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Oct 13, 2023

La hélice experimental de 1975 se rompe a la mitad del viaje, pero la tripulación no nota ninguna diferencia

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FreightWaves explora los archivos de la colección de publicaciones marítimas y de envío de casi 70 años de antigüedad de American Shipper para mostrar interesantes historias de transporte de antaño.

En esta edición, de la edición de mayo de 1975 de American Shipper, FreightWaves revisa un relato detallado de un experimento en los mares.

Primeros barcos O/B/O estadounidenses utilizados para probar un nuevo concepto de hélice. El Ultrasea rompió una pala en algún lugar entre Hamburgo y Galveston, pero la tripulación nunca lo supo hasta que llegaron al puerto. Visto como una bendición para los portacontenedores con problemas de vibración.

Los barcos gemelos Ultramar y Ultrasea son tan similares como dos guisantes en una vaina hasta que miras de cerca sus popas.

Allí, escondido fuera de la vista ordinaria debajo de la cola de popa y detrás del timón, el Ultrasea muestra una hélice de punta afilada que se parece más a un juego de espuelas de vaquero que a las curvas pronunciadas asociadas con la mayoría de las hélices de los barcos, incluida la de Ultramar.

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El timón del Ultrasea, de hecho, impulsa el barco a una velocidad un nudo más rápida (a 950 RPM) que el Ultramar y le ahorra al operador hasta $250,000 al año en costos de combustible.

Además, la nueva hélice, descrita oficialmente como "hélice muy sesgada", hace su trabajo con una perfección tan silenciosa que las vibraciones a bordo del barco se reducen a un mínimo sorprendente. Este punto fue aún más sorprendente para la tripulación cuando el barco llegó a Galveston el otoño pasado y el personal en tierra informó que una pala de la hélice estaba rota y faltaba. Con cualquier otra hélice, la tripulación habría sabido el instante en que ocurrió el percance y habría soportado la miseria vibrante de la pala perdida hasta que se completó el viaje. El barco mismo habría sufrido y los instrumentos finamente calibrados se habrían desajustado, los accesorios se habrían aflojado y las piezas del eje y del motor se habrían desgastado antes de tiempo.

Ultrasea y Ultramar son "tubos de ensayo" en un experimento a gran escala realizado por arquitectos navales, ingenieros marinos y la Administración Marítima para mejorar la eficiencia operativa de los barcos. MaRad aún no ha informado sobre sus conclusiones formales, pero puede haber pocas dudas cuando uno pasa unos minutos hablando con los hombres a bordo de los barcos y los funcionarios de la compañía que los opera.

Ellos lo saben, y la respuesta es "¡Adelante!"

A medida que los barcos se vuelven más grandes para reducir el costo de envío, también deben hacerlo las centrales eléctricas que los mueven. Por razones económicas, la mayoría de los recipientes más grandes son de un solo tornillo. Con una potencia tan grande en una sola hélice, han surgido dificultades debido a la cavitación y la vibración del barco.

Las fuerzas que actúan sobre la hélice cuando gira en el agua varían. Esto debilita el metal de la hélice y se transmite al barco en forma de vibración.

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Al usar hélices más grandes que giran más lentamente, se puede reducir la cavitación. Además, las vibraciones del casco se pueden reducir mediante el uso de diseños estructurales especiales, popas de agua clara, líneas de casco finas y hélices grandes; sin embargo, los efectos de tales métodos son limitados y no siempre satisfactorios.

Un método experimental para reducir el problema es la hélice muy sesgada que reduce la cavitación y la vibración al igualar las fuerzas que actúan sobre la hélice.

MaRad está realizando la primera prueba de una hélice muy sesgada en un buque grande en Ultrasea y Ultramar, propiedad de Aries Marine Shipping Company y los primeros transportistas de mineral/granel/petróleo (O/B/O) de los Estados Unidos.

Los dos barcos tienen 875 pies de largo, 105 pies de ancho y operan con un calado de hasta 45,9 pies. Los buques desplazan 98.855 toneladas cada uno y funcionan con centrales eléctricas idénticas que generan 24.000 caballos de fuerza. Fueron construidos por National Steel and Shipbuilding Company (NASSCO) en San Diego, California.

El primer paso en el programa de prueba de MaRad comenzó antes de que se construyeran los dos O/B/O. Hydronautics, Inc. fue designada para diseñar y probar una hélice convencional para el modelo existente de San Clemente Class O/B/O, bajo todas las condiciones operativas posibles.

Al mismo tiempo, se designó al Centro de Investigación y Desarrollo de Buques Navales (NSRDC) para diseñar y probar un modelo de una hélice altamente sesgada para el O/B/O. Las dos hélices fueron diseñadas con cinco palas y un diámetro de 26 pies.

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Se eligieron los dos primeros O/B/O para la prueba, el Ultramar equipado con una hélice convencional y el Ultrasea con la pala muy sesgada. Debido a que los barcos son casi idénticos en cada detalle, eran ideales para un estudio de comparación.

Entonces se decidió probar una gran hoja sesgada en una aplicación a gran escala.

Finalmente, se seleccionó un diseño para la hélice torcida con una punta de pala con un ángulo torcido de 72°, y se contrató a Ferguman Propeller de Nueva Jersey para construir la hélice mientras se diseñaban instrumentos para que las embarcaciones midieran el efecto de las hélices en las embarcaciones.

El Ultramar entró en servicio en el verano de 1973 y el Ultrasea en marzo de 1974.

Como evidencia de posibles ahorros, antes de que el Ultrasea se pusiera en servicio, una pala de su hélice altamente sesgada se dañó y se restauró mediante el método de conducción eléctrica. Este método, que debilita la pala, no es práctico en una hélice convencional porque la cavitación normal haría que la pala se rompiera casi inmediatamente.

La pala finalmente se rompió en el último viaje de la embarcación antes de ser detenida, pero según Peter Constans, vicepresidente de Aires Shipping, la tripulación de la embarcación no se dio cuenta de que la pala estaba rota hasta que llegaron a puerto y no hubo una disminución notable en la eficiencia operativa con la mitad de una pala desaparecida como habría sido si la pala estuviera equipada con una hélice convencional. Según Constans, la hélice altamente sesgada funciona mucho mejor que la hélice convencional.

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Además de los ahorros en mantenimiento, Constans dijo que la mayor eficiencia operativa del Ultrasea resultó en un ahorro de combustible de $800 por día. Con su hélice muy sesgada, el Ultrasea promedia un nudo mejor que el Ultramar a 950 RPM, lo que se traduce en un ahorro de combustible de aproximadamente 10 $.

Constans estimó que durante un período de veinte años, los propietarios ahorrarían un millón de dólares en costos de mantenimiento.

Según el capitán Louis Kingma de Ultramar, "obtenemos alrededor de 1,7 millas por barril (de BunkerC), lo mismo que Ultrasea, pero con nuestra hélice convencional tenemos mucha más vibración que puede afectar la calibración del equipo electrónico en la sala de máquinas".

Sobre la hélice torcida, el capitán James D. Bennett a bordo del Ultrasea dijo: "Es una pala realmente elegante. Lo sorprendente es que la hélice se dañó y falta la mitad de una pala y no puedo ver ningún cambio en la hélice". rendimiento. No podemos detectar ningún cambio en las vibraciones en la nave en lo que respecta al eje y lo que le concierne".

El capitán Bennett dijo que aunque sabían que la hoja se rompió en algún lugar entre Hamburgo, Alemania y Galveston, Texas, en su último viaje, no saben dónde porque no se descubrió la rotura hasta que llegaron a Galveston.

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Joseph Bond, ingeniero jefe del Ultramar, estaba a bordo cuando el Ultrasea realizó sus pruebas en el mar y se sorprendió por la falta de vibraciones en el barco.

En un informe a MaRad sobre la primera fase de la prueba, NASSCO informó: "Las principales ventajas de la hélice altamente sesgada son la reducción de las fuerzas y los momentos de los cojinetes inestables; y la reducción de las fuerzas de presión inestables. Se demuestra que estas ventajas se logran sin un efecto adverso en la eficiencia de avance o retroceso”.

Las ventajas adicionales notificadas fueron mejoras en la habitabilidad debido a la reducción del ruido y la reducción considerable de la vibración de la maquinaria con la cuchilla muy sesgada. Esta vibración reducida, según el informe, tendrá un gran efecto en la reducción del mantenimiento de la maquinaria.

Otra ventaja indirecta es una mejora en el análisis de costo/beneficio de la embarcación como resultado de los ahorros debido a la reducción de vibraciones. El estudio informó que la nueva flota estadounidense de grandes buques mercantes podría reconocer ahorros considerables mediante el uso de hélices muy sesgadas. En 1972, el gasto adicional de los buques con problemas de vibración asciende a un promedio de 250.000 dólares. En la flota de buques portacontenedores, de la cual el 63% de los buques tienen problemas de vibración, los ahorros potenciales podrían llegar a $125.000 por cada buque de la flota.

Los barcos ahora están amarrados en Jacksonville. Antes de que vuelvan a estar en servicio, ambos pasarán por dique seco en Jacksonville Shipyards, Inc. El Ultramar estará equipado con la pala inclinada y el Ultrasea con una pala convencional para verificar los resultados del estudio.

El Ultrasea, que llegó a Jacksonville a fines de enero, había realizado solo cuatro viajes desde su lanzamiento hace casi un año.

En su viaje inaugural, llevó grano de Vancouver a Bangladesh. Luego recogió un cargamento de bauxita en Grove, Australia, y lo entregó a Róterdam.

En los viajes tres y cuatro llevó grano de Nueva Orleans a Hamburgo. Fue mientras regresaba del viaje cuatro que la hoja del barco se rompió.

El último cargamento de granos se entregó en diciembre y el barco navegó a Róterdam en busca de búnkeres antes de navegar a Galveston, donde permaneció anclado esperando órdenes.

Los dos buques tienen una capacidad granelera de 3.217.510 pies cúbicos y una capacidad de carga líquida de 561.549 barriles.

El Ultramar, en más de 18 meses de servicio, ha realizado solo siete viajes. Los viajes fueron desde Rastanura, Arabia Saudita, con 553.494 barriles de crudo a Nápoles, Italia y Sete, Francia; de Nueva Orleans a Rotterdam con 63.510 toneladas de grano; de Nueva Orleans a Rotterdam con 62.644 toneladas de cereales; de Sept-Iles, Quebec, a Ijmuiden, Holanda, con 79.200 toneladas de petróleo iraní; de Norfolk a Fanakawa, Japón, vía el Canal de Panamá con 55.719 toneladas de carbón y luego de Hay point, Australia, a Ijmuiden con 77.970 toneladas de carbón; de Norfolk a Kakogawa, Japón, con 59.350 toneladas de carbón; y finalmente, desde el Golfo Pérsico hasta Delaware con 471.763 barriles de crudo.

El último cargamento se entregó el 1 de febrero de 1975 y la embarcación navegó directamente a Jacksonville para quedarse.

Ambos capitanes acordaron que si se aprueba el proyecto de ley ante el Congreso, que asignaría el 30% de los suministros de petróleo que ingresan a los Estados Unidos a los buques de bandera estadounidense, definitivamente beneficiaría a sus barcos.

Según el Capitán Bennett, "Cualquier cosa que aumente la cantidad de petróleo que se trae al país en petroleros de bandera estadounidense aumentará la rentabilidad de muchos barcos bajo la bandera estadounidense capaces de transportar petróleo, y podemos transportar petróleo. Usted podría llamar a esto un superpetrolero bebé si estuviera en el petróleo".

El Ultrasea aún no ha transportado petróleo, pero según el Capitán Kingma, el Ultramar, que ha manipulado petróleo dos veces, puede transportar petróleo sin ningún tipo de preparación especial.

Los barcos fueron construidos para transportar cualquier carga que se pueda manejar a granel y, según el Capitán Kingma, su competencia proviene de barcos de bandera extranjera.

Ambos barcos navegan a una velocidad de 16,5 nudos y consumen aproximadamente 1,7 barriles por milla, lo que, según el capitán Kingma, es un excelente índice de consumo.

Además del bajo consumo de combustible, los buques están totalmente automatizados y llevan una tripulación de solo 26 en comparación con una tripulación de 48 para los petroleros Victory, solo una séptima parte del tamaño de los OBO.

Los barcos también son los más grandes permitidos a través del Canal de Panamá y pueden pasar por el Canal de Suez si se abre nuevamente. Para el gobierno, los grandes barcos tienen timones de gran tamaño y maniobran muy bien, según el Capitán Bennett.

Haga clic aquí para leer el resto de la edición de mayo de 1975.

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