Una ventola dell’elica è un meccanismo rotante che utilizza lame appositamente angolate per generare la spinta. Comunemente noto come elica o vite, è uno strumento utilizzato principalmente come mezzo per fornire locomozione, principalmente in aeroplani e barche. La differenza tra un ventilatore ad elica e un ventilatore utilizzato per far circolare l’aria è l’enfasi sulla creazione di alta pressione rispetto a un volume elevato.
Il ventilatore ad elica, in sostanza, risale allo scienziato greco Archimede, il cui design a vite omonima lavorava per sollevare l’acqua da una sorgente più bassa. Questo concetto di vite non sarebbe stato tradotto in propulsione per circa 1,500 anni, quando, a metà del XVIII secolo, due scienziati, JP Paucton e James Watt, proposero separatamente l’utilizzo di un ventilatore a elica rispettivamente nei veicoli ad aria e ad acqua. Sebbene gli aerei impiegherebbero più di un altro secolo per decollare letteralmente, le prime navi a motore a vite furono introdotte nel 18 e, insieme al motore a vapore, rivoluzionarono i viaggi.
Dal successo del volo dei fratelli Wright a Kitty Hawk, nella Carolina del Nord, nel 1903, l’elica è stata la fonte di propulsione più semplice e affidabile per gli aerei. Sia nelle macchine marittime che in quelle volanti, un’elica si basa sulla terza legge del moto di Newton, che afferma: “Ad ogni azione c’è sempre una reazione uguale e contraria”. Un’elica spinge aria o acqua dietro l’imbarcazione e provoca una propulsione reazionaria in avanti. L’angolo delle pale dell’elica, la velocità della loro rotazione e vari altri fattori influiscono tutti sulla velocità impartita dal processo.
Sia le eliche ad aria che ad acqua possono avere un numero diverso di pale. Le eliche degli aerei in genere hanno da due a otto pale, mentre le eliche marine generalmente ne hanno tre, quattro o cinque. Vengono impiegate complesse equazioni matematiche per determinare la dimensione, l’angolo e lo spessore corretti di ciascuna lama per prestazioni ottimali. Specifiche errate possono comportare una perdita di potenza, reattività e talvolta un completo guasto dell’elica.
Unica per le eliche marine, dato il loro utilizzo all’interno di un ambiente fluido, una condizione nota come cavitazione può verificarsi se una vite inizia a girare troppo rapidamente o se viene spinta troppa potenza attraverso di essa. Una o più bolle si formano attorno alla vite e collassano rapidamente, generando un’onda d’urto che può danneggiare gravemente l’elica, le sue pale o le parti circostanti. Oltre al danno che può verificarsi a seguito di una singola, grande cavitazione, nel tempo possono verificarsi traumi a causa di molte piccole cavitazioni che si verificano nello stesso luogo. Questi sono solitamente dovuti a un piccolo difetto o difetto in una vite. Anche questo può causare danni e guasti prematuri.