Approfondimenti sul consumo dei motori [pag. 4]

ho letto con interesse tutto il topic e devo dire di aver anche capito quello che c'è scritto... ma soprattutto finalmente ho capito le cose che ho sempre visto accadere nel mondo dei motori senza saperne il motivo, grazie fran!!!!!

ci vuole un flussometro per sapere il consumo in ogni condizione, così si può ragionare con dati precisi.

Quarta e ultima puntata

Visto che nel 2012 ho consumato circa un’ottantina di litri in Laguna al ponte del 1° Maggio, oltre cento per il raduno all’Elba, quasi 500 in Sardegna, e un altro centinaio fra Ponza, Bolsena e altro, e quindi ho totalizzato finora un consumo di circa 800 litri , penso sia opportuno riprendere questo topic e cercare di fare il punto della situazione.

Vi avevo preannunciato le conclusioni bis, in quanto in questo post ho scritto che risultava necessaria la conoscenza delle curve caratteristiche dei motori e delle eliche, che sono (nella maggior parte dei casi) secretati dalle case costruttrici. In particolare risulta necessario conoscere la potenza assorbita dall’elica e il consumo specifico.

Quindi, adesso la domanda è: “Riusciamo a ricavarci da noi stessi quelle curve?”.
La risposta è ovviamente: “No”.
Modifichiamo la domanda: “Riusciamo a ricavarci da noi stessi quelle curve in corrispondenza ad alcuni regimi di rotazione?”.
La risposta è: “Si, ma dobbiamo fare alcune approssimazioni”.

Come prima ipotesi restringiamo il campo ad un intervallo di regimi intorno a quello della velocità di crociera, per esempio 70% della massima.
A questo regime la Lombardinimarine ci dice che il SUO motore eroga (e quindi la SUA elica assorbe) il 60% della potenza erogabile (41 / 69).
Come seconda ipotesi interpoliamo le curve con rette, per esempio le rette rossa e blu di Fig. 8, ottenendo valori di 43 e 65, il cui rapporto è pari a circa il 66%. È questo il dato che ci interessa, l’elica assorbe circa il 66% della potenza che il motore può erogare.

Fig. 8


A questo punto trasferiamo il ragionamento ai nostri motori, per esempio un 100 cv a 5500 rpm, accoppiato alla sua elica. A 4000 giri il motore eroga circa il 72% della potenza massima di cui l’elica assorbe circa il 66%, cioè circa il 48% della potenza massima (0.72 x 0.66). Avendo fatto alcune approssimazioni, arrotondiamo a 0.5. Quindi il complesso motore/elica a velocità di crociera assorbe circa 50 cv.
Adesso vediamo il consumo specifico, che possiamo ipotizzare (ulteriore approssimazione) costante ai vari regimi e pari a circa 250 g / cv h per i nostri motori a benzina 4t.

Facciamo il calcolo finale:
a velocità di crociera il consumo è di circa 17 l / h. (50 x 0.250 / 0.720).


Commento 1
Abbiamo equiparato il comportamento di un motore diesel ed un'elica (presumibilmente) di spinta con un motore a benzina ed un'elica di velocità, le cui curve caratteristiche sono abbastanza diverse: questo fatto rappresenta il punto debole di tutto il ragionamento per quanto riguarda i valori numerici, ma non inficia il ragionamento complessivo.

Commento 2
La linearizzazione delle curve di potenza erogata e di potenza assorbita sono state fatte a favore della sicurezza, in quanto la potenza disponibile realmente è maggiore di quella ipotizzata mentre la potenza assorbita realmente è minore di quella ipotizzata. Quindi il consumo reale dovrebbe essere leggermente inferiore.
D’altro canto, il consumo specifico non è costante e quindi in realtà potrebbe essere leggermente superiore a quello ipotizzato.
Nel complesso le approssimazioni effettuate possono compensarsi.

Commento 3
Nel mio caso (gommone Mariner 620 + motore Yamaha 100), a 4000 rpm vado a circa 23 nodi e quindi il consumo teorico calcolato è circa 1.4 l / nm, più o meno come quello reale indicato dalla strumentazione Yamaha.



Conclusioni
1. Con alcune ipotesi semplificative è possibile risalire al consumo alle varie velocità tramite le seguenti ipotesi:
la potenza erogabile ha un andamento lineare con il numero di giri;
la potenza assorbita dall’elica varia dal 100% a WOT, al 50% a velocità di crociera;
il consumo specifico dei motori a benzina 4t di uso nautico è di 250 g / cv h.
2. Modificando i parametri e adattandoli alle proprie configurazioni, si possono stimare con una certa precisione i consumi di tutti i sistemi gommone / motore in svariate condizioni..
3. È opportuno e auspicabile confrontare questi risultati teorici con misure sperimentali per una migliore taratura del modello.



fine

Ecco il tuo peggior studente che nottetempo ritorna!!!

Dopo attento studio, non ci ho capito una mazza, quindi ti pongo il problema direttamente

Passando dalla 3 alla 4 pale, ho abbassato decisamente il numero di giri necessari a raggiungere la velocità di crociera (per il momento e per semplicità consideriamola come "nodi ottimali" e non come ottimizzazione del rapporto consumo/percorrenza)

Ho quindi fatto la prova contraria: ho portato il motore ai soliti (maggiori) giri necessari alla 3P per raggiungere la velocità di crociera e ho notato che con la 4 P la velocità era superiore (anche se non ottimizzata, rispetto alla priva precedente)
Non ho privato WOT, per ovvie ragioni

In entrambi i casi (particolarmente nel primo giacchè cercavo il regime di crociera ottimale per la 4P) ho notato un calo (a volte di valore importante) nei consumi rispetto ai valori segnati dallo smartcraft con la 3P
(certo: non navigo coll'occhio incollato allo smartcraft e potre anche essere psicologicamente condizionato nel valutare i dati, ma ho usato una certa attenzione)

Plausibile?? Possibile??

O dovremmo tenere conto di altri parametri (carena, punto di minima planata ecc ecc) tali da determinare una miglior performance con meno potenza (giustificando quindi il minor consumo?)

Concludo calando il 2 di briscola: basandoci sui 250 g./CV di default, un minor consumo WOT rispetto alla risultanza matematica di detta formula potrebbe far dedurre una perdita di potenza? (le nostra barche sotto lo schioppo del sole hanno un coefficiente di cambio unità di misura importante rispetto allo standard)
Ed il rapporto peso potenza (ma anche forma di carena ecc, ecc) quanto può incidere?


OT adesso capisco perchè ti ostini a puntare sul Conero....

regresso, si chiama regresso.

fran ha scritto:

la potenza erogabile ha un andamento lineare con il numero di giri;

Se così fosse non avremmo le curve di coppia lineari?

Lineare d'accordo, ma soprattutto costante a tutti i regimi!!!

non solo le avremmo lineari, ma piatte, nel senso che la coppia sarebbe costante:

P=potenza in W
C=coppia in Nm
r=numero di giri in rad/s

P=C*r ..su un grafico potenza/regime di rotazione sarebbe una retta che passa per lo zero, con pendenza pari alla coppia, se questa è costante

Ciao

Stefano

Il che non corrisponde a realtà.

@VanBob
nel senso che quello che ho scritto è sbagliato ..(e qualche collega di Fran a Padova mi boccerà ), o che la coppia non è costante ad ogni regime?

A grandi linee la coppia varia (anche-soprattutto) con il rendimento volumetrico, che su motori "semplici" come un benzina aspirato senza collettori che variano geometrie ecc ecc. sarà ottimizzato per un range di giri limitato tramite una opportuna conformazione dei condotti aspirazione-scarico. Penso che i motori nautici siano ottimizzati per un regime dai 3000 ai 4500 giri, per entrare in planata e a velocità di crociera..(anche se un produttore scriveva sui volantini della propria "combustione stratificata al minimo" utile perché statisticamente la gran parte del tempo il motore sta al minimo)

Ciao
Stefano

VanBob ha scritto:

regresso, si chiama regresso.

Sineee!!!
Tra te e l'Ing mi farete diventare matto! Ancora (ogni tanto) sto ripensando se appruare il gommone sul carrello è meglio o no??

Ho ancora dati parziali, non avendo avuto modo di provare bene la barca con l'elica nuova, ma il calcolo del regresso l'ho fatto a 22 Knt e non WOT (3P e 4P sarebbero non paragonabili e il calcolo inutile per i mei obbiettivi): 3500 giri con la 20 4P, 3800 giri con la 19 3P: 38,5 (ca) il regresso con la 20 4P, 40 con la 19 3P

E' che dopo 32 grafici, 23 tabelle e 99 formule di cui non ci'ho capito un H (o quasi), mi domandavo se è vero che a meno giri a pari velocità consumo meno.
In teoria si (se ho capito bene), perchè meno giri dovrebbe voler dire che scarico meno cavalli, ma poi arrivo al concetto di "crociera" (50%) e mi perdo...