De la ROATA ZBURĂTOARE la propulsorul VOIGHT SCHNEIDER

ing. Loreman Cristinel TASCĂU

Istoria propulsiei atât în domeniul naval cât și în cel aerian este una fascinantă dacă stai și analizezi astăzi ceea ce inventau acum 150-200 de ani înaintașii noștri. Nu cred că este cineva cu o minimă educație tehnică care să nu știe că elicea, cu toate diferitele ei forme și configurații, a rămas încă principalul mijloc de propulsie atât în domeniul naval cât și aerian (cel puțin în domeniul subsonic).

Pentru început să încercăm să vedem cum se prezenta situația cu 160 de ani în urmă în domeniul naval. Deja suntem în plină "epocă victoriană" marcată de apariția motorului cu aburi și de un progres rapid al tehnicii în mai toate domeniile.

Frații Montgolfier deja demonstraseră cu mult timp înainte că și cerul poate fi cucerit iar că pământul este rotund era un lucru de care nimeni nu se mai îndoia. În marină apăruse propulsia mecanică, roțile cu zbaturi erau la "modă" dar elicea, ca mijloc de propulsie, era încă discutabilă pe la 1850. Formele inițiale ale acesteia nu tocmai reușite făcea ca și randamentul acesteia să fie unul mediocru, cu consecințele de rigoare.

Este de ajuns să aruncăm o privire peste formele de "elic" prezentate în Fig. 1 ca să constatăm că forma, simplă și elegantă de acum a unei elici navale, atunci de abia începea să se ivească în mintea inventatorilor.

Desigur că în epocă au existat diferite concepte de propulsie, unele pot să pară astăzi amuzante, cum ar fi cea prezentată în Fig. 2 care până la urmă nu era decât o vâslă mecanizată acționată de un motor. Un alt sistem de propulsie, destul de interesant totuși, prevedea aspirarea apei din direcția de mers și refularea ei în spate întocmai ca o pompă (Fig. 3 - sistem propulsiv Hotchkiss).

Dezvoltarea ulterioară a sistemelor propulsive a dovedit însă că tot elicea avea să triumfe până la urmă. În decurs de numai câteva decenii avea să se impună ca cel mai eficient mijloc de propulsie în marină. Dar cu toate acestea, tot prin anii de pionierat, a apărut un alt sistem de propulsie: sistemul Voith-Schneider.

Acest sistem se compunea în principiu din 4-6 pale verticale cu alungire mare, având profil hidrodinamic, dispuse perpendicular pe o placă rotundă aceasta mișcându-se cu pale cu tot în jurul propriei axe de rotație. Fiecare pală la rândul ei are posibilitatea să se rotească în jurul unei axe proprii. Dacă fiecare pală își schimbă ciclic unghiul de atac (incidența) în diferite puncte de pe cercul în jurul căreia se rotește (de exemplu considerăm cercul trigonometric iar o pală se rotește progresiv cu un unghi de atac de +30 în poziția de 90° de pe cerc, cu 0° la 180°, cu -3° la 270° și din nou cu 0° la 360°) atunci apare o rezultantă a acestor forțe, care putând fi orientată în direcția dorită, face ca întreg ansamblul să înlocuiască atât elicea cât și cârma (vezi Fig. 4).

O navă dotată cu acest sistem poate să se întoarcă practic pe loc. Construcția acestui propulsor "cicloidal" este totuși mai complicată decât a unei elici; acesta are nevoie de un sistem de pârghii acționate de servomotoare care să stabilească incidența palelor în funcție de locul unde se află fiecare pală. O navă având un sistem de propulsie ca cel descris mai sus a fost multă vreme în funcțiune în anii '30, pe Lacul Constanța din Germania, fiind exploatată de Căile Ferate Germane (DRG).

Nava respectivă (Fig. 5) avea două asemenea propulsoare alăturate și care se roteau în sensuri contrare anulând astfel cuplul dat de rezistența la înaintare a palelor. Conceptul de a utiliza sisteme de pale orientabile și care să se ghideze pe o anumită traiectorie au mai existat în epocă, cum ar fi Wriggen-Skullen sau Kirsten-Boeing dar care nu au dat satisfacție și nu au fost dezvoltate în continuare. Sistemul Voith-Schneider nu a fost abandonat nici în zilele noastre, existând și la ora actuală nave echipate cu acest tip de propulsor (Fig. 6 și Fig. 7).