Hélice de pierna para barco en tiempo de guerra púnica

Galley era un tipo de barco muy utilizado en el mar Mediterráneo. Fue propulsado por remos y velas.

Supongamos que los constructores de barcos en el momento de las guerras púnicas obtuvieron la "inspiración" correcta (cómo obtienen la "inspiración" está fuera del alcance de la pregunta) para usar una hélice y propulsarla usando el poder de las piernas de los hombres a bordo , ¿habría sido esto tecnológicamente factible para aquellos tiempos?

¿Está buscando una forma factible y efectiva de transformar la fuerza muscular de un esclavo (o animal) en una hélice giratoria?
Las galeras helenísticas (incluidas las romanas) eran barcos ligeros que dependían de la velocidad y la maniobrabilidad. No eran propulsados ​​por remos a largas distancias. Y en la antigüedad clásica los remeros eran soldados, gente libre.

Respuestas (9)

El bronce y el hierro serían lo suficientemente fuertes para soportar la fuerza producida por una galera llena de humanos aptos, y el nivel de habilidad necesario para fabricar y equilibrar una hélice no es realmente tan alto. Especialmente para uno que solo será alimentado por personas. (Un hombre en forma solo puede entregar alrededor de 1/5 de un caballo de fuerza durante un período prolongado).

El problema con el que te encuentras es la eficiencia. Con un motor girando el tornillo, la mayor eficiencia de la hélice la convierte en una mejor opción que las ruedas de paletas o los remos. Pero cuando agrega los cojinetes necesarios para soportar un cigüeñal que puede ser utilizado por una gran cantidad de hombres simultáneamente, y cualquier mecanismo de empaquetadura o engranaje que vaya a usar para mantener el agua fuera del bote, sus pérdidas por fricción comienzan a disminuir. agregar. Es probable que termine siendo un lavado en comparación con los remos baratos y fácilmente reemplazables, especialmente en ese nivel de tecnología con los lubricantes orgánicos naturales crudos que habrían estado disponibles.

Sin embargo, las hélices impulsadas por humanos eran una característica de los primeros submarinos. Los motores de la época requerían demasiado aire, y los remos a prueba de agua serían bastante más complicados que el empaque de un solo tornillo, por lo que tenía sentido que los hombres simplemente giraran una manivela.

Sin embargo, una opción que se usó en barcos más grandes justo antes de la comercialización de la máquina de vapor fue tener la potencia entregada por caballos en cintas de correr. Por lo general, se limitó a los barcos fluviales, ya que a los caballos realmente no les gusta la falta de aire fresco durante períodos prolongados, y realmente no les gustan los mares agitados. Pero tal vez han estado criando algún otro animal de tiro grande para tolerar estar en un bote oscilante y caminar todo el día. Si los vas a mecanizar, ve por la medalla de oro. Los barcos de propulsión humana son una tontería si hay otras opciones.

"la mayor eficiencia de la hélice" - NO. "Propulsive Efficiency of Rowing Oars", de Cabrera&Ruina - "las mejores hélices marinas tienen eficiencias de alrededor del 80%" "0,84 para un remo"
"El bronce y el hierro serían lo suficientemente fuertes como para soportar la fuerza producida por una galera llena de humanos en forma" Correcto. Para unos diez hp, incluso la madera sería suficiente.
@Vashu Ese conjunto de cálculos solo cuenta el golpe de poder. No tiene en cuenta la energía necesaria para devolver el remo a la posición inicial. Esperaría que para diseños de palas igualmente eficientes, la hélice tuviera una ligera ventaja debido al impulso continuo en lugar del movimiento alternativo de un conjunto de remos. El remo de un solo remo con un remo bien diseñado podría ser más eficiente que un remo debido a la aplicación continua de fuerza similar, pero la mecánica de unir una gran tripulación a un remo probablemente consuma las ganancias.
@Peskins Y el 80% para la hélice no tienen en cuenta la fricción de los sellos del eje. Estoy de acuerdo con el efecto perjudicial de la gran tripulación. Pero esto es lo mismo que las pérdidas en el engranaje de la caja de la hélice: no se trata de la eficiencia de la propulsión, se trata más de la eficiencia de la fuente de energía. Tome muy poca diferencia en la eficiencia entre la hélice única y el remo, agregue la limitación tecnológica (¿es más simple hacer un remo casi ideal o una hélice casi ideal? Yo apostaría por el remo) y no puede simplemente asumir "mayor eficiencia de la hélice". Son casi iguales.
De todos modos, solo estoy señalando el hecho de que la eficiencia del tornillo y el remo son comparables. Por lo general, la gente está un poco sorprendida por el hecho.

Una hélice eficaz necesita acero de buena calidad en grandes cantidades. La metalurgia romana no estaba preparada para fabricar una hélice de tornillo eficaz. Hay una alternativa, y esa es la rueda de paletas.

En 1693, hay informes de M. du Quest haciendo un barco de guerra con ruedas de paletas (ver el artículo en Mariners Mirror detrás del muro de pago) que se informó que coincidió con un barco de guerra tradicional con remos en una carrera. La mayoría de las técnicas de carpintería disponibles para du Quest habrían sido conocidas por los romanos.

El antiguo texto romano De rebus bellicis describe un bote de remos impulsado por bueyes. La principal ventaja parece no haber sido la velocidad en comparación con los remos, sino la posibilidad de utilizar la fuerza animal en lugar de la humana.

Concluyo que la tecnología de ruedas de paletas era conocida por los antiguos y podría haber sido construida con técnicas romanas. Sin embargo, la complejidad, el peso y la posibilidad de romperse no habrían dado ninguna ventaja general sobre los remos, si hubiera habido fuerza humana disponible.

¿No sería el bronce una alternativa viable al acero?
El bronce es muy caro. El factor limitante sería el costo de obtener tanto estaño, cuando haya alternativas disponibles (el cobre tampoco es barato). El bronce se usaba decorativamente porque, si podía permitírselo, quería mostrarlo.
Una galera de guerra tampoco era barata. Creo que debería ser factible que alguien que pueda pagar una cocina encuentre los fondos para una hélice de bronce. Sin embargo, estoy de acuerdo en que la rueda de paletas es mucho más probable y más barata.
En cuanto a la posibilidad de rotura: las filas tampoco son las construcciones más resistentes, y se romperán si dos barcos pasan demasiado cerca. La rueda de paletas incluso podría ser beneficiosa allí, ya que no sobresale tanto, e incluso podría estar protegida contra colisiones.
Las estatuas de bronce no eran infrecuentes en la antigüedad, y había suficiente bronce para varias hélices. Con el bronce del Coloso de Rodas podrías haber equipado toda una flota. Caro, sí, pero también lo son los portaaviones de hoy. La guerra es un juego en el que los humanos gastan felizmente más allá de la cordura.
@Burki, la facilidad de reemplazar los remos dañados en comparación con la reparación de una rueda de paletas dañada supera con creces la rueda de paletas que no sobresale tanto.
Las hélices de bronce y hierro se usaban muy bien antes de que se inventara el proceso Bessemer. El precio de 100 kg de bronce costaría tanto como uno o dos esclavos, nada comparado con el precio de un barco de guerra.

SÍ, la tecnología es factible por el momento.

Los romanos usaron ruedas de hámster para construir el Coliseo: mira este clip del Science Channel de uno en acción:

https://www.youtube.com/watch?v=eNccg6j1Dy0

Una niña puede usarlo para levantar un bloque de 1200 lb y tres estudiantes juntos levantan un bloque de 5200 lb del suelo. Hay un dibujo de una rueda de este tipo de la época romana; y la rueda y la polea compuesta que usa eran conocidas por los romanos (aunque la polea compuesta puede no ser necesaria para impulsar un barco).

Aquí se muestran otros ejemplos, como grúas, además de ejemplos que prueban que los romanos sabían cómo usar varias formas de engranajes.

https://en.wikipedia.org/wiki/Roman_engineering

Tal rueda es impulsada casi en su totalidad por piernas. Los romanos también estaban muy familiarizados con los engranajes; y fabricaban tanto hierro forjado como acero en la provincia de Noricum ( https://en.wikipedia.org/wiki/Roman_metallurgy ).

La rueda Hamster genera potencia en un eje giratorio; usando engranajes simples, podría usarse para hacer girar una hélice. Tenga en cuenta también que el sellador no es necesariamente un problema, el equivalente de una hélice de motor fuera de borda es bastante fácil de diseñar: un motor fuera de borda usa una hélice sin perforar el casco del barco; simplemente está montado en el exterior del casco.

Los romanos eran ingenieros extremadamente competentes y podrían haber ideado un sistema de engranajes, ejes, poleas, lo que sea para transferir la potencia generada por la rueda dentro del barco a una hélice submarina que estaba fuera del barco y empujando el barco. (Una idea simple: gire la rueda 'hacia un lado' para que el eje quede alineado con el eje largo del barco).

Múltiples ruedas podrían impulsar múltiples hélices; útil para la dirección o potencia adicional cuando sea necesario. Imagina 3 uno al lado del otro: acciona la rueda izquierda para girar a la derecha, acciona la rueda derecha para girar a la izquierda, acciona la rueda izquierda+derecha para ir en línea recta, acciona la rueda izquierda+central+derecha para ir en línea recta más rápido.

Todas las habilidades de ingeniería y los materiales necesarios para un sistema de este tipo ya existían hace 2000 años; por lo que las únicas piezas que faltan son la inspiración y el poder o el dinero para convertir la inspiración en un producto que funcione.

Esto tiene todos los componentes de la respuesta que estaba considerando, incluido girar a los hombres en ángulo recto para simplificar la transmisión de energía. Se podría tener una hélice para cada hombre. Los romanos tenían fácilmente la tecnología del metal y una hélice es, en esencia, solo un tornillo de Arquímedes. Reduciría el calado pero reduciría en gran medida el perfil del barco (vea la escena de Ben Hur donde todos los remos se rompen, mutilando a los remeros en el proceso) y se elimina el paso de sacar los remos del agua que desperdicia energía.

maniobrabilidad.

Los remeros son una embarcación altamente maniobrable, pueden remar a diferentes velocidades e incluso en direcciones opuestas para mover el barco. Esto los hace mucho más maniobrables que cualquier otro barco en el mar. También pueden operar en aguas extremadamente poco profundas, a diferencia de una hélice que hará que el calado del barco sea más profundo.

en la guerra naval gana la maniobrabilidad.

Claro, pero no es una buena idea.

El remo ya usa tus piernas, así como el resto de tu cuerpo. Ya estás consiguiendo que la fuerza que un ser humano puede generar se traduzca en aceleración hacia delante de la forma más eficaz posible. Además, el remo es más eficiente y receptivo para girar y retroceder que cualquier otra cosa que pudiera haber hecho el mundo antiguo. Como bien dijo 9ilsdx 9rvj 0lo, el remo es un deporte olímpico, el remo no lo es.

(Esto no es tan cierto para la mayoría de los motores: tiene que reducirlos de todos modos, y el mecanismo para hacer un movimiento de remo sería demasiado elaborado y con pérdidas, por lo que los tornillos o las ruedas de paletas son mucho más atractivos)

Si está buscando una excusa para usar cabrestantes o ruedas de hámster gigantes, puede considerar la deformación (echar un ancla lejos, tirar de la cuerda para mover el bote hacia el ancla, mover el ancla, repetir). La deformación es lenta y no es absolutamente lo que quieres hacer en una pelea, pero a menudo es la mejor manera de navegar por vías fluviales estrechas o obstruidas (como ríos o puertos rocosos/bancos de arena).

Si absolutamente tenía que hacer que la venta ambulante funcionara, probablemente querrá un volante gigante. La venta ambulante impulsa el volante, probablemente con cada asiento o par de asientos impulsando un eje con una rueda que descansa sobre el volante y lo hace girar por fricción. Para desenganchar ese asiento, simplemente levante el eje del volante. El volante tendría que ser muy, muy masivo. Luego puede pasarlo por un embrague y una caja de cambios a un tornillo. Ahora puede tener un trabajo de venta ambulante constante en lugar de sprints, y puede obtener velocidades variables. Probablemente incluso pueda obtener velocidades muy altas (con un poco de movimiento de la mano) por un corto tiempo. Necesitas un gran volante, por lo que es probable que la nave también sea bastante grande (lo que generará interesantes efectos de inercia rotacional). Incluso podría tener múltiples formas de cargarlo, como con un molino de viento en la plataforma.

puedes detallar un poco mas
@ L.Dutch quiere decir que remar utiliza mucha más potencia de un solo cuerpo que pedalear. El cansancio es menor ya que usas más los músculos, pero no importaba cómo se sintiera el rover (generalmente esclavo) después de todo el día. Solo tenga en cuenta que el remo es una disciplina olímpica, el ciclismo acuático no.
@9ilsdx 9rvj 0lo: Es importante cómo se siente el esclavo. Si una técnica hace que el esclavo se canse mucho pero otra técnica no, puedes hacer que haga la otra técnica 16 horas al día y obtener mucha más propulsión. No tienes esclavos ilimitados, tienes que llevar comida y agua para ellos, lo que ocupa espacio y hace que el barco sea más pesado.
@JamesHollis exactamente, el remo utiliza la potencia de los esclavos mucho mejor que el pedaleo. Probablemente vamos. Una buena pregunta para sports.SE para comparar la producción de ciclistas con la producción de remeros. Bueno, no puedes remar en bicicleta porque necesitas mirar hacia adelante constantemente.

Si y no. No habría ningún problema en hacer todas las partes de madera. Cual seria el problema es:

  • el agujero en el fondo de tu nave. Tendrían que idear un sellador que pudiera evitar que el agua inunde el barco.
  • diferencial. Los esclavos de remo tienen una ventaja si uno de ellos es más lento. No tiene impacto en los demás, ya que son motores individuales. Con una hélice y un eje de transmisión, perdería potencia. También sería difícil detectar y azotar a los perezosos.
El agujero no importa tanto sorprendentemente, los griegos ya tenían acceso a la bomba de achique
Las galeras romanas (y en general, griegas y helenísticas) utilizaban gente libre (en realidad, no sólo libres sino libres nacidas , ingenui ). Los esclavos generalmente no son soldados confiables.
Creo que en una línea de x filas si uno pierde el ritmo desbarata todo el flanco, ¿o no?
@L.Dutch: Los remeros eran soldados, altamente capacitados (y muy bien pagados, para ser soldados). No se desincronizaban a menos que sucediera algo malo, como una galera enemiga que embistiera el costado.
O podría montarlo más alto, en un eje de transmisión largo. Como un fuera de borda antiguo.
Google "barco de cola larga". Aunque no estoy seguro de si los materiales antiguos estarían a la altura del eje de transmisión.
Si, estaba pensando en longtail o poner hélice desde arriba del nivel del mar pero eso comprometería la hélice. Sería fácil embestir, destruir o simplemente obstruir. Ocultarlo bajo el nivel del mar y detrás del timón lo protegería y permitiría una mejor maniobra.

El peso sería un problema.

El hecho poco conocido es que la galera típica (por ejemplo, un trirreme ) no podía permanecer en el agua por más de un día. Sí, así es, esos no eran "barcos" en el sentido actual, sino grandes "barcos". La distancia más grande que podían navegar era un viaje de 1 día, porque por la noche había que sacarlos a la orilla para que se secaran. También eran muy ligeros para el tamaño, 140 hombres (de una tripulación de 200) podían recogerlo y llevarlo a la orilla. Los barcos se transportaban rutinariamente por tierra hasta el mar del otro lado, con una especie de vía férrea . No puedo encontrar la referencia ahora, pero creo que hubo un caso de transporte de buques de guerra por tierra como una maniobra sorpresa, sin el ferrocarril. El calado era de solo 1 m, por lo que una galera podía operar tan cerca de la costa,

Como puede ver, los remos son en realidad la mejor opción de propulsión en esas condiciones, si puede entrenar a los remeros, eso es. Porque si quieres jugar con la fantasía de las galeras de esclavos, entonces una propulsión mecánica se vuelve más viable por el solo hecho de permitir mano de obra no calificada.

El remo ya usa tus piernas, así como el resto de tu cuerpo. Ya estás consiguiendo que la fuerza que un ser humano puede generar se traduzca en aceleración hacia delante de la forma más eficaz posible. Además, el remo es más eficiente y receptivo para girar y retroceder que cualquier otra cosa que pudiera haber hecho el mundo antiguo.

en el remo deportivo, las conchas tienen asientos que se mueven sobre ruedas. Si una cocina tuviera asientos móviles que estuvieran unidos físicamente, una tripulación especial podría empujarlos hacia adelante y hacia atrás. Los asientos móviles permitirían carreras más largas con más potencia. En cuanto a la tecnología, lo más difícil serían los rodillos y los ejes entre ellos. Los rodillos pueden ser de madera como roble y los ejes pueden ser de hierro forjado.

Siendo realistas, la construcción de barcos requería una gran riqueza. Hubo poca tolerancia para los diseños experimentales. Supongo que en ese entorno, los asientos móviles podrían desarrollarse de alguna manera.

Gire la rueda 'hacia un lado' para que el eje quede alineado con el eje longitudinal de la embarcación).

Estaba pensando en un eje de transmisión del largo de la cocina. El eje sería accionado por engranajes tipo bicicleta. Al igual que un eje de transmisión en un vehículo, habría una junta universal para permitir la flexión del barco. La tripulación se sentaría perpendicular al eje del barco. Podrían estar estrechamente espaciados y sentados más abajo, por lo que el barco tendría un centro de gravedad más bajo. El casco los protegería de los misiles enemigos y el casco podría ser más alto para proporcionar una mejor navegabilidad.

Siendo realistas, la tecnología no estaba disponible: el eje de transmisión, los engranajes tipo bicicleta y las juntas universales requieren acero. Cuando la tecnología estuvo disponible, también lo estaban las máquinas de vapor.