Co je to vrtulový ventilátor?

Vrtulový ventilátor je rotační mechanismus, který používá speciálně zahnuté lopatky k vytvoření tahu. Obyčejně známý jako podpěra nebo šroub, to je nástroj používaný primárně jako způsob, jak zajistit pohyb, většinou v letadlech a lodích. Rozdíl mezi vrtulovým ventilátorem a ventilátorem používaným pro cirkulaci vzduchu je důraz na vytvoření vysokého tlaku na rozdíl od vysokého objemu.

Větrák vrtule se v podstatě datuje k řeckému vědci Archimedesovi, jehož rovnoměrný šroubový design pracoval na zvedání vody ze spodního zdroje. Tento šroubový koncept by nebyl přeložen do pohonu po zhruba 1 500 let, když v polovině 18. století dva vědci, JP Paucton a James Watt, samostatně navrhli použití vrtulového ventilátoru ve vzduchových a vodních vozidlech. Ačkoli letadlo trvalo déle než další století, než se doslova dostalo ze země, první lodě poháněné šroubem byly představeny v 1800s a spolu s parním strojem revolucionalizovaly cestování.

Od úspěšného letu Wright Brothers v Kitty Hawk v Severní Karolíně v roce 1903 byl vrtule nejjednodušším a nejspolehlivějším zdrojem pohonu v letadle. V námořních i létajících strojích se vrtule spoléhá na Newtonův třetí zákon pohybu, který uvádí: „Na každou akci je vždy stejná a opačná reakce.“ Vrtule tlačí vzduch nebo vodu za plavidlo a způsobuje reaktivní pohon dopředu. Úhel lopatek, rychlost jejich otáčení a různé další faktory ovlivňují to, jak velkou rychlostí je proces ovlivněn.

Vzduchové i vodní podpěry mohou mít různý počet lopatek. Letadlové vrtule obvykle mají kdekoli od dvou do osmi lopatek, zatímco námořní šrouby mají obvykle tři, čtyři nebo pět. K určení správné velikosti, úhlu a tloušťky každé lopatky pro optimální výkon se používají složité matematické rovnice. Nesprávné specifikace mohou mít za následek ztrátu výkonu, citlivost a někdy naprostou poruchu vrtule.

Unikátní pro lodní vrtulníky, vzhledem k jejich použití v tekutinovém prostředí, může dojít ke stavu známému jako kavitace, pokud se šroub začne točit příliš rychle nebo se přes něj tlačí příliš mnoho energie. Jedna nebo více bublin se vytvoří kolem šroubu a rychle se zhroutí, čímž se vytvoří rázová vlna, která může vážně poškodit vrtuli, její lopatky nebo okolní části. Kromě poškození, ke kterému může dojít v důsledku jediné velké kavitace, může v průběhu času dojít k traumatu v důsledku mnoha malých kavitací, které se vyskytují na stejném místě. Ty jsou obvykle způsobeny drobnou vadou nebo vadou ve šroubu. Také to může způsobit poškození a předčasné selhání.