Bomba de chorro

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Un chorro de agua , hidrojet o bomba de chorro es un sistema marino que produce un chorro de agua para propulsión . El sistema mecánico puede ser una hélice conducida ( bomba de flujo axial ), una bomba centrífuga o una bomba de flujo mixto, que es una combinación de diseños tanto centrífugos como axiales. El diseño también incorpora una entrada para proporcionar agua a la bomba y una boquilla para dirigir el flujo de agua fuera de la bomba. ^[1]

Un propulsor de bomba funciona mediante una entrada (normalmente en la parte inferior del casco ) que permite que el agua pase por debajo del buque hacia los motores. El agua entra en la bomba a través de esta entrada. La bomba puede ser de diseño centrífugo para altas velocidades, o una bomba de flujo axial para velocidades bajas a medias. La bomba aumenta la presión del agua dentro de la entrada y la fuerza hacia atrás a través de una boquilla. Con el uso de un cubo inversor , también se puede lograr el empuje inverso para navegar hacia atrás, rápidamente y sin necesidad de cambiar de marcha o ajustar el empuje del motor. El cubo inversor también se puede utilizar para ayudar a reducir la velocidad del barco al frenar. Esta característica es la principal razón por la que los propulsores de bomba son tan maniobrables.

La tobera también proporciona la dirección de los chorros de bomba. Se pueden unir a la tobera placas, similares a timones, para redirigir el flujo de agua a babor y estribor. En cierto modo, esto es similar a los principios de vectorización del empuje del aire , una técnica que se ha utilizado durante mucho tiempo en vehículos de lanzamiento (cohetes y misiles) y, más tarde, en aviones militares a reacción. Esto proporciona a los barcos propulsados ​​por chorro de bomba una agilidad superior en el mar. Otra ventaja es que, al navegar hacia atrás utilizando el cubo de inversión, la dirección no se invierte, a diferencia de los barcos propulsados ​​por hélice.

La presión de un chorro de agua de flujo axial se incrementa al difundir el flujo a medida que pasa a través de las paletas del impulsor y los álabes del estator. La boquilla de la bomba convierte luego esta energía de presión en velocidad, lo que produce empuje. ^[1]

Los chorros de agua de flujo axial producen grandes volúmenes a menor velocidad, lo que los hace muy adecuados para embarcaciones más grandes de velocidad baja a media, con la excepción de las motos acuáticas , donde los grandes volúmenes de agua crean un empuje y una aceleración tremendos, así como altas velocidades máximas. Pero estas embarcaciones también tienen una alta relación potencia-peso en comparación con la mayoría de las embarcaciones marinas. Los chorros de agua de flujo axial son, con diferencia, el tipo de bomba más común.

Los diseños de chorro de agua de flujo mixto incorporan aspectos de bombas de flujo axial y centrífugo. La presión se desarrolla tanto por difusión como por flujo radial. Los diseños de flujo mixto producen volúmenes de agua más bajos a alta velocidad, lo que los hace adecuados para embarcaciones de tamaño pequeño a moderado y velocidades más altas. Los usos comunes incluyen embarcaciones de recreo de alta velocidad y chorros de agua para carreras en ríos de aguas poco profundas (consulte Maratón fluvial).

Los diseños de chorro de agua de flujo centrífugo utilizan flujo radial para crear presión de agua.

Ejemplos de diseños centrífugos para inodoros son el Schottel Pump-Jet y los motores fueraborda . ^[2]

Los aviones de propulsión a chorro tienen algunas ventajas sobre las hélices simples para ciertas aplicaciones, generalmente relacionadas con los requisitos de operaciones de alta velocidad o de poco calado . Entre ellas se incluyen:

• Mayor velocidad antes del inicio de la cavitación , debido a la mayor presión dinámica interna.
• Alta densidad de potencia (con respecto al volumen) tanto del propulsor como del motor principal (porque se puede utilizar una unidad más pequeña y de mayor velocidad)
• Protección del elemento giratorio, lo que hace que la operación sea más segura cerca de bañistas y vida acuática.
• Operaciones mejoradas en aguas poco profundas, porque solo es necesario sumergir la entrada
• Mayor maniobrabilidad, al agregar una boquilla orientable para crear un empuje vectorial.
• Reducción de ruido, lo que da como resultado una firma de sonar baja ; este sistema en particular tiene poco en común con otros propulsores de chorro de bombeo y también se conoce como "configuración de hélice envuelta"; ^{[3] [ se necesita una mejor fuente ]} aplicaciones:
  • Buques de guerra diseñados para una baja observabilidad , por ejemplo, la corbeta sueca clase Visby .
  • Submarinos , por ejemplo, la clase Trafalgar y la clase Astute de la Marina Real , la clase Seawolf y la clase Virginia de la Marina de los Estados Unidos , la clase Triomphant y la clase Barracuda de la Armada francesa , y la clase Borei de la Armada rusa .
  • Torpedos modernos , como el Spearfish , el Mk 48 y las armas Mk 50 .

El principio del chorro de agua en la industria naviera se remonta a 1661 ^[4], cuando Toogood y Hayes produjeron una descripción de un barco que tenía un canal de agua central en el que se instalaba un émbolo o una bomba centrífuga para proporcionar la fuerza motriz. ^[5]

El 3 de diciembre de 1787, el inventor James Rumsey demostró un barco propulsado por chorro de agua que utilizaba una bomba de vapor para impulsar un chorro de agua desde la popa. ^{[6] [ referencia circular ]} Esto ocurrió en el río Potomac en Shepherdstown, Virginia (ahora Virginia Occidental) ante una multitud de testigos, incluido el general Horatio Gates. El barco de 50 pies de largo viajó aproximadamente media milla río arriba antes de regresar al muelle. Se informó que el barco alcanzó una velocidad de cuatro mph moviéndose río arriba. ^{[7] [8] [9]}

El 21 de diciembre de 1833, el ingeniero irlandés John Howard Kyan recibió una patente del Reino Unido para propulsar barcos mediante un chorro de agua expulsado desde la popa. ^[10]

En abril de 1932, el ingeniero italiano Secondo Campini presentó un barco propulsado por chorro de agua en Venecia , Italia . El barco alcanzó una velocidad máxima de 28 nudos (32 mph; 52 km/h), una velocidad comparable a la de un barco con un motor convencional de potencia similar. La Armada italiana, que había financiado el desarrollo del barco, no realizó pedidos, pero vetó la venta del diseño fuera de Italia. ^{[11] [12]} El primer barco a reacción moderno fue desarrollado por el ingeniero neozelandés Sir William Hamilton a mediados de la década de 1950. ^[13]

Los propulsores a chorro se limitaban en el pasado a embarcaciones de recreo de alta velocidad (como motos acuáticas y lanchas motoras ) y otras embarcaciones pequeñas, pero desde el año 2000 ha aumentado el deseo de embarcaciones de alta velocidad ^{[ cita requerida ]} y, por lo tanto, los propulsores a chorro están ganando popularidad en embarcaciones más grandes, buques militares y transbordadores . En estas embarcaciones más grandes, pueden ser propulsados ​​por motores diésel o turbinas de gas . Con esta configuración se pueden alcanzar velocidades de hasta 40 nudos (45 mph; 75 km/h), incluso con un casco de desplazamiento . ^[14]

Los buques propulsados ​​por chorro de bomba son muy maniobrables. Ejemplos de buques que utilizan chorros de bomba son los buques patrulleros de clase Car Nicobar , los barcos lanzamisiles de clase Hamina , las fragatas de clase Valour , los transbordadores de servicio marítimo de alta velocidad Stena , los submarinos de clase Swiftsure , Trafalgar y Astute de la Marina Real , así como las clases Seawolf y Virginia de los Estados Unidos y los submarinos rusos de clase Borei . También son utilizados por los buques de combate litoral de los Estados Unidos .

• Propulsión con accionamiento interno
• Moto acuática personal
• Moto acuática
• Timón de cocina
• Cohete de agua
• Barco de cadena - Turbinas de agua

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