Bloque de empuje

Un bloque de empuje , también conocido como caja de empuje , es un tipo especializado de cojinete de empuje que se utiliza en los barcos para resistir el empuje del eje de la hélice y transmitirlo al casco.

Los primeros buques de vapor propulsados ​​por hélice utilizaban un bloque de empuje o caja de empuje compuesto por quizás una docena de cojinetes de empuje lisos de menor capacidad apilados en el mismo eje. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Estos presentaban problemas en servicio: eran voluminosos, difíciles de desmontar, desperdiciaban energía por fricción y tenían tendencia a sobrecalentarse. La caja de empuje estaba construida con una carcasa de hierro fundido en forma de caja con un cojinete radial en cada extremo y una serie de collares formados en el eje entre ellos. ^{[ 3 ]} Este eje solía ser una sección corta de eje desmontable llamada eje de empuje , que conectaba el motor delantero con el eje de la hélice trasero . Una serie de collares de hierro en forma de herradura se ajustaban sobre el pequeño diámetro del eje y se apoyaban contra la cara frontal de los collares del eje. Cada herradura estaba revestida con una almohadilla de metal babbitt de baja fricción . La lubricación se realizaba mediante un baño de aceite en la caja y un volumen abundante era importante también para fines de refrigeración.

Aunque la madera de lignum vitae se utilizaba para los cojinetes radiales de la caja de estopas , refrigerados directamente por el agua de mar, este material no era capaz de soportar la fuerza necesaria para los bloques de empuje de ningún buque, salvo los primeros buques de hélice.

Cada herradura era ajustable independientemente hacia adelante y hacia atrás, ya sea mediante cuñas o un ajuste atornillado. Un problema particular con estas cajas de empuje era ajustarlas para que la fuerza se distribuyera equitativamente entre todos los collares. El ajuste se realizaba a menudo en función de su temperatura de funcionamiento , medida a mano por el ingeniero. En la Marina Real era práctica habitual ajustar la prensaestopas de popa para permitir la entrada de un poco de agua de mar al buque; la temperatura del agua que goteaba debía ser solo ligeramente superior a la del mar. ^{[ 4 ]}

Una mejor comprensión de la teoría de las películas lubricantes (inicialmente propuesta por Reynolds ) permitió el desarrollo de superficies de apoyo mucho más eficientes. Esto posibilitó la sustitución de múltiples collares en una caja de empuje por un único bloque de empuje.

En 1905, el ingeniero australiano George Michell ^{[ 5 ]} obtuvo una patente para el bloque de empuje. ^{[ 6 ]} (Posteriormente, el ingeniero estadounidense Albert Kingsbury estableció que las pruebas que realizó en 1898 eran anteriores al trabajo de Michell. En 1910, a Kingsbury se le otorgó la patente estadounidense n.° 947242 para el cojinete de empuje de película fluida . ^{[ 7 ] [ 8 ]} )

Los cojinetes Michell contienen varias almohadillas sectoriales dispuestas en círculo alrededor del eje, que pueden pivotar libremente. Estas crean películas de aceite en forma de cuña entre las almohadillas y un disco giratorio en el eje. Cada cuña de lubricante tiene una longitud limitada (en la dirección de rotación, es decir, circunferencial), por lo que se necesitan varias almohadillas en lugar de un solo anillo. No se requiere bomba de lubricación: la rotación del propio eje es suficiente.

La necesidad de un bloque de empuje eficiente se volvió aún más importante con la llegada de las turbinas de vapor y sus mayores velocidades de hélice. A pesar de esto, hubo cierta reticencia a adoptarlos en su país de origen, hasta que se descubrió que los submarinos U-boat de la Primera Guerra Mundial los utilizaban. ^{[ 9 ]} Después de esto, pronto se adoptaron ampliamente. La gran almohadilla individual que se muestra es un modelo de una utilizada en el crucero de batalla HMS Hood , otrora orgullo de la Royal Navy . 

Michell Bearings continúa en producción hoy bajo el mismo nombre, ^{[ 10 ]} primero como parte de Rolls-Royce marine systems ., ^{[ 11 ]} desde 2016 como parte de British Engines Group . ^{[ 12 ]}