La terza tipologia elencata è quella dei timoni–propulsori cicloidali. Si tratta di un sistema brevettato dall’azienda tedesca Voith–Schneider e per questo motivo viene usualmente indicato proprio come propulsore Voith–Schneider. È costituito da una serie di pale verticali sporgenti dal fondo dell’imbarcazione che sono in grado di generare una spinta netta nella direzione desiderata. Questo sistema è quello che garantisce in assoluto le migliori doti di manovrabilità (consente infatti all’imbarcazione di ruotare su se stessa), benché a scapito di un ridotto rendimento propulsivo e di un alto costo di installazione. Esso trova applicazione su rimorchiatori e su navi che si muovono costantemente in acque ristrette.
IL TIMONE – PROPULSORE AZIMUTALE
Il sistema di propulsione azimutale classico è un sistema delicato perché la trasmissione della potenza dal motore all’elica viene fatta in maniera meccanica tramite due rinvii realizzati con ruote dentate, prima dall’asse orizzontale del motore a quello verticale, poi da questo a quello orizzontale dell’elica. A causa delle elevate perdite correlate al sistema meccanico di trasmissione non si presta a trasmettere elevate potenze: è infatti molto usato sui rimorchiatori e su altre navi fino a potenze di circa 5 MW, ma non è adatto a navi di grandi dimensioni dove ciascun pod può essere progettato per potenze fino a 20 MW. La più grande nave su cui è stato installato questo sistema propulsivo è la Queen Mary 2, sulla quale sono presenti 4 pod per una potenza complessiva di 80 MW.
Il timone Voith–Schneider è costituito da un corpo rotante orizzontale parallelo al fondo della nave e con esso avviato, che porta in movimento una serie di pale verticali (spade) a superficie idrodinamica – generalmente in numero di 4, 5 o 6 –, fissate su una circonferenza dello stesso corpo rotante ma libere di ruotare ognuna rispetto ad un proprio asse verticale, parallelo a quello della ruota. Questa ruota si muove su un basamento sul quale poggia con un cuscinetto radiale e assiale ed è portata in rotazione da un motore che ingrana tramite un pignone sulla corona circolare ricavata all’interno della ruota. Per quanto riguarda lo sviluppo planare delle singole pale, si può osservare quanto segue:
Allungamento – esse hanno l’allungamento massimo consentito dal compromesso con l’esigenza di mantenere basso il pescaggio (l’allungamento geometrico è generalmente compreso fra 3 e 4).
- Profilo – il profilo è simmetrico con rapporto di forma t /c mantenuto entro valori classici di buon funzionamento idrodinamico, in genere fra 0,15 e 0,18; si tratta in genere di profili NACA o HSVA
- Forma – le pale sono leggermente rastremate
- Grado di compenso – per ridurre il momento di controllo si introduce un grado di compenso classico, in genere di poco inferiore a 0,25.
L’allungamento virtuale si manifesta sia per effetto della carena, sia per effetto della gabbia di protezione presente attorno al propulsore, infatti la ruota con le pale viene collocata a filo del fondo piatto dell’imbarcazione e viene circondata da un telaio di protezione che, nella parte bassa porta un robusto fondo orizzontale carenato, cosicché le pale si muovono entro due pareti parallele. Tale gabbia di protezione è irrobustita poiché su di essa e sull’eventuale pinna di poppa poggia l’imbarcazione quando è in bacino. La rotazione della singola pala è indipendente dalla rotazione orbitale ed è effettuata in modo che ad ogni posizione lungo la circonferenza essa assuma una certa orientazione rispetto alla direzione radiale.
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