Τι είναι το ακροφύσιο Kort;

Το ακροφύσιο Kort είναι μια σχεδίαση προπέλας χαμηλής ταχύτητας που χρησιμοποιείται σε πλοία και σκάφη και αποτελείται από μια συμβατική προπέλα που βρίσκεται μέσα σε ένα ειδικά σχεδιασμένο σάβανο. Το φαινόμενο επιτάχυνσης της ροής του καλύμματος και το υδροδυναμικό εσωτερικό προφίλ βελτιώνουν σημαντικά την απόδοση ώσης της προπέλας σε μικρότερες ταχύτητες. Αυτό επιτρέπει σε μικρότερες προπέλες και μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας να χρησιμοποιούνται σε σκάφη χαμηλότερης ταχύτητας από αυτά για συμβατικά, ανοιχτά σχέδια έλικας. Ο έλεγχος διεύθυνσης σε δοχεία εξοπλισμένα με ακροφύσιο Kort μπορεί να παρέχεται από συμβατικά συγκροτήματα πηδαλίου τοποθετημένα στη διαδρομή ώσης ή το ίδιο το ακροφύσιο μπορεί να περιστρέφεται για την παροχή κατευθυντικής ώσης. Δυστυχώς, το κάλυμμα προσθέτει σημαντική έλξη στη σχεδίαση και γι’ αυτό το ακροφύσιο Kort αρχίζει να χάνει την απόδοσή του σε ταχύτητες πάνω από 10 κόμβους (11.5 mp/h-18.5 km/h).

Οι ιδέες που αποτελούν τη βάση του σχεδιασμού του ακροφυσίου Kort εμφανίστηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1900 με τις οραματικές προσπάθειες του Ιταλού μηχανικού Luigi Stipa. Τα σχέδιά του για ένα αεροσκάφος με “διασωληνωμένο έλικα” ήταν διορατικά και η δουλειά που έκανε για τον καθορισμό των βέλτιστων παραμέτρων για το σχεδιασμό βοήθησε τον Γερμανό εφευρέτη Ludwig Kort να τελειοποιήσει τη θαλάσσια κίνηση με ακροφύσιο Kort το 1934. Η αρχή στην οποία βασίζεται η ιδέα της τυλιγμένης προπέλας είναι αρκετά απλός; είναι ένα από τα πιο βασικά πρότυπα της δυναμικής των ρευστών, δηλαδή ότι ένα ρευστό επιταχύνεται όταν διέρχεται από έναν περιορισμό σε έναν σωλήνα. Ωστόσο, οι μηχανικές τροποποιήσεις που κάνουν τον σχεδιασμό τόσο αποτελεσματικό είναι λίγο πιο περίπλοκες.

Η φυσική διάταξη ενός ηλεκτροκινητήρα ακροφυσίου Kort είναι παρόμοια από όλες τις απόψεις με τους συμβατικούς μηχανισμούς κίνησης προπέλας μέχρι την ίδια την πλήμνη της προπέλας. Εδώ η πλήμνη και οι λεπίδες περικλείονται μέσα σε ένα κυλινδρικό κάλυμμα που είναι ανοιχτό και στα δύο άκρα. Αυτό σχηματίζει τον σωλήνα δυναμικής ρευστού που αναφέρθηκε προηγουμένως και χρησιμεύει για την επιτάχυνση της ροής που αναπτύσσεται από την προπέλα. Η πραγματική μαγεία τόσο της έσω έλικας της Stipa όσο και του ακροφυσίου Kort, ωστόσο, έγκειται στο προφίλ της εσωτερικής επιφάνειας του καλύμματος.

Όπως ανακάλυψε ο Stipa μετά από χρόνια έρευνας, η εσωτερική επιφάνεια του σάβανου θα πρέπει να έχει το ίδιο περίγραμμα όπως μια αεροτομή ή πτέρυγα αεροσκάφους για να μεγιστοποιηθεί η αποτελεσματικότητα του σχεδιασμού. Αυτό το προφίλ αεροτομής βλέπει την εσωτερική επιφάνεια του καλύμματος να ακολουθεί μια σταδιακή καμπύλη προς το άκρο εκκένωσης και με το υψηλότερο τμήμα του προφίλ δίπλα στις άκρες της λεπίδας της έλικας. Η ταχύτητα περιστροφής της έλικας και η απόσταση μεταξύ αυτής και της κορυφής του καλύμματος είναι επίσης κρίσιμοι παράγοντες στη συνολική απόδοση του συστήματος. Αυτές οι μεταβλητές υπόκεινται όλες στον ακριβή τελικό σχεδιασμό και τον σκοπό του εμπλεκόμενου σκάφους και έχουν προκαλέσει πολλές διαφορετικές παραλλαγές, συμπεριλαμβανομένου του ακροφυσίου ώθησης Rice και της κίνησης Phelix για μικρά σκάφη.

Ο έλεγχος του τιμονιού σε καλυμμένους δίσκους μπορεί να επιτευχθεί με έναν από τους δύο τρόπους. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν συμβατικά πηδάλια ή το ίδιο το ακροφύσιο μπορεί να περιστραφεί όπως το χειριστήριο ώσης σε ένα θαλάσσιο τζετ. Παρά όλα τα πλεονεκτήματα των τυλιγμένων ελίκων στα στοιχήματα απόδοσης ώσης, τα σχέδια έχουν ένα βασικό ελάττωμα. Το κάλυμμα δημιουργεί μια σημαντική ποσότητα οπισθέλκουσας στο νερό που αρχίζει να αναιρεί όλες τις βελτιώσεις στην απόδοση ώσης καθώς αυξάνεται η ταχύτητα του σκάφους. Αυτό το φαινόμενο φτάνει σε εξισορρόπηση σε περίπου 10 κόμβους, καθιστώντας έτσι το ακροφύσιο Kort κατάλληλο μόνο για πιο αργά σκάφη που απαιτούν υψηλή απόδοση ώσης, όπως ρυμουλκά και λιμενικά.