Propulsión marina

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La propulsión marina es el mecanismo o sistema utilizado para generar empuje para mover una embarcación a través del agua. Si bien en algunas embarcaciones más pequeñas todavía se utilizan remos y velas , la mayoría de los barcos modernos son propulsados ​​por sistemas mecánicos que consisten en un motor eléctrico o un motor de combustión interna que impulsa una hélice o, con menor frecuencia, en los barcos de propulsión a chorro , un impulsor . La ingeniería marina es la disciplina que se ocupa del proceso de diseño de ingeniería de los sistemas de propulsión marina .

Los remos y las palas impulsados ​​por el hombre , y más tarde, las velas , fueron las primeras formas de propulsión marina. Las galeras a remo , algunas equipadas con velas, desempeñaron un papel importante en los primeros tiempos de la navegación y las guerras humanas . El primer medio mecánico avanzado de propulsión marina fue la máquina de vapor marina , introducida a principios del siglo XIX. Durante el siglo XX fue reemplazada por motores diésel de dos o cuatro tiempos , motores fueraborda y motores de turbina de gas en barcos más rápidos. Los reactores nucleares marinos , que aparecieron en la década de 1950, producen vapor para propulsar buques de guerra y rompehielos ; la aplicación comercial, que se intentó a finales de esa década, no logró triunfar. Los motores eléctricos que utilizan paquetes de baterías se han utilizado para la propulsión en submarinos y barcos eléctricos y se han propuesto para una propulsión energéticamente eficiente. ^[1]

Los motores alimentados con gas natural licuado (GNL) están ganando reconocimiento por sus bajas emisiones y ventajas de costo. Los motores Stirling , que son más silenciosos y funcionan con mayor suavidad, propulsan una serie de submarinos pequeños para que funcionen lo más silenciosamente posible. Su diseño no se utiliza en aplicaciones marinas civiles debido a su menor eficiencia total que los motores de combustión interna o las turbinas de energía.

Hasta la aplicación de la máquina de vapor a carbón a los barcos a principios del siglo XIX, los remos o el viento eran los principales medios de propulsión de las embarcaciones. Los barcos mercantes utilizaban predominantemente velas, pero durante los períodos en los que la guerra naval dependía de que los barcos se acercaran para embestir o luchar cuerpo a cuerpo, se preferían las galeras por su maniobrabilidad y velocidad. Las armadas griegas que lucharon en la Guerra del Peloponeso utilizaron trirremes , al igual que los romanos en la Batalla de Actium . El desarrollo de la artillería naval a partir del siglo XVI hizo que el peso de los costados prevaleciera sobre la maniobrabilidad; esto condujo al dominio del buque de guerra propulsado por velas durante los tres siglos siguientes.

En la actualidad, la propulsión humana se encuentra principalmente en pequeñas embarcaciones o como propulsión auxiliar en veleros. La propulsión humana incluye la pértiga, el remo y los pedales.

La propulsión a vela generalmente consiste en una vela izada en un mástil erecto, sostenida por estays y controlada por líneas hechas de cuerda . Las velas fueron la forma dominante de propulsión comercial hasta finales del siglo XIX y continuaron utilizándose hasta bien entrado el siglo XX en rutas donde el viento estaba asegurado y no había carbón disponible, como en el comercio de nitratos en América del Sur . Las velas se utilizan ahora generalmente para recreación y carreras, aunque se han utilizado aplicaciones innovadoras de cometas / royals , turbosails , rotorsails , wingsails , molinos de viento y el propio sistema de boyas de cometas de SkySails en embarcaciones modernas más grandes para ahorrar combustible.

En la segunda mitad del siglo XX, el aumento de los costes del combustible casi provocó la desaparición de la turbina de vapor. La mayoría de los barcos nuevos desde aproximadamente 1960 se han construido con motores diésel , tanto de cuatro como de dos tiempos. El último gran buque de pasajeros construido con turbinas de vapor fue el Fairsky , botado en 1984. Del mismo modo, muchos barcos de vapor fueron reequipados para mejorar la eficiencia del combustible . Un ejemplo destacado fue el Queen Elizabeth 2, construido en 1968 , al que se le reemplazaron las turbinas de vapor por un sistema de propulsión diésel-eléctrico en 1986.

La mayoría de los barcos de nueva construcción con turbinas de vapor son buques especializados, como buques de propulsión nuclear y ciertos buques mercantes (en particular, buques transportadores de gas natural licuado (GNL) y de carbón) donde la carga se puede utilizar como combustible búnker .

El vapor alimenta dos tipos de motores: los alternativos (con pistones accionados por vapor conectados a un cigüeñal) y los de turbina (con álabes accionados por vapor unidos radialmente a un eje giratorio). La potencia del eje de cada uno puede ir directamente a la hélice, al chorro de la bomba o a otro mecanismo, o pasar por alguna forma de transmisión: mecánica, eléctrica o hidráulica. En el siglo XIX, el vapor era una de las principales fuentes de energía para la propulsión marina. En 1869 hubo una gran afluencia de barcos de vapor, ya que la máquina de vapor experimentó grandes avances durante ese período.

El desarrollo de los barcos de vapor con motor de pistón fue un proceso complejo. Los primeros barcos de vapor funcionaban con madera, los posteriores con carbón o fueloil. Los primeros barcos utilizaban ruedas de paletas en la popa o en los costados , que dieron paso a las hélices de tornillo .

El primer éxito comercial lo obtuvo el North River Steamboat (a menudo llamado Clermont ) de Robert Fulton en Estados Unidos en 1807, seguido en Europa por el Comet de 45 pies (14 m) de 1812. La propulsión a vapor progresó considerablemente durante el resto del siglo XIX. Entre los desarrollos notables se incluye el condensador de superficie de vapor , que eliminó el uso de agua de mar en las calderas del barco. Esto, junto con las mejoras en la tecnología de las calderas, permitió presiones de vapor más altas y, por lo tanto, el uso de motores de expansión múltiple (compuestos) de mayor eficiencia. Como medio de transmisión de la potencia del motor, las ruedas de paletas dieron paso a hélices de tornillo más eficientes.

Las máquinas de vapor de expansión múltiple se generalizaron a finales del siglo XIX. Estas máquinas expulsaban el vapor de un cilindro de alta presión a un cilindro de menor presión, lo que producía un gran aumento de la eficiencia. ^[2]

Las turbinas de vapor funcionaban con carbón o, más tarde, con fueloil o energía nuclear . La turbina de vapor marina desarrollada por Sir Charles Algernon Parsons ^[3] aumentó la relación potencia-peso . Consiguió publicidad al demostrarla de manera no oficial en la Turbinia de 100 pies (30 m) en la Spithead Naval Review en 1897. Esto facilitó una generación de transatlánticos de alta velocidad en la primera mitad del siglo XX y dejó obsoleta la máquina de vapor alternativa; primero en los buques de guerra y más tarde en los buques mercantes.

A principios del siglo XX, el fueloil pesado se empezó a utilizar de forma más generalizada y empezó a sustituir al carbón como combustible de elección en los barcos de vapor. Sus grandes ventajas eran la comodidad, la reducción de la mano de obra al eliminar la necesidad de trimadores y fogoneros y la reducción del espacio necesario para los depósitos de combustible.

En estos buques, el reactor nuclear calienta el agua para crear vapor que impulsa las turbinas. Cuando se desarrolló por primera vez, los precios muy bajos del gasóleo limitaron el atractivo comercial de la propulsión nuclear. Las ventajas de su seguridad en el precio del combustible, mayor seguridad y bajas emisiones no pudieron superar los mayores costos iniciales de una planta de energía nuclear. En 2019, la propulsión nuclear es poco común, excepto en algunos buques de la Armada y especializados como los rompehielos . En los grandes portaaviones , el espacio que antes se usaba para el abastecimiento de combustible del barco se usa en cambio para abastecer de combustible de aviación. En los submarinos , la capacidad de funcionar sumergidos a alta velocidad y en relativo silencio durante largos períodos tiene ventajas obvias. Algunos cruceros navales también han empleado energía nuclear; a partir de 2006, los únicos que quedan en servicio son los rusos de clase Kirov . Un ejemplo de un barco no militar con propulsión marina nuclear es el rompehielos de clase Arktika con 75.000 caballos de fuerza en el eje (55.930  kW ). En un rompehielos, una ventaja es la seguridad del combustible y la protección en las exigentes condiciones árticas. El experimento comercial del NS  Savannah terminó antes de los dramáticos aumentos del precio del combustible de la década de 1970. El Savannah también adolecía de un diseño ineficiente, ya que estaba destinado en parte a pasajeros y en parte a carga.

En los últimos tiempos, ha habido un renovado interés en el transporte marítimo comercial con energía nuclear. Los precios del combustible para calefacción son ahora mucho más altos. Los buques de carga propulsados ​​por energía nuclear podrían reducir los costos asociados con las emisiones de dióxido de carbono y viajar a velocidades de crucero más altas que los buques convencionales propulsados ​​por diésel. ^[4]

La mayoría de los barcos modernos utilizan un motor diésel alternativo como motor principal, debido a su sencillez de funcionamiento, robustez y ahorro de combustible en comparación con la mayoría de los demás mecanismos de propulsión primaria. El cigüeñal giratorio puede estar acoplado directamente a la hélice en los motores de baja velocidad, a través de una caja de cambios reductora en los motores de velocidad media y alta, o a través de un alternador y un motor eléctrico en los buques diésel-eléctricos. La rotación del cigüeñal está conectada al árbol de levas o a una bomba hidráulica en un diésel inteligente .

El motor diésel marino alternativo se empezó a utilizar en 1903, cuando Branobel puso en servicio el buque cisterna diésel-eléctrico Vandal . Los motores diésel pronto ofrecieron una mayor eficiencia que la turbina de vapor, pero durante muchos años tuvieron una relación potencia-espacio inferior. Sin embargo, la llegada de la turboalimentación aceleró su adopción, al permitir mayores densidades de potencia.

Hoy en día, los motores diésel se clasifican en términos generales según

• Su ciclo de funcionamiento: motor de dos tiempos o motor de cuatro tiempos
• Su construcción: cruceta , tronco o pistón opuesto
• Su velocidad
  • Velocidad lenta: cualquier motor con una velocidad máxima de funcionamiento de hasta 300  revoluciones por minuto (rpm), aunque la mayoría de los grandes motores diésel de dos tiempos de velocidad lenta funcionan por debajo de las 120 rpm. Algunos motores de carrera muy larga tienen una velocidad máxima de alrededor de 80 rpm. Los motores más grandes y potentes del mundo son los diésel de dos tiempos de velocidad lenta y con cruceta.
  • Velocidad media: cualquier motor con una velocidad máxima de funcionamiento en el rango de 300 a 1000 rpm. Muchos motores diésel modernos de cuatro tiempos de velocidad media tienen una velocidad máxima de funcionamiento de alrededor de 500 rpm.
  • Alta velocidad: cualquier motor con una velocidad máxima de funcionamiento superior a 1000 rpm.

La mayoría de los buques mercantes modernos de mayor tamaño utilizan motores de cruceta de dos tiempos y baja velocidad, o motores de cuatro tiempos y media velocidad, de propulsión en el tronco. Algunos buques más pequeños pueden utilizar motores diésel de alta velocidad.

El tamaño de los distintos tipos de motores es un factor importante a la hora de seleccionar lo que se instalará en un nuevo buque. Los motores de dos tiempos de baja velocidad son mucho más altos, pero el espacio necesario es menor que el que se necesita para los motores diésel de cuatro tiempos de velocidad media de potencia equivalente. Como el espacio por encima de la línea de flotación es un bien escaso en los buques de pasajeros y transbordadores (especialmente los que tienen una cubierta para automóviles), estos buques tienden a utilizar varios motores de velocidad media, lo que da como resultado una sala de máquinas más larga y baja que la necesaria para los motores diésel de dos tiempos. Las instalaciones de varios motores también proporcionan redundancia en caso de fallo mecánico de uno o más motores, y el potencial de una mayor eficiencia en una gama más amplia de condiciones de funcionamiento.

Como las hélices de los barcos modernos son más eficientes a la velocidad de funcionamiento de la mayoría de los motores diésel de baja velocidad, los barcos con estos motores no suelen necesitar cajas de cambios. Por lo general, estos sistemas de propulsión constan de uno o dos ejes de hélice, cada uno con su propio motor de accionamiento directo. Los barcos propulsados ​​por motores diésel de velocidad media o alta pueden tener una o dos (a veces más) hélices, normalmente con uno o más motores que impulsan cada eje de hélice a través de una caja de cambios. Cuando hay más de un motor engranado a un solo eje, lo más probable es que cada motor se impulse a través de un embrague, lo que permite desconectar los motores que no se utilizan de la caja de cambios mientras los demás siguen funcionando. Esta disposición permite realizar el mantenimiento durante la navegación, incluso lejos del puerto.

Muchos buques de guerra construidos desde la década de 1960 han utilizado turbinas de gas para propulsión, al igual que algunos buques de pasajeros, como el jetfoil . Las turbinas de gas se utilizan comúnmente en combinación con otros tipos de motor. Más recientemente, el RMS  Queen Mary 2 ha tenido turbinas de gas instaladas además de motores diésel . Debido a su baja eficiencia térmica a baja potencia de salida (crucero), es común que los barcos que las utilizan tengan motores diésel para crucero, con turbinas de gas reservadas para cuando se necesitan velocidades más altas. Sin embargo, en el caso de los buques de pasajeros, la razón principal para instalar turbinas de gas ha sido permitir una reducción de emisiones en áreas ambientales sensibles o mientras están en el puerto. ^[5] Algunos buques de guerra, y algunos cruceros modernos, también han utilizado turbinas de vapor para mejorar la eficiencia de sus turbinas de gas en un ciclo combinado , donde el calor residual de un escape de turbina de gas se utiliza para hervir agua y crear vapor para impulsar una turbina de vapor. En tales ciclos combinados, la eficiencia térmica puede ser la misma o ligeramente mayor que la de los motores diésel solos; Sin embargo, el tipo de combustible necesario para estas turbinas de gas es mucho más costoso que el necesario para los motores diésel, por lo que los costos de funcionamiento son aún más altos.

Algunos yates privados, como el Alamshar del Aga Khan , también tienen propulsión por turbina de gas (Pratt and Whitney ST40M), ^[6] que permite velocidades máximas de hasta 70 nudos, algo único para un yate de 50 metros. ^[7]

Las compañías navieras deben cumplir con las normas sobre emisiones de la Organización Marítima Internacional (OMI) y del Convenio internacional para prevenir la contaminación por los buques . Los motores de combustible dual funcionan con diésel de grado marino, fueloil pesado o gas natural licuado (GNL). Un motor de GNL marino tiene múltiples opciones de combustible, lo que permite que los buques transiten sin depender de un solo tipo de combustible. Los estudios muestran que el GNL es el combustible más eficiente, aunque el acceso limitado a las estaciones de abastecimiento de GNL limita la producción de dichos motores. Los buques que prestan servicios en la industria del GNL han sido modernizados con motores de combustible dual y han demostrado ser extremadamente eficaces. Los beneficios de los motores de combustible dual incluyen flexibilidad operativa y de combustible, alta eficiencia, bajas emisiones y ventajas en los costos operativos. ^[8]

Los motores de gas natural licuado ofrecen a la industria del transporte marítimo una alternativa ecológica para suministrar energía a los buques. En 2010, STX Finland y Viking Line firmaron un acuerdo para iniciar la construcción de lo que sería el mayor transbordador de cruceros ecológico. La construcción del NB 1376 se completará en 2013. Según Viking Line, el buque NB 1376 se alimentará principalmente de gas natural licuado. Las emisiones de óxido de nitrógeno del buque NB 1376 serán casi nulas y las emisiones de óxido de azufre estarán al menos un 80% por debajo de las normas de la Organización Marítima Internacional (OMI). ^[9]

Las ganancias de las empresas derivadas de los recortes de impuestos y las ventajas en los costos operativos han llevado al crecimiento gradual del uso de GNL como combustible en los motores. ^[10]

Motores de GLP

A medida que la sostenibilidad ambiental se convierte en una preocupación primordial, la industria marítima está explorando tecnologías de propulsión más limpias. El GLP (gas licuado de petróleo) es otra alternativa de combustible que aporta beneficios operativos, económicos y ambientales. Los estudios han demostrado que el uso de GLP reduce las emisiones de óxido de azufre en un 97% y las partículas en suspensión en un 90%. ^[11] Al igual que el GNL, muchos buques de GLP han sido equipados con motores de combustible dual que son extremadamente efectivos. El uso de GLP como combustible también facilita el proceso de transporte de GLP. Primero, los tanques de cubierta de GLP se llenan junto con los tanques de carga de GLP utilizando el sistema de carga durante la carga. Luego, el GLP se extrae de los tanques de cubierta hacia un sistema de suministro de gas combustible y se envía por tuberías al motor. ^[12] Esto aumenta la eficiencia operativa y económica, ^[13] especialmente durante el transporte marítimo de larga distancia.

En 2020, BW LPG fue pionera en el desarrollo del primer buque de gran tamaño (VLGC) del mundo equipado con tecnología de propulsión dual de GLP y la empresa cuenta con la flota de VLGC más grande que se ha equipado con tecnología de propulsión dual de GLP. Esta tecnología contribuye a reducir las emisiones y a acercarnos a lograr un transporte marítimo neutro en carbono.

Desde finales de los años 1980, el astillero sueco Kockums ha construido varios submarinos con motor Stirling que han tenido éxito. ^{[14] [15]} Los submarinos almacenan oxígeno comprimido para permitir una combustión externa de combustible más eficiente y limpia cuando están sumergidos, lo que proporciona calor para el funcionamiento del motor Stirling. Los motores se utilizan actualmente en submarinos de las clases Gotland y Södermanland y en el submarino japonés de la clase Sōryū ^{. [16]} Estos son los primeros submarinos que cuentan con propulsión independiente del aire Stirling (AIP), que extiende la resistencia bajo el agua de unos pocos días a varias semanas. ^[15]

El disipador de calor de un motor Stirling es normalmente la temperatura del aire ambiente. En el caso de los motores Stirling de potencia media a alta, generalmente se requiere un radiador para transferir el calor del motor al aire ambiente. Los motores Stirling marinos tienen la ventaja de utilizar agua a temperatura ambiente. Colocar la sección del radiador de refrigeración en agua de mar en lugar de aire ambiente permite que el radiador sea más pequeño. El agua de refrigeración del motor se puede utilizar directa o indirectamente para calentar y enfriar el barco. El motor Stirling tiene potencial para la propulsión de buques de superficie, ya que el mayor tamaño físico del motor es una preocupación menor.

Aunque actualmente no se utiliza mucho en la industria marítima, el hidrógeno como combustible fósil alternativo es un área en la que se invierte mucho. A partir de 2018, la compañía naviera Maersk se comprometió a estar libre de carbono para 2050, un objetivo que planean lograr en parte invirtiendo en tecnología de combustible de hidrógeno. ^[17] Si bien el hidrógeno es un combustible prometedor, tiene algunas desventajas. El hidrógeno es mucho más inflamable que otros combustibles como el diésel, por lo que se deben tomar precauciones. Tampoco es muy denso en energía, por lo que debe comprimirse mucho para aumentar su densidad energética lo suficiente para que sea práctico, similar al metano y al GNL. ^[17] El hidrógeno puede extraer su energía mediante el uso de un sistema de celdas de combustible o puede quemarse en un motor de combustión interna, similar a los motores diésel que se utilizan actualmente en la industria marítima. ^[18]

La propulsión eléctrica por batería apareció por primera vez a finales del siglo XIX, para propulsar pequeñas embarcaciones lacustres. Estas dependían exclusivamente de baterías de plomo-ácido para obtener corriente eléctrica que impulsara sus hélices. Elco (la Electric Launch Company) se convirtió en líder de la industria y luego se expandió a otras formas de embarcación, incluida la emblemática embarcación PT de la Segunda Guerra Mundial .

A principios del siglo XX, la propulsión eléctrica se adaptó para su uso en submarinos . Como la propulsión submarina impulsada exclusivamente por baterías pesadas era lenta y de alcance y duración limitados, se desarrollaron bancos de baterías recargables. Los submarinos se impulsaban principalmente con sistemas combinados diésel-eléctricos en la superficie, que eran mucho más rápidos y permitían un alcance drásticamente ampliado, cargando sus sistemas de baterías según fuera necesario para una acción y una duración submarinas aún limitadas. El submarino experimental Holland V condujo a la adopción de este sistema por parte de la Armada de los EE. UU ., seguida por la Marina Real Británica .

Para ampliar el alcance y la duración del submarino durante la Segunda Guerra Mundial, la Kriegsmarine alemana desarrolló un sistema de snorkel , que permitía utilizar el sistema diésel-eléctrico mientras el submarino estaba prácticamente completamente sumergido. Finalmente, en 1952, se botó el USS Nautilus , el primer submarino de propulsión nuclear del mundo, que eliminó las restricciones tanto del combustible diésel como de la propulsión por batería de duración limitada.

Varios barcos de corto alcance se construyen como (o se convierten en) buques puramente eléctricos . Esto incluye algunos que funcionan con baterías que se recargan desde la costa y otros que funcionan con cables eléctricos desde la costa , ya sea suspendidos o sumergidos (sin baterías).

El 12 de noviembre de 2017, Guangzhou Shipyard International (GSI) lanzó lo que podría ser el primer buque de carga interior de carbón totalmente eléctrico y alimentado por baterías del mundo. El buque de 2000 TPM transportará carga a granel hasta 40 millas náuticas por carga. El barco lleva baterías de iones de litio con una capacidad nominal de 2400 kilovatios-hora, aproximadamente la misma cantidad que 30 sedanes eléctricos Tesla Model S. ^{[19] [20]}

La transmisión diésel-eléctrica de potencia desde el motor a la hélice ofrece flexibilidad en la distribución de la maquinaria dentro del buque a un coste inicial más alto que la propulsión de accionamiento directo. Es una solución preferida para los buques que emplean hélices montadas en cápsulas para un posicionamiento de precisión ^[21] o para reducir las vibraciones generales mediante acoplamientos altamente flexibles. ^{[22] [23]} El diésel-eléctrico proporciona flexibilidad para asignar la potencia de salida a aplicaciones a bordo, distintas de la propulsión. ^[24] El primer buque diésel-eléctrico fue el petrolero ruso Vandal , botado en 1903. ^[25]

La transmisión turboeléctrica utiliza generadores eléctricos para convertir la energía mecánica de una turbina (de vapor o gas) en energía eléctrica y motores eléctricos para convertirla nuevamente en energía mecánica para accionar los ejes de transmisión. Una ventaja de la transmisión turboeléctrica es que permite la combinación de turbinas de alta velocidad con hélices o ruedas de giro lento, sin necesidad de una caja de cambios. También puede proporcionar electricidad para otros sistemas eléctricos, como iluminación, computadoras, radar y equipos de comunicaciones. ^{[ cita requerida ] [26]}

Para transmitir la fuerza de rotación del eje y convertirla en empuje, en los buques mercantes actuales se utilizan con mayor frecuencia hélices. El empuje generado por la hélice se transmite al casco a través de un cojinete de empuje.

A lo largo del tiempo se han desarrollado numerosos tipos de propulsión, entre ellos:

Los remos, una de las formas más antiguas de propulsión marina, datan de entre 5000 y 4500 a. C. ^[27] Los remos se utilizan en deportes de remo como el remo, el kayak y el piragüismo. ^[28]

Las hélices marinas también se conocen como "hélices". Existen muchas variantes de sistemas de hélices marinas, entre ellas las hélices gemelas, contrarrotativas, de paso controlable y de tipo boquilla. Si bien los buques más pequeños tienden a tener una sola hélice, incluso los buques muy grandes, como los petroleros, los portacontenedores y los graneleros, pueden tener hélices individuales por razones de eficiencia de combustible. Otros buques pueden tener hélices gemelas, triples o cuádruples. La potencia se transmite desde el motor a la hélice a través de un eje de hélice, que puede estar conectado a una caja de cambios. La hélice luego mueve el buque creando empuje. Cuando la hélice gira, la presión delante de la hélice es menor que la presión detrás de la hélice. La fuerza de la diferencia de presión impulsa la hélice hacia adelante. ^[29]

La rueda de paletas es una rueda grande, generalmente construida con un armazón de acero , sobre cuyo borde exterior se colocan numerosas palas de paleta (llamadas flotadores o cubos ). El cuarto inferior de la rueda se desplaza bajo el agua. La rotación de la rueda de paletas produce empuje , hacia adelante o hacia atrás según sea necesario. Los diseños de ruedas de paletas más avanzados han presentado métodos de emplumado que mantienen cada pala de paleta orientada más cerca de la vertical mientras está en el agua; esto aumenta la eficiencia. La parte superior de una rueda de paletas normalmente está encerrada en una caja de paletas para minimizar las salpicaduras.

Las ruedas de paletas han sido reemplazadas por tornillos, que son una forma de propulsión mucho más eficiente. Sin embargo, las ruedas de paletas tienen dos ventajas sobre los tornillos, lo que las hace adecuadas para embarcaciones en ríos poco profundos y aguas restringidas: primero, es menos probable que se obstruyan con obstáculos y escombros; y segundo, cuando giran en sentido contrario, permiten que la embarcación gire sobre su propio eje vertical. Algunas embarcaciones tenían un solo tornillo además de dos ruedas de paletas, para obtener las ventajas de ambos tipos de propulsión.

Un chorro de bomba , hidrojet , chorro de agua o propulsión a chorro utiliza una hélice conducida ( bomba de flujo axial ), una bomba centrífuga o una bomba de flujo mixto para crear un chorro de agua para propulsión.

Estos incorporan una entrada para el agua de origen y una boquilla para dirigir su flujo hacia afuera, generando impulso y, en la mayoría de los casos, empleando vectorización de empuje para dirigir la nave. ^[30]

Los propulsores de bomba se encuentran en motos acuáticas , embarcaciones fluviales de poco calado y torpedos.

El propósito de las velas es utilizar la energía eólica para propulsar la embarcación , el trineo , la tabla , el vehículo o el rotor . Dependiendo del ángulo de su vela, será la diferencia en la dirección de hacia dónde se dirige su barco y hacia dónde va el viento. ^[31] El dacrón se utilizó mucho como material para velas debido a su resistencia, durabilidad y facilidad de mantenimiento. Sin embargo, cuando se tejía, sufría de debilidades. Hoy en día, se utilizan velas laminadas para evitar que las velas se debiliten cuando se tejen. ^[32]

Una hélice Voith Schneider (VSP) es un ciclorrotor práctico que proporciona empuje instantáneo en cualquier dirección. No es necesario girar un propulsor. La mayoría de los barcos con VSP no necesitan ni tienen timón. Las VSP se utilizan a menudo en remolcadores, buques de perforación y otras embarcaciones que requieren una maniobrabilidad excepcionalmente buena. Los propulsores Voith-Schneider, que se implementaron por primera vez en la década de 1930, son confiables y están disponibles en tamaños grandes. ^[33]

Un medio poco común de propulsión de embarcaciones fue la oruga de agua. Esta movía una serie de paletas sobre cadenas a lo largo del fondo de la embarcación para impulsarla sobre el agua y precedió al desarrollo de los vehículos con orugas . ^[34] La primera oruga de agua fue desarrollada por Joseph-Philibert Desblanc en 1782 y era impulsada por una máquina de vapor. En los Estados Unidos, la primera oruga de agua fue patentada en 1839 por William Leavenworth de Nueva York. ^{[ cita requerida ]}

En 1997, Gregory S. Ketterman patentó un método de propulsión de flappers oscilantes accionados por pedales. ^[35] La empresa Hobie comercializa el método de propulsión como el "sistema de propulsión por pedales MirageDrive" en sus kayaks. ^[36]

Los planeadores submarinos convierten la flotabilidad en empuje mediante alas o, más recientemente, mediante la forma del casco (planeador SeaExplorer). La flotabilidad se hace alternativamente negativa y positiva, generando perfiles en forma de sierra dentada.

El motor de membrana de aleta es una nueva tecnología inspirada en el funcionamiento de la propulsión de las aletas de un pez sin el uso de una hélice estándar. Ha sido desarrollado especialmente por la empresa francesa Finx. [1] En la actualidad se utiliza principalmente en la náutica de recreo.

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