Il Voith Shneider è una tipologia di propulsore di cui si sente poco parlare nel settore amatoriale, ma rappresenta un gioiellino della tecnologia.
Si tratta infatti di un propulsore dal funzionamento molto complesso ma che permette un’ottima manovrabilità del mezzo.
Il propulsore Voith Shneider è montato frequentemente sui mezzi offshore, su alcuni mezzi di soccorso ma soprattutto è caratteristico dei rimorchiatori portuali e d’altura.
La storia
Inventato nel 1926 in Germania, la storia del Voith è tanto assurda quanto reale. Si trattava di un’elica progettata per una turbina idroelettrica ad opera di un inventore austriaco Ernst Schneider.
In seguito ad un incontro casuale con un dipendente della Voith, è nata l’idea di provare a collocare questa turbina a bordo di una nave. Si evidenziò che in qualità di turbina ad acqua il voith non mostrava grandi vantaggi rispetto ad una classica turbina, ma aveva un ottimo funzionamento come pompa. Infatti modificando l’orientamento delle pale si avevano forti variazioni di flusso.
Nel 1928 un primo prototipo fu installato in un motore di lancio da 60 cv e le prove, effettuate sul Lago di Costanza, evidenziarono la corretta intuizione avuta dagli ingegneri. Il Voith poteva davvero sostituire un classico propulsore ad elica.
La prima vera applicazione navale fu nel 1938 su una nave britannica. Il Voith Schneider fu infatti installato a bordo di un traghetto a doppia estremità che effettuava servizio di collegamento per l’Isola di Wight Lymington.
Il voith shneider richiede una complessa gestione e manutenzione in caso di guasti. Manutenzione che viene svolta da tecnici specializzati inviati dall’azienda in madrepatria, non esistono infatti tecnici ufficiali italiani.
Il fatto che sia fissato quasi sempre a bordo di rimorchiatori è dovuto al fatto che il mezzo necessita di accurate manovre, di una elevata sensibilità alla variazione della spinta e della direzione. Un controllo che nel caso del Voith Shneider è istantaneo, evitando il lag dovuto all’utilizzo di un propulsore ad elica.
La struttura del Voith Shneider
Caratterizza il Voith un piatto rotante posto in un ben determinato punto del fondo scafo, che è centrato su un piatto fisso che funge da supporto. Al piatto rotante sono collegate un numero dispari di pale verticali.
Le pale ricordano i profili della serie Naca, con sezione simmetrica e un piattino finale per ridurre i fenomeni di cavitazione e di turbolenza dati dalla rotazione.
Il Voith shneider risulta essere una delle macchine propulsive più complesse, al punto da non essere stato finora copiato da alcuna altra casa costruttrice eccetto la Voith stessa. La sua complessità si basa su un sistema di leverismo che regola l’angolo di orientamento delle singole pale rispetto alla direzione della corrente fluida e che permette la regolazione di 2 parametrici di eccentricità, ovvero il driving pich che permette di regolare il modulo della spinta per la marcia avanti e indietro e il rudder pich che variando l’angolo di attacco della pala, permette di direzione la spinta e quindi spostare l’unità.
In sostanza variando il centro focale del leverismo che muove le pale, si orienta la direzione della spinta. Quando invece il centro torna in corrispondenza del centro del piatto rotante, il contributo dato dalle singole pale è uguale per tutte ma con direzioni opposte e quindi la spinta risultante è nulla e la barca resta ferma.
Un cenno alla matematica
La spinta, definita tiro, dell’imbarcazione viene determinata attraverso una formulazione matematica che tiene conto di:
T=kTρ n2 D3 L in cui si è indicato con:
- T=spinta prodotta
- KT= fattore di spinta adimensionalizzata
- ρ = peso specifico dell’acqua di mare
- n=numero di giri al minuto della parte statorica
- D= il diametro disco rotante
- L=altezza della singola pala
Per ruotare con una certa velocità il voith deve essere alimentato con un motore diesel 4 T veloce e quindi necessita di un riduttore esterno, sebbene sia già presente un riduttore intrinseco interno. Ciò si rende necessario per ridurre i 1500 giri/min del motore ai giri eseguibili dal Voith in proporzione all’altezza e al numero di pale.
Le applicazioni del Voith Shneider
Il Voith Shneider è attualmente utilizzato nel settore offshore per effettuare posizionamento dinamico.
L’elevata sensibilità permette di tenere ferma la nave anche in caso di mare mosso e senza ricorrere ad ancoraggio. È inoltre utilizzato per molti rimorchiatori portuali a causa dell’aumento delle caratteristiche di tiro, fondamentali in caso di soccorso ad una nave in manovra.
Un interessante applicazione riveste il Voith nell’utilizzato sui traghetti che fanno collegamenti nello stretto di Messina. Si tratta di traghetti che hanno la particolarità di avere la prua e la poppa a geometria invariata e quindi utilizzando un Voith a poppa e uno a prua.
In questo modo non necessitano di manovre di inversione di marcia tra le destinazioni e possono velocizzare i tempi di carico/scarico passeggeri senza dover invertire la rotta. Un concetto analogo a quello che si riscontra nei treni passeggeri che hanno una cabina di comando ad ogni estremità cosi da poter andare avanti e indietro.
Nel caso dei traghetti dello stretto di Messina entrambi i Voith sono collegati allo stesso motore di alimentazione e attraverso un interruttore interbloccato si alimenta un propulsore alla volta.
L’installazione del Voith Shneider a bordo permette di effettuare anche il cosi detto crabbing. Una parola inglese che ricorda il modo in cui il granchio si sposta lateralmente. In questo caso infatti si può effettuare il distacco laterale dalla banchina senza l’ausilio del rimorchiatore o di grandi spazi di manovra. Molte navi infatti necessitano dell’ausilio del rimorchiatore portuale per accostare parallelamente alla banchina, con enormi spese portuali a carico della compagnia armatrice. Il voith permette di spostare il centro focale delle pale in posizione prossima alla banchina, generando una spinta di direzione opposta che allontana la nave dalla banchina.