Elica Propulsiva

L’elica è costituita essenzialmente da un corto cilindro ai lati del quale sono sistemate, con una certa inclinazione, le pale. Queste sono superfici più o meno concave, adeguatamente disegnate per produrre il miglior rendimento. In particolare, le pale sono studiate perché con la loro rotazione (nella marcia avanti) creino una pressione negativa sul proprio dorso ed una pressione positiva sull’altra faccia attiva. Queste due pressioni, che agiscono contemporaneamente, aspirano l’acqua nell’elica dal lato prodiero e l’accelerano, in uscita, verso poppa. Praticamente l’elica funziona come il ventilatore che aspira l’aria da dietro e la soffia in avanti, con la differenza che l’elica di una barca aspira acqua. L’elica marina attira l’acqua dalla parte prodiera dello scafo attraverso un immaginario cilindro con diametro leggermente più grande del diametro dell’elica; quest’acqua aspirata viene accelerata e spinta verso poppavia in forma di getto con un diametro inferiore al diametro dell’elica. Questo lavoro di attirare l’acqua dalla parte prodiera e spingerla a poppavia è quella che comunemente viene chiamata “spinta”. Nella figura 1 è rappresentata un’elica vista di fianco. Quando l’elica gira, la pala rivolta verso di voi ruota abbassandosi e l’acqua viene spinta in basso e verso poppavia, esattamente come farebbe la vostra mano quando nuotate (spingete l’acqua in basso e verso i piedi); questa è quella che viene detta pressione positiva. Contemporaneamente sulla faccia superiore della stessa pala (sul dorso) l’acqua viene aspirata da pruavia provocando una pressione negativa. Queste due pressioni agiscono assieme, la pressione negativa attira l’acqua da pruavia e la pressione positiva l’allontana a poppavia.

Le parti principali dell’elica - Vediamo ora quali sono le parti principali di un’elica  (fig. 2). Il mozzo è la parte centrale dell’elica, generalmente cilindrica, a cui sono unite le pale. Il bordo d’uscita (A in fig. 2) è la parte periferica della pala, che coincide con il punto in cui l’acqua lascia la pala andando a poppavia. Il bordo d’attacco, (H) è la parte della pala che, ruotando, incontra per prima l’acqua. La faccia della pala (K) è la superficie della pala sulla quale si genera la pressione positiva nella marcia avanti. Il dorso o lato posteriore della pala è la parte della pala rivolta a poppavia, quella sulla quale si genera la pressione negativa nella marcia avanti. La punta della pala (E) è la parte della pala che dista maggiormente dal centro del mozzo. La coppa, è una piccola curvatura del bordo d’uscita dell’elica e ha lo scopo di aiutare le pale a trattenere l’acqua, migliorando le prestazioni dell’elica e ritardando il fenomeno della “cavitazione”.

Un’altra caratteristica dell’elica è il passo (fig. 3), che possiamo definire come la distanza che un’elica percorrerebbe in un giro completo, se potesse muoversi in un solido morbido, come potrebbe essere ad esempio, la vite nel legno. Il passo, ovviamente, è in funzione dell’inclinazione delle pale, che è l’angolo che la pala forma rispetto alla perpendicolare all’asse del mozzo (fig. 4). Però, dal momento che l’elica non si muove in un solido, il passo effettivo si differenzia da quello teorico di una certa quantità detta regresso (fig. 5). La pala di un’elica si comporta, dal punto di vista idrodinamico, in modo assai simile al funzionamento dell’ala di un aeroplano o di una vela. In pratica, se la pala si muovesse nell’acqua con un angolo d’attacco uguale a 0°, non si creerebbe né la pressione positiva sulla faccia attiva, né la pressione negativa sul dorso della stessa pala, così come farebbe una vela distesa nel letto del vento (angolo di incidenza 0°). Quando invece l’angolo di attacco assume un certo valore, si crea, come nella vela, la portanza causata dalla combinazione delle due differenti pressioni sulle facce della pala (fig. 6).

Questa portanza ha direzione pressoché perpendicolare alla faccia della pala e può essere scomposta in due componenti: quella orizzontale genera la spinta; la componente verticale, diretta in senso contrario al moto della pala, è detta coppia.

Sinistrorsa e destrorsa - Esistono eliche che, nella marcia avanti, ruotano in senso orario o destrorso (le più frequenti) ed eliche che, invece, ruotano in senso antiorario o sinistrorso. Per riconoscere e distinguere un’elica destrorsa da una sinistrorsa, occorre osservare l’elica dall’alto, con la sua parte posteriore rivolta verso di voi (fig 7). L’elica che ha rotazione in senso orario (destrorso) ha le pale inclinate verso l’alto da sinistra verso destra; al contrario, l’elica sinistrorsa ha le pale sempre inclinate dal basso verso l’alto, ma da destra verso sinistra.