O
HÉLICE
Edmar
Mammini
O hélice
ou a hélice, bem na língua portuguesa hélice é
um objeto andrógino, é masculino em linguagem naval e é
feminino em aeronáutica, por que? Bem... não vai ser um modelista
que irá explicar isso, isso é coisa para filólogos.O
hélice atualmente é o dispositivo de transmissão mais
usado tanto nos modelos como nos barcos reais. Portanto é
bom termos certas noções de que coisa é essa. Os demais
são: vela, remos e rodas d'água. O hélice é
uma figura geométrica sólida, uma espécie de espiral
no espaço, um parafuso que fica parafusando .
Três fatores
são importantes e definem o hélice de um barco, a saber:
Diâmetro, Passo e Rotação; os demais itens são
meros acessórios que permitem que o hélice exista, por que
o hélice teórico e ideal é inexeqüível.
O hélice ideal teria o maior diâmetro possível ( que
caiba na popa do barco) , passo compatível com a rotação
do motor e a velocidade do barco e ainda uma única pá, e
essa pá não teria espessura. Isso é teórico,
não existe na realidade. O hélice mais próximo disso
tem os dois itens iniciais - diâmetro e passo- mais o giro correto,
e duas pás. O número de pás serve apenas para distribuir
a carga do empuxo, as vezes duas pás não agüentam, necessita-se
as vezes de 4 ,5 ou mais pás; já existem hélices com
sete pás.
O formato da
pá também não influi, existe pá redonda, oblonga,
em foice e outras. A razão disso é o meio onde gira. Se o
local tiver algas (sargaços por exemplo) ou então barco
de pesca com rede, o hélice tem forma de foice, que é realmente
uma foice para ceifar as algas, ou então cortar a rede se esta tentar
enroscar no hélice. O que realmente vale é o que se convencionou
chamar de a área do disco, ou explicando melhor, a área que
a pá do hélice descreve ao girar, é sempre um disco
de mesma área, seja qual for o número de pás. Tem
dois jeitos de se medir o passo, o passo real e o relativo, o passo real
(teórico) é quanto o hélice avança ao dar um
giro, e o passo relativo, é o diâmetro dividido por esse avanço
(passo real).
Exemplo numérico:
um hélice com 5 cm de diâmetro e com um avanço de 5
cm também tem o passo igual a 1 - passo relativo - ou então
passo real ou avanço de 5. Como calcular isso? como achar o ângulo
de inclinação das pás ,como calcular isso? bem...
de que adianta explicar aqui toda essa baboseira se ninguém se interessa
em fabricar hélices, não se esqueça que fazer hélices
é uma especialidade, uma arte do modelista, envolve cálculos
bem complicados. Existem dois tipos distintos de hélices, os de
passo variável ( ângulo constante) e o de passo constante
( ângulo variável).
Os primeiros
são os hélices cujo ângulo no bosso e na ponta da pá
é o mesmo; os segundos são os que os ângulos vão
mudando conforme se alonga a pá, estes últimos tem rendimento
bem superior aos anteriores. Tendo em vista que o hélice gira em
um meio líquido, se o ângulo for o mesmo, o líquido
na ponta da pá anda mais depressa que no bosso, ao passo que se
o ângulo for diminuindo na ponta da pá ,a velocidade de trânsito
do líquido na pá será o mesmo em toda a superfície.
Nesse caso o rendimento aumenta, e muito.
Existem três
teorias distintas que são verdadeiras escolas sobre os hélices,
a saber : Taylor (USA) 1890 a mais antiga; Wageningen (Holanda) meia-idade
e Tóquio (Japão) a mais recente -1930- trocando uma pela
outra no sentido de melhora, apenas 5% de evolução desde
o século XIX até nossos dias. Todas as teorias são
boas, o que vale dizer que não adianta ficar inventando hélices
se já existe teoria e cálculos feitos para se chegar a um
hélice perfeito e ideal para o modelo então por que inventar?
Tendo em conta
o alto (e auto) interesse dos nautimodelistas em entender melhor o hélice
até de fazer os hélices vamos dar aqui as dicas de como fazer
essa peça mágica que faz com que o barco tenha motibilidade,
transformand o movimento de rotação de um motor em movimento
linear de navegação. A primeira coisa que o modelista deve
saber :qual é a velocidade do modelo em escala, quem não
souber o que é velocidade em escala será explicada logo mais
, e leia com atenção para poder calcular a velocidade do
barco em metros por minuto. Sabendo isso determine o passo.
Como dito anteriormente
o passo é quantos diâmetros ou frações deste
o hélice avança por giro. Existe o passo real do hélice
que é o quanto ele avança em um giro. O passo que se usa
no Brasil é o relativo ao diâmetro. Exemplo numérico.
Um modelo de rebocador na escala de 1:25 diâmetro do original 2,5
m do modelo 100mm Rotação do original 300RPM modelo 1500RPM
lembra como? não? é assim , a raiz da escala que multiplica
a rotação do real. Velocidade do real 8 nós, do modelo
2.963 mph ou 4.938cm p min, lembra como se calcula? não ? Já
foi citado acima, mas para lembrar.... é a raiz da escala que divide
a velocidade do real.
Divida 4.938
por 1500 RPM ou seja = a 3,2 tendo em conta que o hélice não
é perfeito e muito menos o líquido, no caso água,
calcula-se por experiência um escorregamento de 20% no meio líquido
então 3,2 x 1,2= 3,9 ; cada giro ela deve adiantar 3,9cm , esse
é o avanço correto. O hélice tem 10 cm então
passo é 10/3,9 =2,5 Mas e agora para fazer o hélice, bem
... tendo-se o passo e o diâmetro a coisa fica bem mais fácil.
Bem agora necessitamos de uma oficina, um bom artesão, quase um
joalheiro, e equipamentos para fundir fazer as matrizes para isso, ou então
recorrermos aos hélices soldados a prata e feitos em latão
ou bronze.
COMO FAZER O
HELICE
Construir hélices
é sem dúvida um trabalho árduo. Necessita-se muito
empenho e uma boa oficina para modelismo, caso contrario iremos precisar
dos outros para nos fornecer os equipamentos necessários. Mas, o
que é necessário? 1- Torno mecânico (pode ser do pequeno).
2-equipamento de solda, maçarico e respectivos tubos de gás
e oxigênio, reguladores e etc e tal. 3-Limas de diversos tipos. 4-Lixadeira
de cinta se possível, mas dispensável se houver mão
suficiente para faze-lo a mão.
Nota : saber
usar esses equipamentos devidamente, sim lógico, tem modelista que
tem um monte de equipamentos em casa que só servem para encher os
olhos dos colegas visitantes, porque no duro o cara mal sabe usar os mesmos.
Então
vamos a obra: 1-Fazer um gabarito de madeira dura como cabreuva, sucupira,
angico, caviúna parda e na pior das hipóteses peroba. Tornear
um disco dessa madeira nas seguintes medidas, 150 mm de diâmetro,50mm
de altura; no duro é um cilindro com pouca altura mas fica sendo
uma figura bidimensional como um disco.
Risque sobre
a face do disco 36 linhas espaçadas de 10º cada uma, isso dará
360º que é um giro completo. Com uma serra de serrar ferro,
serre sulcos em 10 ou 12 linhas consecutivas isso dará de 100 a
120º somente, que é o máximo que uma pá de um
hélice pode possuir. O sulco deverá possuir 10mm de profundidade.Calculando
o passo pelo sistema dito anteriormente, devemos fazer "calibres" que são
chapinhas retangulares de metal (poder ser chapa de ferro) cuja altura
varia de acordo com o passo do hélice e seu comprimento constante
é de 70 mm se o disco for realmente de 150mm.
Exemplo numérico:
usando a determinação de passo já citados e supondo
que queremos fazer um hélice de 75 mm de diâmetro e com passo
de 60mm, então teremos o seguinte calculo a fazer.
Como calcular
a diferença de altura dos calibres de forma progressiva de modo
a termos um hélice de passo de 60mm e constante. Altura de
cada lâmina = h =60/360x10º = 1,66mm então cada lâmina
cresce 1,66mm no conjunto de 10 lâminas. Vamos começar com
a lâmina menor e faremos retângulo com 70 de comprimento x
15mm de altura, encaixando esse calibre na fenda do gabarito nos resta
5mm de aleta. A próxima lâmina terá os mesmos 70 mas
15+1,66 = 16,66 a 3ª 15 +1,66+1,66 =18,32 e assim sucessivamente,
a 10ª terá 29,94. Fica uma escadinha perfeita com o passo que
se quer dar.
Já fizemos
o gabarito de moldagem da pá, agora a pá. Recorte de uma
chapa de latão o perfil projetado no plano da pá do hélice,
esse hélice será o mesmo dos de 75mm . A relação
diâmetro espessura da pá que se usa para hélices em
latão é de "25" ou seja 75/25 = 3. No Brasil não se
fabrica chapas com números inteiros em mm ,só em polegadas
, então a mais próxima é a de 1/8" ou 3,175mm , use
essa aí e use sempre a mais próxima superior nunca a próxima
inferior.
Recorte a pá
com serra tico-tico (jig saw) manual ou mecânica, recorte as duas
ou três no caso.
Feito isso cole
com super bonder uma bem justaposta a outra e dê acabamento nelas
todas juntas, para que fique iguais entre si embora posam ter sadio um
pouco do desenho original da pá (como desenhar já foi explicado
anteriormente) Você agora está com as pás nas mãos,
lindas né... pode ficar babando um pouquinho ao aprecia-las. Dê
um leve calor nas mesmas - cerca de 100ºC- e elas de desprenderão.
Lixe-as na superfície para tirar a cola superbonder. Ligue o maçarico
e as recoza, tem que ficar um vermelho cereja, não passe daí
porque vai fundir logo logo no vermelho/laranja.
Espere esfriar
ao ar ou enfie n’água. Vá dando porradas(marteladas)
até que as chapas de latão que fazem as pás se moldem
de forma correta, igual a inclinação das lâminas
dos gabaritos. Lembre-se ,a figura geométrica que o gabarito
e suas lâminas descrevem é o hélice geométrico;
informação essa para quem faltou nessa aula de geometria
espacial. Uma vez moldadas as pás, justaponha-as como antes e dê
uma prensada na morsa, usando mordentes de cobre para não marcas
as pás. Agora elas estão prontas para serem soldadas
ao bosso do hélice.
Fazendo o bosso
do hélice. Isso é trabalho fácil, desde que se tenha
um torno mecânico, pode ser pequeno como o Unimat-3 ou um Sanches
Blanes de 400mm ou assemelhado. Para um hélice de 75 mm fica bem
um bosso de 15 a 16 mm de diâmetro, a relação ideal
é de 4 a 5 ou seja divida o diâmetro do hélice por
4 ou 5 e teremos o diâmetro do bosso. O comprimento vai depender
do projeto e logicamente do tamanho do hélice, por tanto ,vá
aprendendo. Torneado o bosso, use o próprio torno como divisor de
2 ou 3, marcado isso no bosso, use o gabarito de moldagem para riscar o
formato do entalhe, faça os entalhes para se alojar as pás,
eles devem ser menor um pouquinho do que a espessura das pás. Se
ficar igual ou maior será necessário um pino de fixação
ao irmos a soldagem.
Esses
entalhes têm um formato todo especial , que é sem dúvida
um perfil de uma rosca bem pronunciada. Não leve isso em conta
faça uma mediana do risco encontrado e freze o entalhe por ele.
A inclinação dos alojamentos varia de acordo com o passo.
Feito os alojamentos, o bosso está pronto para a solda. Engaste
as pás ao bosso por pressão das mão ou leves pancadas
com madeira. Observe a simetria ou melhor ainda, meça se estão
simétricas as disposições .
Uma vez tudo
certo, solde as pás ao bosso com solda a prata de 35% de teôr.
Pode ser de 25%, mas cuidado, para não derreter as pás junto
com a solda. A técnica de soldadura é a comum, porém
não se esqueça de untar bem toda parte a ser soldada com
Trincal dissolvido em água ou fluxo especial para isso(o fluxo é
melhor). Feita a soldagem deixe esfriar ao ar, uma vez a peça morna
coloque-a em uma solução para acumuladores- Compra-se em
casa de baterias e custa uma mixaria +ou- 1,00 R$ o litro -. É uma
solução de ácido sulfúrico em água a
1.600 Be , mas cuidado se cair na roupa fura tudo, se cair na mão
ou olhos lave com água em abundância, não é
tóxico é só corrosivo.
Essa solução
vai limpar a peça (o hélice ) das sobras de trincal que se
aderem a mesma. E vai ficar limpinha que é uma maravilha, o tempo
de efusão é de cerca de 20 min. Feita a soldagem e a limpeza,
coloque o hélice no gabarito de volta e rebata as pás para
que se justaponha ao molde. Agora vem o mais chato, dar o acabamento .
É puro trabalho em lima e lixa, o pior é que as nossas unhas
vão juntas se não se tomar muito cuidado. 1º Bata com
martelo de bola, as pás ( que ficaram moles ao serem soldadas) sobre
um pedaço de ferro como se fosse bigorna , comece a bater pelas
beiradas assim ajuda a afinar, cuidado para não marcar de forma
indelével as marteladas.
Use o gabarito
de quando em quando para verificar se não houve deformação,
se houve ,corrija também na porrada. Calce luvas de raspa de couro(se
compra onde tem material de solda a oxigênio),feito isso comece a
lixar as pás em uma lixadeira de cinta para dar o acabamento necessário
e desejado, onde a lixa não chegar use lima, sempre segurando a
peça na mão - haja mão- fica tudo doendo. Quando estiver
quase no fim do acabamento. Coloque o hélice no torno, pelo bosso
acerte a simetria com um graminho e dê as pancadas com jeito para
não marcar as pás.
Aproveite que
a peça está no torno para fazer o furo do eixo. Para se fazer
o furo vai depender de cada um, uns querem furo passante outros não,
uns com rosca outros também não, a decisão é
sua, faça do melhor jeito que achar, mas aproveite a simetria das
pás, a colocação no torno, o esmagamento leve do bosso
para essa operação, e etc e tal e faça agora o furo.
Feito o furo, dê o acabamento final e o seu HÉLICE
estará pronto. Uma operação sem erros leva de 8 a
12 horas de trabalho. O ideal é começar sábado pela
manhã, isso sem que mulher e filhos fiquem chateando, se não,
não dá. Termine no domingo a hora que der, trabalhe no máximo
4 ou 6 horas, se não, a mão não agüenta, fica
tudo doído. Bom trabalho e divirta-se.
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