con conductos.
Con conductos desacelerados, la circulación es opuesta a la boquilla Kort, lo que resulta en un empuje negativo del conducto. Este tipo se utiliza para embarcaciones de alta velocidad con mayor exposición a la cavitación y embarcaciones que desean reducir los niveles de ruido, como los buques de guerra.