Con este objetivo lo primero que necesitamos es diseñar la hélice para nuestras necesidades. La geometría de la hélice se ha definido en la pagina: Designing and drawing a classical (and for ever) wood propeller a partir de una serie de tablas experimentales pero que siguen teniendo validez hoy en día para diseños sencillos. La hélice se ha diseñado para un motor de aproximadamente 134 CV con una velocidad de rotación de la hélice de 2700 RPM y una velocidad del avión de 125 millas/hora. La pala tiene unas dimensiones aproximadas de 2000 mm de diámetro u 1525 mm de paso.

La siguiente tabla define la geometría de la hélice:

Sin embargo para simplificar el trabajo solo cogeremos 4 de todas las secciones que están definidas en la tabla, Aunque usemos tan pocas secciones para definir la forma de la pala la geometría obtenida es muy buena debido a que el rhinoceros genera todos los puntos intermedios mediante unas curvas llamadas NURBS (no se trata de una simple interpolación lineal)

La primera parte del trabajo la voy a realizar en AutoCad, aunque se podría realizar enteramente en rhinoceros.

Paso 1. Debido a que la información que estamos usando para construir la hélice es empírica y que esta pensada para un perfil plano lo primero que hacemos es rotar el clark-y de manera que dejemos la parte inferior del perfil horizontal, esto lo tomaremos como perfil base con ángulo cero (no es aerodinámicamente correcto, pero el resultado será correcto debido a la referencia adoptada por los grados mostrados en la tabla anterior)

Paso 2. Con el AutoCad copiamos cuatro veces nuestro perfil y escalamos y posteriormente rotamos cada uno de los perfiles copiados según la tabla. Para ello solo tenemos en cuanta los valores 20%, 50%, 70% y 100%, el resultado debe de ser el siguiente:

Paso 3. Empezamos con el Rhinoceros, Abrimos un dibujo nuevo. En  el menú TOOLS... OPTIONS... GRID: cambiar las dimensiones del GRID para que quepa la hélice entera 2000 mm de largo, divisiones cada 10 mm.

Paso 4. A continuación importar los ficheros con los perfiles escalados y rotados a el rhinoceros con FILE... IMPORT...

Paso 5. Mover el primer perfil hasta su correcta posición: Mover todo el perfil de manera que hagamos coincidir el Centro de gravedad (marcado con una cruz hasta el origen de coordenadas(0,0,0), para marcar el primer punto del desplazamiento usaremos la referencia a objetos (OSNAP) con solo la casilla END marcada, para los demás movimientos desactivaremos el OSNAP. Una vez tenemos el perfil en el origen de coordenadas lo desplazaremos hasta su correcta situación a lo largo de la pala. Las posiciones empezando desde el centro de la pala son 200mm, 500mm 700mm y 1000mm, para estos desplazamientos trabajaremos en la ventana FRONT únicamente.

Paso 6. Crearemos una quinta sección que será un simple circulo con centro en el origen y radio 100mm, el objetivo de esta sección es crear los radios de acuerdo que nos van a dar rigidez en el punto en el que la pala se une al HUB o buje de la hélice. Posteriormente este material sobrante de eliminará para darle su correcta forma a la hélice.

Paso 7. Generar la forma de la pala es fácil. Usamos una herramienta llamada SURFACE... LOFT. Esta herramienta nos genera una superficie que pasa por las diferentes secciones. Seleccionamos llas cinco secciones, pulsamos ENTER y nos aseguramos de que el comienzo sea el mismo en todos los perfiles, para ello desplazaremos el punto de comienzo de cada sección al final del perfil donde podemos estar seguros de estar cogiendo el mismo punto en todos ellos.

Paso 8. Ya tenemos media pala, ahora hay que darle la forma definitiva. Como vamos ha hacer operaciones con sólidos lo primero es cerrar la superficie por los lados, simplemente seleccionamos la opción CAP PLANAR HOLES que hay en el menú SOLID.

Paso 9. El material que hay que quitar del centro de la hélice lo retiraremos en dos operaciones, lo mas sencillo es hacer los planos sobre los que se sujeta la hélice a eje del motor. Simplemente creamos unos sólidos a +50 mm y -50 de el plano X-Y y mediante la herramienta DIFFERENCE que esta en el menú SOLID sustraemos este material como se muestra a continuación:

Paso 10. Dar la forma al perfil de la hélice es un poco mas complicado. Con AutoCad se ha dibujado "matriz" de corte que nos dará la forma correcta, para dibujar esta matriz usaremos una serie de regla empíricas:

Diámetro del HUB es el diámetro de la hélice dividido entre 12.
El grosor del ROOT es la mitad que el diámetro del HUB.

La matriz queda así:

Importamos el dibujo con el Rhinoceros y lo rotamos de manera que lo tengamos en la posición correcta en el plano X-Y, a continuación lo extrusionamos hacia ambos lados con la herramienta EXTRUE SOLID...STRAIGHT de manera que cubramos todo el material a eliminar. A continuación realizamos la misma operación que en el paso 9 con la herramienta DIFFERENCE.

Paso 11. Lo único que nos queda es duplicar la pala para tener la hélice completa. Para esta operación usaremos la herramienta ARRAY...POLAR que se encuentra en el menú TRANSFORM.

Ya tenemos nuestra hélice lista para llevarla al programa de CAD-CAM y tallarla en madera.

Para consulta o sugerencia o corrección, no dudes en escribir a joseluis_jlc@hotmail.com