Cavitação e “slippage” são termos comumente usados para definir um baixo fluxo de água ao redor do hélice.

Muitas vezes observamos um modelo com o motor em alto giro se arrastando na água  por causa deste fenômeno resultado da ineficiência(slippage)  deste hélice para aquele “set up” de modelo.Felizmente este problema tem solução ao contrario do slippage que não pode ser corrigido, mas que pode ser mantido no mínimo.

 A cavitação aparece quando a água é puxada mais rápido do que a sucção pode preencher o espaço ao redor das pás do hélice.Nestes casos uma bolha de ar se forma ao redor do hélice fazendo o motor atingir altíssimo giro.Pode ser ocasionada pela excessiva velocidade do hélice,muito ângulo de passo,hélice muito alta ou mesmo hélice danificada.

O problema mais comum de cavitação ocorre com hidroplanos logo após o lançamento à água se a velocidade de partida não for suficiente para que o modelo consiga chegar ao planeio.Nestes casos o arrasto do casco devido à baixa flutuação leva a uma baixa velocidade e consequentemente a uma baixa capacidade de sucção do hélice.Quanto mais potencia transferirmos ao hélice mais cavitação ocorrerá.

A solução nestes casos é diminuir a rotação até que a corrente de sucção consiga preencher este espaço ao redor das pás permitindo que o hélice consiga um maior empuxo.Repetindo este procedimento é possível diminuir este fenômeno e à medida que o modelo começar a ganhar velocidade poderemos aumentar a rotação até o planeio total.Este fenômeno também ocorre com certa freqüência com os tunnels em baixas velocidades.

Existem varias causas para que a cavitação apareça e veremos algumas muito freqüentes.

Rabetas (struts) com bordos danificados  podem atrapalhar o fluxo da água até o hélice, portanto verifique  estas partes do modelo caso aja um impacto durante um teste.

Ajustes impróprios de altura nas rabetas podem causar cavitação na maioria dos modelos, mas principalmente nos monocascos uma vez que a popa destes modelos impede um maior fluxo de agua ao hélice.Entretanto a ultima geração de monocascos utiliza a saída dos eixos de transmissão junto ao V de quilha e isto pode ser um recurso positivo uma vez que o stuffing box( onde passa o eixo flexível de transmissão)  passa pelo interior do casco e não causa arrasto como se estivesse saindo por baixo da quilha.

A idéia aqui é conseguir virar o maior hélice possível, já que nos hélices de superfície apenas as extremidades estão em contato com a água enquanto as partes mais próximas do centro(hub) estão literalmente cavitando no ar.

Considerando este hélice estar virando na superfície da água temos o aparecimento de outro fenômeno e problema, o “prop walk”.

Isto significa dizer que nestas situações o hélice esta funcionando como um remo puxando a traseira do modelo na direção de funcionamento.Assim temos a popa do modelo  sendo deslocada para a esquerda com consequente desvio da proa no sentido contrario.Este fenômeno é bem conhecido quando os modelos são do tipo outrigger já que boa parte dos hélices fica fora da água durante a velocidade máxima.Para compensar este problema devemos calçar o lado direito das rabetas formando um ângulo do hélice com o painel de popa da ordem de três(3) graus. Desta feita provocamos um desvio compensatório para o modelo navegar em linha reta sem haver necessidade de correções de leme que produzem muito arrasto(drag) e  roubam velocidade.Isto se aplica a todos os modelos que apresentam este tipo de desvio de trajetória.

Apesar da cavitação ser um problema  de muitos modelos podemos dizer que ele se restringe apenas às baixas velocidades.

O tipo de hélice, tamanho e ângulo das pás também tem muito a ver com este fenômeno.

Em altas velocidades esta grande bolha de ar não esta presente, mas pequenos defeitos nos bordos do hélice podem limitar a velocidade.Estando o bordo de ataque(leading edge) bem alinhado e afiado teremos um hélice com grande eficiência e menor probabilidade de cavitação e prop walk.

Hélices com pouco passo também favorecem a perda de deslocamento e aparecimento de cavitação.

A maioria dos hélices comercializados atualmente é desenhada para manter um mínimo de cavitação, portanto ao modificar o passo original cuidado com os procedimentos que devem ser estudados no capitulo de modificações de hélices.

 De maneira resumida e simplificada  somente modifique as áreas próximas ao bordo de ataque em intervenções progressivas( figura 1).Esta modificação se chama “cupping ou curvamento.Desta forma o bordo de ataque vai entrar na água neste novo angulo e a medida que a água passar pelo bordo o passo da pá aumentara progressivamente produzindo um maior empuxo ou thrust de água. Dobrar toda a pá ou todo o  bordo de ataque costuma causar normalmente mais problemas que vantagens.

SLIPPAGE

Todo hélice é classificado pelo seu passo.O angulo do passo e o seu diâmetro determinam o chamado passo teórico que é o numero de polegadas que cada hélice se desloca a cada rotação completa(figura 2).Mas como a água não é um meio sólido,o passo teórico não pode ser alcançado devido ao que chamamos de “slippage”(eficiência).

A diferença entre os dois passos é conhecida como “slip rate”.Por exemplo, se você segurar o seu modelo na água de modo a não deixa-lo se locomover enquanto o motor estiver funcionando você poderá experimentar 100% de  slippage do hélice.

Um modelo em velocidade máxima como pouco atrito   costuma ter um slip rate proporcional ao valor de arrasto produzido.Isto significa dizer que quanto mais seco é um modelo em contato com a água menor é este fator, portanto maior é a  sua eficiência.

O slippage pode ser calculado através de uma formula bem simples.

Inicialmente, precisamos saber o regime de rotações do motor e o passo teórico do hélice.O passo em polegadas é multiplicado pelas rotações e este valor dividido por uma constante de 1,056 para obtermos a velocidade teórica em milhas por hora.

A seguir devemos medir a velocidade real do modelo através de um sistema de aferição eletrônico ou mesmo usando um radar e comparar ambas as velocidades.

Exemplificando temos o seguinte: a rotação do motor é de 22000rpms e  virando um hélice de 3,25 polegadas de passo deveremos ter uma velocidade teórica de 67,7mph. Com um sistema atual de medição ( radar) digamos que a velocidade real foi de 53,4mph. Subtraindo as velocidades teremos uma perda nominal de 14,3mph. Podemos a partir deste valor converter esta perda em percentual apenas dividindo a velocidade teórica pela perda nominal e obter então um valor de 21% de slip rate.

A partir deste numero e conhecendo o modelo, as rotações do motor e passo de  hélice será possível  determinar novas velocidades usando este slip rate. De acordo com a mudança destas variáveis.

Este método é muito empregado para provas de velocidade uma vez que as estimativas podem ser calculadas de acordo com o slip rate de cada tipo de modelo.O valor de 21% é apropriado para monocascos e obviamente será menor para hidroplanos.

Em suma um casco com pouco arrasto significa um baixo slip rate e velocidade mais altas.

Este artigo ilustra a importância de termos um casco bem alinhado, sem imperfeições assim como cuidados especiais  com ferragens e principalmente hélices.

Boa barquejada!

Por: GILL ROLAND SONSINO