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Informações Técnicas

Hélice para nautimodelismo

O HÉLICE

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, transformando 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 hélice.

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.

Edmar Mammini

 

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