IT201800010465A1 - Elica per imbarcazioni a vela a passo variabile con ritorno in posizione di bandiera automatico senza ingranaggi - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“ELICA PER IMBARCAZIONI A VELA A PASSO VARIABILE CON RITORNO IN POSIZIONE DI BANDIERA AUTOMATICO SENZA INGRANAGGI”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un nuovo tipo di elica marina a passo variabile, particolarmente utile per motori ausiliari di barche a vela (generalmente utilizzati solo in casi eccezionali di emergenza, per manovre di attracco o in assenza di vento), la quale inoltre offre una minore resistenza idrodinamica all’avanzamento del vascello durante la marcia a vela.

Ad oggi esistono tre tipi di eliche marine impiegate nelle barche a vela: - Fisse

- Abbattibili (o folding)

- Feathering

Le eliche fisse sono generalmente quelle installate di serie su numerose barche a vela e, a motore spento, sviluppano una elevata resistenza aerodinamica giacché si generano intensi vortici e turbolenze quando il flusso d’acqua le investe: ciò accade perché l’orientamento delle pale è fissato in modo da essere efficienti durante la marcia a motore, offrendo così alla resistenza dell’acqua la maggior parte della superficie delle pale anche quando il motore è spento.

Le eliche abbattibili offrono, durante la navigazione a vela, la minore resistenza al flusso dal momento che le pale, incernierate alla base della foglia in maniera ruotabile, si ripiegano su loro stesse verso la poppa del vascello. Tuttavia questa categoria di eliche presenta alcuni inconvenienti; primo fra questi è una più difficoltosa risposta ai comandi giacché il principio di funzionamento sfrutta la forza centrifuga di rotazione per riaprire le pale e generare spinta idrodinamica. In secondo luogo hanno un ingombro maggiore verso poppa che risulta in uno sbilanciamento notevole delle masse sull’albero motore dovuto alla geometria intrinseca di questo meccanismo.

Altro inconveniente di questa tipologia di eliche abbattibili risiede nel fatto che per modificare il passo (cioè l’angolo di incidenza della pala definito come angolo geometrico tra il profilo della pala e l'asse geometrico (trasversale) di riferimento dell’elica, o altrimenti detto angolo di calettamento) è necessario cambiare l’intero set di pale in quanto ciascuno di detti set viene fabbricato per un solo determinato passo di lavoro.

Le eliche feathering presentano una configurazione in cui le pale sono in grado di ruotare attorno al proprio asse perpendicolare all’asse di rotazione dell’albero motore ed un meccanismo interno al corpo centrale governa l’orientamento delle stesse (pale orientabili).

Quando la barca naviga a vela, e il motore è spento, le pale che generalmente non hanno una forma particolarmente “a cucchiaio”, sono in posizione di bandiera cioè orientate in modo che il flusso d’acqua investa il profilo (sottile) delle pale cioè sostanzialmente solo il loro spessore così da avere la minima resistenza idrodinamica all’avanzamento (posizione di riposo delle pale), corrispondente ad un angolo di calettamento pari a 90°.

Tuttavia le eliche feathering attualmente sul mercato necessitano di uno smontaggio completo per effettuare qualsiasi lavoro di modifica o sostituzione delle pale in quanto sono fissate all’interno del corpo centrale.

Inoltre in questo tipo di eliche è previsto un sistema ad ingranaggi, e.g. ruote coniche, per la trasmissione e trasformazione del movimento di rotazione del mozzo in rotazione delle pale dalla posizione di riposo a quella di marcia, il quale presenta lo svantaggio di generare forze radiali interne, che gravano sul corpo centrale, nonché di avere un ingombro interno considerevole in direzione longitudinale, con conseguenti carichi a sbalzo maggiori sull’albero motore.

Scopo della presente invenzione è quello di superare, almeno in parte, gli svantaggi della tecnica nota fornendo eliche a passo variabile per motori ausiliari che offrono una ridotta resistenza idrodinamica, il cui passo di lavoro sia modificabile senza cambiare l’intero set di pale.

Un altro scopo è quello di fornire un’elica marina come sopra definita che abbia anche un corpo centrale di minor ingombro longitudinale così da alleggerire l’albero motore da carichi a sbalzo.

Questi ed altri scopi, di seguito maggiormente evidenti, sono raggiunti dall’elica marina in accordo all’invenzione avente le caratteristiche elencate nella annessa rivendicazione indipendente.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Un oggetto della presente invenzione riguarda un’elica che comprende un dispositivo per la trasmissione e trasformazione, in maniera automatica, del moto rotatorio dell’albero motore in moto di inclinazione delle pale dell’elica e per l’arresto le pale alla inclinazione voluta, dove detto dispositivo è caratterizzato dal prevedere un cinematismo di tipo “a giogo scozzese”.

In questo modo è possibile ottenere il ritorno in posizione di bandiera, ma anche il passaggio dalla posizione di bandiera a quella di lavoro, in maniera automatica.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione risulteranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita ad una sua forma puramente esemplificativa, e quindi non limitativa, di realizzazione illustrata nei disegni annessi, in cui:

le figure 1a e 1b sono viste prospettiche dell’elica in accordo alla presente invenzione, rispettivamente da poppa e da prua, con le pale in posizione di bandiera per la navigazione a vela;

la figura 2 è una vista in esploso dell’elica di fig. 1a;

la figura 3a è una vista prospettica in esploso del gruppo di trasmissione del moto che trasforma il moto dell’albero motore in moto di inclinazione delle pale dell’elica in accordo alla presente invenzione;

la figura 3b è una vista prospettica della slitta illustrata in fig. 3a;

la figura 4 è una vista in sezione verticale dell’elica di fig. 1a in accordo alla presente invenzione dove la pala verticale è stata rappresentata interrotta e il relativo accoppiamento colletto/codolo è stato illustrato in maniera semplificata; la figura 5 è una vista in sezione verticale del corpo dell’elica presa lungo la linea V-V di fig. 4;

la figura 6 è una vista in sezione verticale del corpo dell’elica presa lungo la linea VI-VI di fig. 4;

la figura 7 illustra rispettivamente (a) in prospettiva e (b) in pianta il gruppo di trasmissione del moto nel caso di pale in posizione di bandiera;

la figura 8 illustra rispettivamente (a) in prospettiva e (b) in pianta il gruppo di trasmissione del moto nel caso di pale in posizione di lavoro durante la marcia dell’elica.

Con l’ausilio delle Figure verrà ora descritta l’elica in accordo all’invenzione.

L’elica oggetto della presente invenzione, indicata complessivamente con il riferimento numerico 100, comprende un corpo centrale esterno e una pluralità di pale 5, generalmente almeno due, sporgenti da detto corpo centrale.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure, l’elica 100 della presente invenzione è a tre pale 5, anche se il numero delle pale non è vincolante ai fini della presente invenzione.

Detto corpo centrale esterno, a forma generalmente di ogiva, è composto da due metà 10 e 11, unite per mezzo di viti assiali 12: una prima semi-ogiva 10 di prua ed una seconda semi-ogiva 11, di poppa, che porta all’estremità un cappuccio 14 con funzione di anodo sacrificale come verrà descritto successivamente in dettaglio.

Come illustrato in fig.2, all’interno di detto corpo a ogiva 10-11 è alloggiato un mozzo 1 avente un tratto terminale filettato, sul quale si avvita una prima ghiera filettata 16 al fine di vincolare e fissare solidalmente detto mozzo 1 a detta semiogiva di prua 10, impedendo ogni movimento di traslazione del mozzo 1 rispetto al corpo a ogiva.

Detto mozzo 1 alloggia al suo interno un albero motore 2 (fig. 4) il quale è vincolato a detto mozzo 1 tramite un convenzionale e già noto accoppiamento conico a chiavetta (fig.5).

Un dado filettato 3 assicura in posizione detto accoppiamento mozzo-albero motore, grazie anche ad una o più viti 17 che bloccano detto dado filettato 3 al mozzo 1 (fig. 4).

Il mozzo 1 presenta sulla sua superficie esterna, uno o più rilievi o sporgenze a cuspide 20, disposte dopo detto tratto filettato e adiacenti ad esso: dette sporgenze 20 sono integrali al mozzo 1 e si sviluppano parallelamente all’asse longitudinale del mozzo 1 per un determinato tratto della sua lunghezza.

I rilievi o sporgenze 20 sono vantaggiosamente almeno in numero di due, disposte diametralmente opposte tra loro.

Come illustrato in fig. 3a, 3b, ciascuno di detti rilievi 20 ha inoltre due bordi inclinati 6 così da definire, per ciascuna sporgenza 20, un profilo sostanzialmente a cuspide o triangolare.

Intorno al mozzo 1 è inoltre montato coassialmente un elemento a manicotto 4, altrimenti denominato “slitta” qui di seguito, che può solamente scorrere longitudinalmente lungo il mozzo 1.

Detto manicotto 4 presenta un primo tratto formato da tre piani o superfici trasversali 31 (figg. 7-8) disposte trasversalmente rispetto all’asse longitudinale del mozzo 1: detti piani 31 sono disposti tra loro in modo da formare, in sezione verticale nella direzione trasversale, un triangolo (fig. 4).

Ciascuno di detti piani trasversali 31 presenta una scanalatura 4’ (figg. 7-8), generalmente a forma di due semiarchi contigui e continui tra loro: ciascuna scanalatura 4’ costituisce una guida al movimento di un rispettivo perno 7 (fig. 2) solidale alla rispettiva pala 5 dell’elica 100: di fatto detto perno 7’ ingrana detta scanalatura 4’ come verrà spiegato successivamente in dettaglio.

Il secondo tratto di tale manicotto 4, definito anche come tratto restante, è formato da una o più sporgenze 21 disposte parallele all’asse longitudinale del mozzo 1, e sono in numero, forma e dimensioni uguali a quelle delle sporgenze a cuspide 20 del mozzo 1.

Anche in questo caso, ciascuno di detti rilievi 21 ha due bordi inclinati 6’ così da definire un profilo sostanzialmente a cuspide o triangolare.

La slitta 4 prevede inoltre tre sedi longitudinali 30 (figg. 7-8), distanti tra loro, atte ad alloggiare, ciascuna, la rispettiva vite assiale 12 (fig. 5): dette viti 12 impediscono alla slitta 4 qualsiasi movimento di tipo rotatorio.

Ciascuna sede 30 è disposta alla convergenza di ogni coppia di superfici trasversali 31.

In pratica, quando il mozzo 1 è fermo, le sporgenze a cuspide 21 della slitta 4 sono in battuta completa contro le sporgenze a cuspide 20 del mozzo 1, e la slitta 4 è in posizione di riposo: in questa posizione i bordi/lati inclinati 6 e 6’ di dette sporgenze 20 e 21 sono completamente a contatto tra loro (fig. 7).

Quando il mozzo 1 viene fatto ruotare (per rotazione dell’albero motore 2) si ha lo scorrimento del manicotto 4 sul mozzo 1 da una prima posizione di riposo ad una seconda posizione di lavoro in cui i suddetti lati inclinati 6, 6’ sono parzialmente a contatto tra loro (fig.8).

In pratica, il movimento di rotazione del mozzo 1 determina uno scorrimento dei bordi inclinati 6 delle rispettive sporgenze 20 previste nel mozzo 1 lungo i bordi inclinati 6’ delle sporgenze 21 della slitta 4, la quale si sposta rispetto alla sua posizione inziale, dando luogo ad uno scorrimento longitudinale lungo il mozzo 1 in direzione di poppa.

La posizione finale di detta slitta 4, e quindi la corsa della slitta 4, è determinata e regolata da una seconda ghiera di arresto filettata 8 (figg. 2 e 4), generalmente a più principi, situata all’estremità poppiera del mozzo 1: tale ghiera 8, vantaggiosamente a testa esagonale, è avvitabile all’interno della semi-ogiva di poppa 11 e viene bloccata nella posizione desiderata (che rappresenta il punto di arresto della corsa della slitta 4) per mezzo di una vite di sicurezza 15 alloggiata in una rispettiva sede ricavata nella semi-ogiva di poppa 11.

Grazie alla filettatura, questa ghiera 8, ed insieme ad essa il punto di arresto della corsa della slitta 4, è regolabile in modo preciso il ché si traduce in una precisa regolazione del passo di lavoro definito in gradi: tali gradi sono riportati su una corona graduata disposta intorno alla ghiera 8, sulla faccia frontale a poppavia dell’elica 100.

Di fatto, come illustrato in fig. 6, su detta seconda ghiera 8 di arresto è disposta una freccia per indicare l’angolo finale della posizione di marcia delle pale 5: quanto minore è tale angolo impostato ed indicato dalla freccia, tanto più ampio sarà movimento angolare delle pale 5 nel passaggio dalla posizione di bandiera a quella di lavoro, sia in marcia avanti che in marcia indietro.

Occorre poi osservare che quanto maggiore è l’angolo di incidenza delle pale, tanto maggiore sarà il flusso d’acqua spinto dalle pale 5 dell’elica 100.

E’ da notare che quando la slitta 4 si trova in posizione di finecorsa massima verso poppa (impostazione 0° sulla ghiera 8), l’angolo di incidenza delle pale risulta nullo, il che significa che anche la spinta idrodinamica del propulsore è nulla a questo estremo.

In pratica, con angolo di 20° impostato sulla ghiera, il passo finale risulterà 20°, quindi le pale ruoteranno (in senso orario o antiorario a seconda del senso di rotazione dell’albero motore 2) di 70° (90°-20°), dal momento che l’angolo di partenza della posizione di bandiera è 90° per convenzione.

Pertanto l’angolo sulla ghiera è l’angolo di passo finale dell’elica.

Come detto sopra, su ognuno dei piani trasversali 31 della slitta 4 è ricavata una rispettiva asola 4’ destinata ad essere impegnata con un rispettivo perno 7’ di un elemento a manovella 7 solidale alla rispettiva pala 5.

In pratica, ciascun perno 7’ di manovella 7 solidale con la rispettiva pala 5 (fig. 4 e 7) può muoversi nella corrispondente asola 4’ della slitta 4.

Entrando nel dettaglio della descrizione delle manovelle 7, ciascuna di esse è formata da una base circolare, o di altra forma curvilinea, dal cui fondo si stacca il perno 7’, mentre dalla sommità di tale base si stacca un codolo 13’ filettato, destinato ad avvitarsi in una sede filettata interna al rispettivo colletto 40 (fig. 4) della corrispondente pala 5: il serraggio tra il codolo 13’ e la pala 5, e la sicurezza di tale serraggio, è garantito da un relativo anello in gomma 13 in neoprene installato nel colletto 40 della pala 5 e da una spina elastica 32 (fig.2).

Le pale 5 sono così rese solidali alle manovelle 7.

Il perno 7’ è preferibilmente posto in linea con il centro della base circolare e posto ad una distanza (raggio) dallo stesso centro pari alla corsa massima della slitta.

Tra il codolo 13’ e la base circolare della manovella 7 è prevista una sporgenza anulare 41 che funge da distanziale reggispinta così da eliminare il bisogno di distanziali interni.

Le manovelle 7 delle pale 5 sono racchiuse fra le due semi-ogive 10 e 11 nelle quali sono ricavate opportune semi-rientranze che, una volta unite le due semi-ogive 10 e 11, costituiscono le sedi per dette manovelle 7: in questo modo le pale 5 sono rese solidali al corpo ogiva centrale dell’elica 100 ma in grado di ruotare intorno al proprio asse.

Pertanto le pale 5 dell’elica 100 della presente invenzione non sono imperniate al corpo dell’elica come invece accade nelle eliche feathering dell’arte nota, e grazie a ciò è possibile effettuare modifiche alle pale senza smontaggi del corpo centrale.

In pratica, le pale 5 possono ruotare intorno al proprio asse a seguito del movimento dei rispettivi perni 7 nelle corrispondenti asole 4’ provocato dal movimento traslatorio della slitta 4, determinato a sua volta dalla rotazione del mozzo 1: pertanto il moto lineare (traslazione longitudinale) della slitta 4 viene trasformato in rotazione simultanea delle suddette manovelle 7 e di conseguenza delle pale stesse 5 attorno al proprio asse, permettendo così di passare dalla posizione di bandiera a quella di marcia dell’elica.

In particolare, le manovelle rotanti 7 risultano essere accoppiate alla slitta 4 in modo tale da dare luogo ad un cinematismo di tipo a “giogo scozzese”, nel quale un moto assiale (quello della slitta 4) viene trasformato in moto rotatorio (quello dei perni 7’, delle manovelle 7 e delle relative pale 5 ad esse solidali): più in particolare si può affermare che il presente cinematismo sia a “giogo scozzese” modificato poiché il tradizionale cinematismo “a giogo scozzese” prevede un’asola dritta, anziché curvilinea.

Tuttavia, anche se il profilo dell’asola 4’ è stato illustrato sostanzialmente a semicerchio in quanto permette notevoli miglioramenti nel controllo delle forze trasmissibili dal meccanismo, soprattutto negli ultimi gradi di rotazione delle manovelle 7 (ultimi millimetri di corsa della slitta verso poppa), rimane inteso che tale profilo può essere curvilineo, ad arco di cerchio con vari raggi di curvatura, oppure di altra forma opportunamente progettata per provocare una determinata rotazione dei perni 7’ per far passare le pale 5 dalla posizione di bandiera a quella di lavoro.

Occorre notare che il presente cinematismo a “giogo scozzese” modificato è completamente differente dal tipo di cinematismo utilizzato nelle comuni eliche a passo variabile nelle quali, generalmente, il mozzo dell'elica è dotato di una corona dentata solidale ad un pignone tronco conico centrale che ingrana in modo permanente i pignoni delle rispettive pale, così che la rotazione del pignone centrale rispetto al corpo cilindrico dell'elica determina la corrispondente rotazione delle pale, attorno ai rispettivi assi di imperniamento al corpo dell'elica.

La posizione della ghiera 8 di arresto è mantenuta bloccata dalla vite di sicurezza 15 alloggiata in una rispettiva sede ricavata nella semi-ogiva di poppa 11 (fig. 4).

Fra la slitta 4 e la ghiera di arresto 8, è interposto un elemento elastico a compressione 9, e.g. molla elicoidale di contrasto, parzialmente alloggiato all’interno di detta ghiera 8: detta molla 9, il cui allungamento è parallelo all’asse longitudinale del mozzo 1, interviene per garantire il ritorno della slitta 4 nella posizione di bandiera dell’elica (effetto messa in bandiera automatico) quando il motore viene spento, ma allo stesso tempo interviene per proteggere il meccanismo da strappi improvvisi dovuti ai bruschi cambi di manovra (effetto antishock).

Il profilo delle pale 5 dell’elica 100 della presente invenzione è vantaggiosamente un profilo simmetrico, anche se ciò non è vincolante ai fini della presente invenzione.

Per proteggere tutta l’elica da corrosioni galvaniche in ambiente marino, è previsto un anodo sacrificale in zinco 14 montato all’estremità poppiera dell’insieme e assicurato da una o più viti blocca-zinco e blocca-dado 17, preferibilmente in numero di tre.

Verrà ora descritto il funzionamento dell’elica 100 oggetto della presente invenzione.

In condizione di motore spento, le pale 5 dell’elica 100 si trovano nella posizione di bandiera, altrimenti detta posizione di riposo, cioè di minima resistenza idrodinamica all’avanzamento (e quindi con le pale 5 disposte come in fig. 1a e 1b, dove il flusso d’acqua investe sostanzialmente solo il loro spessore ma non la superficie): non vi è alcun pericolo che le pale 5 possano assumere accidentalmente un’altra posizione grazie al fatto che il mozzo 1 è fermo e che solo il movimento rotatorio del mozzo 1 può mettere in movimento detta slitta 4.

Di fatto, la posizione di riposo è garantita dal precarico della molla 9 e dalla forma del meccanismo di accoppiamento a doppia cuspide tra mozzo 1 e slitta 4 (autostabile).

Avviando il motore, l’albero motore 2 metterà in rotazione il mozzo 1 che nei primi istanti subirà una rotazione relativa rispetto al resto dell’elica 100, poiché le pale 5 in posizione di bandiera offrono la massima resistenza alla rotazione, generando sul corpo esterno una coppia resistente al moto.

Detta rotazione relativa del mozzo 1 determina uno scorrimento elicoidale fra slitta 4 e mozzo 1 che porta la slitta 4 ad allontanarsi dal mozzo 1 fino al contatto di detta slitta 4 con la ghiera di arresto 8, detta slitta 4 andando nel contempo a comprimere l’elemento elastico 9.

Tale movimento della slitta 4 determina il movimento in traslazione dell’asola 4’ che porta il rispettivo perno 7’ a muoversi lungo il profilo curvilineo della rispettiva asola 4’, portando le pale 5 a ruotare rispetto al loro asse.

Il tratto che detto perno 7’ può percorrere nell’asola curvilinea 4 dipende dal tratto lineare che può percorre la slitta 4 il quale è strettamente legato all’angolo preimpostato su detta ghiera 8.

Pertanto, la rotazione delle pale 5 intorno al loro asse termina quando detta slitta 4 è in battuta contro detta ghiera di arresto 8, la cui posizione, come detto, è in relazione con l’angolo preimpostato su detta ghiera 8: da questo momento in poi si avrà la rotazione di tutto il copro centrale dell’elica incluse le pale 5 orientate in modo da rivolgere la loro superficie, o la maggior parte di essa, al flusso dell’acqua per generare la spinta propulsiva.

Appena il motore viene disattivato, la coppia motrice dell’albero motore 2 agente sulle pale 5 viene meno e l’elemento elastico 9 ripristina la posizione di riposo della slitta 4 (le cui sporgenze vanno in battuta contro le sporgenze del mozzo 1), ripristinando di conseguenza la posizione di bandiera delle pale 5 dell’elica 100.

E’ da notare che la posizione di bandiera è quella che corrisponde all’angolo 90° e che i vari angoli di inclinazione delle pale 5, prestabiliti sulla ghiera 8, corrispondono ai gradi di passo finale impostabili.

La regolazione del passo risulta molto semplice dal momento che una rotazione completa (360°) della ghiera di arresto 8 interessa tutta la gamma di passi utilizzabili per la navigazione a motore, in particolare da 0 a 26° con incrementi da 2° ciascuno, come da figura 6.

La procedura di modifica del passo finale è la seguente:

- Rimuovere l’anodo sacrificale 14 in zinco svitando le sue viti di fissaggio 17;

- Sbloccare la ghiera di arresto 8 svitando parzialmente la vite di sicurezza 15 dalla propria sede;

- Ruotare la ghiera 8 agendo sulla sezione esagonale prevista, fino a far coincidere l’indicatore sulla ghiera con il passo in gradi desiderato, marcato sull’ogiva;

- Riavvitare la vite di sicurezza 15 per bloccare la ghiera in posizione;

- Rimontare l’anodo in zinco 14 con le sue viti di fissaggio 17.

Nell’eventualità in cui fosse necessario modificare il senso di rotazione dell’elica, si può considerare quanto segue.

Il profilo simmetrico delle pale 5 rende semplice e veloce questa operazione: è sufficiente svitare la ghiera di arresto 8 fino alla posizione massima verso poppa, affinché la slitta sia in grado di muoversi liberamente fino a finecorsa (corrispondente ad angolo pale uguale a 0°).

Successivamente si ruotano manualmente le pale sincronizzate di 180°; a questo punto il vecchio bordo di attacco delle pale (leading edge) è diventato il bordo di uscita (trailing edge) e viceversa.

Con questa rotazione il perno 7’ di manovella 7 di ciascuna pala 5 è passato dalla parte opposta e speculare dell’asola 4’ della slitta 4, il che cambia il senso di rotazione del meccanismo.

Per ultimare l’operazione è sufficiente riavvitare la ghiera di arresto 8 all’impostazione di passo desiderata e assicurarla in posizione con la vite di sicurezza.

I vantaggi della presente invenzione sono notevoli grazie alle notevoli migliorie apportate rispetto alle eliche note.

In particolare:

- prima fra tutte è il sistema di trasmissione e trasformazione del movimento di rotazione del mozzo in uno spostamento lineare della slitta tramite lo scorrimento di piani inclinati previsti fra questi due pezzi. Questo accorgimento va a sostituire qualsiasi altro sistema ad ingranaggi spesso adottato in questo tipo di eliche.

- le forze radiali delle classiche ruote dentate coniche sono smorzate nella presente invenzione grazie al cinematismo a “giogo scozzese” che sfrutta il movimento lineare della slitta per governare l’angolazione delle pale attraverso il sistema di manovelle sincronizzate.

- l’elemento elastico a compressione (molla elicoidale) permette di attutire gli strappi delle repentine manovre del motore oltre che garantire il ritorno automatico in bandiera dell’elica (effetto antishock e ritorno automatico): questo aspetto è ad oggi molto apprezzato soprattutto per i motori di nuova concezione dotati di trasmissioni motore-elica di tipo idraulico.

- il sistema di montaggio esterno delle pale, sul corpo centrale, utilizzato nella presente invenzione ed effettuato mediante perni filettati e spine elastiche facilita il distacco delle pale dal corpo centrale e quindi la sostituzione delle stesse in caso di danneggiamento o necessità di modifica del diametro dell’elica: questa caratteristica non è disponibile su gran parte delle eliche feathering attualmente sul mercato, le quali necessitano di uno smontaggio completo del corpo centrale per effettuare qualsiasi lavoro di modifica o sostituzione delle pale.

- la perfetta simmetricità della sagoma delle pale e la loro forma particolare non solo garantiscono una migliore propulsione riducendo le turbolenze alla base delle foglie, ma favorisce il corretto e bilanciato funzionamento del “giogo scozzese” nonché per l’inversione del senso di rotazione dell’elica: questo particolare progetto a pale dal profilo simmetrico è nuovo. Di fatto la presente invenzione sfrutta un ritorno automatico in bandiera forzato dalla molla in compressione, a differenza di un ritorno favorito dallo sbilanciamento assiale del profilo pala attualmente sfruttato dalle altre eliche sul mercato.

- la modifica apportata al cinematismo del “giogo scozzese” tradizionale ad asola dritta, garantisce un controllo migliore dell’angolo finale delle pale in quanto più preciso: di fatto, il Richiedente ha trovato che con configurazioni geometriche diverse, è possibile, ad incrementi pressoché costanti della posizione lineare della slitta, far corrispondere incrementi di angolazione del passo dell’elica costanti. Tutto ciò comporta notevoli miglioramenti nella regolazione del passo in termini di semplicità e precisione. In particolare, il Richiedente ha trovato che la configurazione ad asola leggermente curva offre migliori vantaggi meccanici pur mantenendo la corsa totale della slitta identica alla configurazione ad asola dritta. Anche la trasmissione della forza di rotazione alle manovelle è molto influenzata dalla forma dell’asola della slitta. Con una tradizionale asola dritta, la forza da applicare sul mozzo (e di conseguenza sulla slitta stessa) cresce in modo esponenziale risultando, di conseguenza, molto difficile per il motore far raggiungere all’elica il passo desiderato.

- il sistema di fissaggio dell’anodo sacrificale di zinco in testa all’elica che avviene per mezzo di viti di serraggio che allo stesso tempo bloccano anche il dado filettato, prevengono il prematuro distacco per corrosione galvanica di detto anodo, fenomeno che invece accade frequentemente in alcune eliche note. Come si vede dalle figure, dette viti vengono così collocate molto vicine all’asse di rotazione dell’elica garantendo un serraggio in una sezione molto più spessa dell’anodo, sfruttandolo di conseguenza per un periodo di tempo maggiore prima che la corrosione galvanica ne possa causare il distacco. In questo modo si è ridotto il numero di anodi da sostituire nel tempo senza dover ricorrere a più complicati sistemi di protezione della sagoma esterna (perimetro) dello zinco (e.g. corone in acciaio, ecc.)

- la regolazione del passo di lavoro è semplice e precisa grazie alla ghiera filettata 8 a più principi, la quale è in grado di soddisfare qualsiasi impostazione di propulsione da 0° a 26°, con una sola rotazione completa. Questi passi sono ben visibili sulla corona graduata intorno alla ghiera, sulla faccia frontale a poppavia dell’elica, come da figura. Per la regolazione di altre eliche esistenti ad oggi sul mercato spesso è necessario lo smontaggio completo o parziale con rischio di perdita di pezzi in mare e maggiore difficoltà della regolazione stessa.

- la posizione di lavoro dell’elica in accordo alla presente invenzione è raggiunta in meno di un quarto di giro dell’albero motore sia in marcia avanti, che in marcia indietro grazie alla natura intrinseca del meccanismo. Questo porta ad un notevole miglioramento in termini di risposta ai comandi e manovrabilità del vascello rispetto a qualunque altra elica con angoli di risposta superiori ad oggi presenti sul mercato. La presente invenzione non è limitata alle particolari forme di realizzazione precedentemente descritte e illustrate nei disegni annessi, ma ad essa possono essere apportare numerose modifiche di dettaglio, alla portata del tecnico del ramo, senza per questo fuoriuscire dall’ambito dell’invenzione stessa, come definito nelle rivendicazioni annesse.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Elica (100) a passo variabile comprendente un corpo centrale (10-11) e una pluralità di pale (5) ruotabili, sporgenti da detto corpo centrale (10-11), detto corpo centrale (10-11) alloggiante, al suo interno, un mozzo (1) di un albero motore (2) che è disposto coassiale a detto mozzo (1), detto corpo centrale (10-11) alloggiante inoltre al suo interno un dispositivo per trasformare il moto rotatorio di detto mozzo (1) o di detto albero motore (2) in moto rotatorio di detta almeno una pala (5) attorno al proprio asse rispetto a detto corpo centrale (10-11) di detta elica (100) detto dispositivo di trasformazione essendo accoppiato ad almeno una di dette pale (5) e a detto mozzo (1) o a detto albero motore (2), caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di trasformazione è un cinematismo di tipo “a giogo scozzese” e comprende un manicotto (4) montato coassialmente su detto mozzo (1) in maniera scorrevole longitudinalmente, provvisto di superfici (31) disposte trasversalmente all’asse longitudinale del mozzo (1), su ciascuna di dette superfici trasversali (31) essendo ricavata una rispettiva asola (4’) impegnata da un rispettivo perno (7’) di un elemento a manovella (7) solidale alla rispettiva pala (5), detto manicotto (4) essendo inoltre provvisto di sporgenze a cuspide (21) che si estendono parallelamente all’asse longitudinale di detto mozzo (1) come denti a cuspide, ciascuna di dette sporgenze (21) aventi due bordi inclinati (6’), detti bordi inclinati (6’) di ciascuna sporgenza (21) di detto manicotto (4) essendo atti a scorrere su corrispondenti bordi inclinati (6) di una corrispondente sporgenza (20) prevista su detto mozzo (1) al ruotare di detto mozzo (1), in maniera tale da generare uno scorrimento lineare di detto manicotto (4) e un conseguente movimento di detti perni (7’) nelle corrispondenti asole (4’) così da provocare la rotazione di detti elementi a manovella (7) di dette pale (5) e contemporaneamente la rotazione di dette pale (5) intorno al proprio asse.
2. 2. Elica (100) a passo variabile secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuna asola (4’) di detto manicotto (4) ha un profilo sostanzialmente curvilineo, preferibilmente a forma di due semiarchi contigui e continui tra loro.
3. 3. Elica (100) a passo variabile secondo la rivendicazione 1 o 2 , in cui dette sporgenze (20;21) del rispettivo mozzo (1) o manicotto (4) sono in numero di due e poste diametralmente opposte, dette sporgenze (21) di detto manicotto (4) essendo di forma e dimensioni uguali a dette sporgenze (20) di detto mozzo (1).
4. 4. Elica (100) a passo variabile secondo la rivendicazione 3, in cui ciascuna di dette sporgenze (20;21) ha un profilo sostanzialmente a cuspide o triangolare.
5. 5. Elica (100) a passo variabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto manicotto (4) prevede inoltre tre separate sedi longitudinali (30), atte ad alloggiare, ciascuna, una rispettiva vite (12), ciascuna sede (30) essendo disposta alla convergenza di ogni coppia di superfici trasversali (31).
6. 6. Elica (100) a passo variabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto mozzo (1) è fissato a detto corpo centrale (10-11) per mezzo, da un lato, di una prima ghiera filettata (16) avvitabile su un tratto terminale filettato di detto mozzo (1) e, dall’altro lato opposto, per mezzo di un dado filettato (3) e viti (17) che bloccano detto dado filettato (3) al mozzo (1).
7. 7. Elica (100) a passo variabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui all’interno di detto corpo centrale (10-11) è inoltre prevista una seconda ghiera filettata di arresto (8) situata all’estremità poppiera del mozzo (1) e avvitabile all’interno della semi-ogiva di poppa (11) del corpo centrale (10-11) atta a limitare la corsa di detto manicotto (4) in funzione del passo di lavoro prescelto indicato in gradi, riportati su una corona graduata disposta intorno a detta ghiera (8).
8. 8. Elica (100) a passo variabile secondo la rivendicazione 7, in cui fra detto manicotto (4) e detta seconda ghiera (8) è interposto un elemento elastico a compressione (9) per operare il ritorno di detto manicotto (4) in posizione di battuta contro detto mozzo (1) quando la rotazione di detto mozzo (1) è arrestata, per ruotare dette pale (5) dalla posizione di lavoro alla posizione di bandiera.
9. 9. Elica (100) a passo variabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento a manovella (7) di pala (5) è avvitabile in una sede filettata interna al rispettivo colletto (40) di pala (5) per mezzo di un codolo filettato (13’) e spina elastica (32), detto codolo (13) essendo integrale con detta manovella (7).
10. 10. Elica (100) a passo variabile secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui dette pale (5) hanno, ciascuna, un profilo simmetrico.