L'elica per il/i fuoribordo
propcalc1 (autore)
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PREMESSA
Nel precedente topic https://www.gommonauti.it/cavalli_sul_mare.php ho illustrato, tra l’altro, l’importanza della posizione di CG.
Ricordo qui quanto ho ripetuto fino alla noia , anche in altri interventi:
•CG (=Centro di Gravità). Nelle plananti è posizionato a poppavia del Centro dei Volumi di carena, che dovrebbe essere calcolato/indicato dal progettista/costruttore.
In presenza di deadrise costante non può stare oltre 0,40 LWL da specchio di poppa.
•CG è nei fatti il fulcro della bilancia rispetto al quale la barca deve essere staticamente equilibrata.
•Il centro serbatoi dei liquidi deve coincidere con CG in modo tale che la variazione di contenuto (=kg) non incida sull’assetto statico della barca.
•Inutile parlare di eliche se non vengono soddisfatti i suddetti presupposti.
Una barca squilibrata ara il mare di prua o di poppa, non corre come deve, spreca potenza e carburante, spesso “scrive sull’acqua” nel senso che manca di stabilità di rotta. La carena lavora come una ruspa !
Quando il motore non prende giri, quasi tutti, ignari di quanto sopra riassunto, danno la colpa all’elica e fanno esclusivo riferimento alle “eliche di serie” o a listino, come se questo fosse il Vangelo. Invece di equilibrare correttamente la barca, iniziano ad annaspare, cambiando eliche a occhio, adottando anche eliche a 4 pale, riducendo il passo o incrementando (sempre a occhio) l’altezza di montaggio del motore. Nulla di più sbagliato.
************
1. Il concetto di elica ottimale fa riferimento alle caratteristiche del motore, dichiarate dal costruttore.
Poniamo il caso di una barca planante, di cui sono note LWL (lunghezza al galleggiamento), max peso navigante di 1.500 kg = Dtot (dato da kg barca + kg motore + kg batterie + kg dei liquidi + kg accessori e dotazioni + kg persone normalmente imbarcate + varie), con un motore FB di 150 Cv/5000÷6000 rpm.
Orbene con detto Dtot = 1.500 kg occorrerà la max potenza erogata dal motore. Tale max potenza è normalmente erogata a (5000 + 6000)/2 = 5500 rpm. Analogamente se per un motore di 150 Cv/5500÷6300 rpm : (5500 + 6300)/2 = 5800 rpm
Nel caso esemplificato l’elica ottimale dovrà quindi rispettare questa prima condizione.
2. Dovrà poi rispettare altre 2 condizioni :
•imprimere la max V consentita dall’accoppiata barca-motore,
•permettere l’aumento di rpm e V al ridursi del peso imbarcato.
A tale fine è determinante il diametro elica. Questo infatti assorbe in % circa il doppio della potenza rispetto al passo. Ad es.: 5% diametro = 10%passo.
ELEMENTI DI CALCOLO
Oltre ai già accennati LWL, Dtot, diametro (Ø) e potenza, entrano in gioco i giri elica. Con riferimento ai max rpm motore, è pacifico che a pari potenza, LWL e Dtot più i giri elica sono bassi, tanto maggiori risulteranno diametro e passo elica.
Entrano poi in gioco i dati dell’elica:
3. Materiale di costruzione.
SOLAS, ad es., propone sia Al che Inox.
•La prima differenza sta nella concavità della faccia della pala (minore altezza nelle Al) e quindi minore CUP. Questo determina un rapporto P/D di circa 1,5 max nelle Al e di circa 2 max nelle Inox. La parte convessa è infatti sostanzialmente obbligata.
•La seconda differenza sta nel rake https://www.gommonauti.it/ptopic96188_il_giochino_del_rake.html, che incide sul diametro da adottare. Per tale motivo una inox, avente stesso diametro di una Al, ma rake maggiore, frena i giri motore.
Al di là dell’aspetto estetico, non ho registrato differenze di rendimento significative.
•Il rake delle Al è spesso (ma non sempre) di 15°. Questo dato obbliga a ridurre del 3,44% il diametro risultante dal calcolo specialistico https://www.gommonauti.it/ptopic96188_il_giochino_del_rake.html?start=20 , che generalmente è riferito a rake 0°÷5°.
•Il rake delle Inox è spesso (ma non sempre) di 20°. Questo dato obbliga a ridurre del 6,16% il diametro risultante dal calcolo specialistico https://www.gommonauti.it/ptopic96188_il_giochino_del_rake.html?start=20.
4. Nr. pale
Un’elica a 4 pale avrà sempre un diametro inferiore del 4,6% rispetto a una 3 pale stesso passo, risultante da calcolo specialistico. La ragione sta nella pala in più e nella conseguente maggior resistenza offerta alla rotazione nel fluido.
5. diametro ottimale
Se c’è “ciccia” nell’elica di serie, è quello più facilmente ed economicamente riducibile nei limiti del 10% per portarlo al valore ottimale.
Il calcolo del diametro ottimale non è per principianti. È riassumto in un algoritmo. Pubblicarlo sarebbe come mettere a pucchiacca in mano a nu guaglione e quindi lo tengo riservato.
6. Passo
Dissento totalmente da quanti dicono di modificare il passo di un’elica in Al o Inox. Parliamo infatti di prodotti di fusione, aventi una “rigidità” tale da non essere “malleabile” a freddo come il bronzo. In teoria lo sarebbe a caldo, ma ne risulterebbe un lavoro del tutto improbo, impreciso (a causa del “ritiro” per raffreddamento) ed economicamente non conveniente.
Nel calcolo dell’elica può accadere che risulti un passo intermedio. Es.: 17, 25” o 17,50” o 17,75”, mentre quelli disponibili sono a numero intero.
P17,25” : si sceglierà sempre l’intero inferiore e quindi 17”. A pari diametro il motore prenderà (0,25/17,25) x 100 = 1,4492% x 5500 = +79,70 rpm + 5500 = 5579,70 assolutamente accettabili.
P17,50”: occorrerà bilanciare opportunamente con il diametro in base a barca, Dtot e risultanze di calcolo.
P17,75”: salvo controindicazioni, si sceglierà l’intero superiore e quindi 18”. A pari diametro il motore prenderà (0,25/17,75) x 100 = 1,4084% x 5500 = -77,46 + 5500 rpm = 5422 assolutamente accettabili.
7. Bi-motori: Il diametro elica sarà sempre -5% ed il passo sarà sempre +10%. Il motivo sta nel metodo di calcolo più comune e nel DAR risultante.
AVVERTENZA
I §§ da 1 a 7 sono tra loro strettamente correlati. Porta quindi fuori strada prenderne in considerazione solo uno.
8. Eliche immerse : quelle con pinna anticavitazione a filo chiglia o carena.
9. Eliche semisommerse : quelle il cui asse di rotazione è posizionato esattamente a filo chiglia o a filo carena e a debita distanza da specchio di poppa. Rendimento propulsivo +20% con elica di adeguato passo e diametro.
10. Eliche parzialmente immerse: quelle il cui asse di rotazione è situato in posizione intermedia. Rendimento propulsivo +10% con elica di adeguato passo e diametro.
11. Eliche intubate: se ne parlerà non appena terminata la sperimentazione sui FB.
Una cosa è certa: la spinta è notevolmente incrementata.
Nel precedente topic https://www.gommonauti.it/cavalli_sul_mare.php ho illustrato, tra l’altro, l’importanza della posizione di CG.
Ricordo qui quanto ho ripetuto fino alla noia , anche in altri interventi:
•CG (=Centro di Gravità). Nelle plananti è posizionato a poppavia del Centro dei Volumi di carena, che dovrebbe essere calcolato/indicato dal progettista/costruttore.
In presenza di deadrise costante non può stare oltre 0,40 LWL da specchio di poppa.
•CG è nei fatti il fulcro della bilancia rispetto al quale la barca deve essere staticamente equilibrata.
•Il centro serbatoi dei liquidi deve coincidere con CG in modo tale che la variazione di contenuto (=kg) non incida sull’assetto statico della barca.
•Inutile parlare di eliche se non vengono soddisfatti i suddetti presupposti.
Una barca squilibrata ara il mare di prua o di poppa, non corre come deve, spreca potenza e carburante, spesso “scrive sull’acqua” nel senso che manca di stabilità di rotta. La carena lavora come una ruspa !
Quando il motore non prende giri, quasi tutti, ignari di quanto sopra riassunto, danno la colpa all’elica e fanno esclusivo riferimento alle “eliche di serie” o a listino, come se questo fosse il Vangelo. Invece di equilibrare correttamente la barca, iniziano ad annaspare, cambiando eliche a occhio, adottando anche eliche a 4 pale, riducendo il passo o incrementando (sempre a occhio) l’altezza di montaggio del motore. Nulla di più sbagliato.
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1. Il concetto di elica ottimale fa riferimento alle caratteristiche del motore, dichiarate dal costruttore.
Poniamo il caso di una barca planante, di cui sono note LWL (lunghezza al galleggiamento), max peso navigante di 1.500 kg = Dtot (dato da kg barca + kg motore + kg batterie + kg dei liquidi + kg accessori e dotazioni + kg persone normalmente imbarcate + varie), con un motore FB di 150 Cv/5000÷6000 rpm.
Orbene con detto Dtot = 1.500 kg occorrerà la max potenza erogata dal motore. Tale max potenza è normalmente erogata a (5000 + 6000)/2 = 5500 rpm. Analogamente se per un motore di 150 Cv/5500÷6300 rpm : (5500 + 6300)/2 = 5800 rpm
Nel caso esemplificato l’elica ottimale dovrà quindi rispettare questa prima condizione.
2. Dovrà poi rispettare altre 2 condizioni :
•imprimere la max V consentita dall’accoppiata barca-motore,
•permettere l’aumento di rpm e V al ridursi del peso imbarcato.
A tale fine è determinante il diametro elica. Questo infatti assorbe in % circa il doppio della potenza rispetto al passo. Ad es.: 5% diametro = 10%passo.
ELEMENTI DI CALCOLO
Oltre ai già accennati LWL, Dtot, diametro (Ø) e potenza, entrano in gioco i giri elica. Con riferimento ai max rpm motore, è pacifico che a pari potenza, LWL e Dtot più i giri elica sono bassi, tanto maggiori risulteranno diametro e passo elica.
Entrano poi in gioco i dati dell’elica:
3. Materiale di costruzione.
SOLAS, ad es., propone sia Al che Inox.
•La prima differenza sta nella concavità della faccia della pala (minore altezza nelle Al) e quindi minore CUP. Questo determina un rapporto P/D di circa 1,5 max nelle Al e di circa 2 max nelle Inox. La parte convessa è infatti sostanzialmente obbligata.
•La seconda differenza sta nel rake https://www.gommonauti.it/ptopic96188_il_giochino_del_rake.html, che incide sul diametro da adottare. Per tale motivo una inox, avente stesso diametro di una Al, ma rake maggiore, frena i giri motore.
Al di là dell’aspetto estetico, non ho registrato differenze di rendimento significative.
•Il rake delle Al è spesso (ma non sempre) di 15°. Questo dato obbliga a ridurre del 3,44% il diametro risultante dal calcolo specialistico https://www.gommonauti.it/ptopic96188_il_giochino_del_rake.html?start=20 , che generalmente è riferito a rake 0°÷5°.
•Il rake delle Inox è spesso (ma non sempre) di 20°. Questo dato obbliga a ridurre del 6,16% il diametro risultante dal calcolo specialistico https://www.gommonauti.it/ptopic96188_il_giochino_del_rake.html?start=20.
4. Nr. pale
Un’elica a 4 pale avrà sempre un diametro inferiore del 4,6% rispetto a una 3 pale stesso passo, risultante da calcolo specialistico. La ragione sta nella pala in più e nella conseguente maggior resistenza offerta alla rotazione nel fluido.
5. diametro ottimale
Se c’è “ciccia” nell’elica di serie, è quello più facilmente ed economicamente riducibile nei limiti del 10% per portarlo al valore ottimale.
Il calcolo del diametro ottimale non è per principianti. È riassumto in un algoritmo. Pubblicarlo sarebbe come mettere a pucchiacca in mano a nu guaglione e quindi lo tengo riservato.
6. Passo
Dissento totalmente da quanti dicono di modificare il passo di un’elica in Al o Inox. Parliamo infatti di prodotti di fusione, aventi una “rigidità” tale da non essere “malleabile” a freddo come il bronzo. In teoria lo sarebbe a caldo, ma ne risulterebbe un lavoro del tutto improbo, impreciso (a causa del “ritiro” per raffreddamento) ed economicamente non conveniente.
Nel calcolo dell’elica può accadere che risulti un passo intermedio. Es.: 17, 25” o 17,50” o 17,75”, mentre quelli disponibili sono a numero intero.
P17,25” : si sceglierà sempre l’intero inferiore e quindi 17”. A pari diametro il motore prenderà (0,25/17,25) x 100 = 1,4492% x 5500 = +79,70 rpm + 5500 = 5579,70 assolutamente accettabili.
P17,50”: occorrerà bilanciare opportunamente con il diametro in base a barca, Dtot e risultanze di calcolo.
P17,75”: salvo controindicazioni, si sceglierà l’intero superiore e quindi 18”. A pari diametro il motore prenderà (0,25/17,75) x 100 = 1,4084% x 5500 = -77,46 + 5500 rpm = 5422 assolutamente accettabili.
7. Bi-motori: Il diametro elica sarà sempre -5% ed il passo sarà sempre +10%. Il motivo sta nel metodo di calcolo più comune e nel DAR risultante.
AVVERTENZA
I §§ da 1 a 7 sono tra loro strettamente correlati. Porta quindi fuori strada prenderne in considerazione solo uno.
8. Eliche immerse : quelle con pinna anticavitazione a filo chiglia o carena.
9. Eliche semisommerse : quelle il cui asse di rotazione è posizionato esattamente a filo chiglia o a filo carena e a debita distanza da specchio di poppa. Rendimento propulsivo +20% con elica di adeguato passo e diametro.
10. Eliche parzialmente immerse: quelle il cui asse di rotazione è situato in posizione intermedia. Rendimento propulsivo +10% con elica di adeguato passo e diametro.
11. Eliche intubate: se ne parlerà non appena terminata la sperimentazione sui FB.
Una cosa è certa: la spinta è notevolmente incrementata.
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