L'elica incide sulla velocità minima di planata? [pag. 5]

Spero che Sam.it non mi chieda i diritti di autore per aver usato un suo disegno della Trinity

Nei tre disegni che seguono cerco di dare uno spunto di riflessione per la discussione.
Non ho tempo per aggiungere altro nè per fare commenti perchè devo andare a lezione fra pochi minuti.

A dopo.

I tre disegni sopra riportati rappresentano tre diverse situazioni: barca ferma, barca in lento moto (dislocamento), barca veloce (planata).
Per la simmetria della barca riportiamo solo la sezione longitudinale.
Le frecce rappresentano le forze applicate sulla barca, che si devono equilibrare.
P = peso
A = spinta di Archimede
E = spinta dell'elica
O = resistenza dell'acqua
Per semplicità immaginiamo che la situazione sia stazionaria e quindi non ci siano fenomeni di accelerazione, nè orizzontale (aumento di velocità) nè verticale (beccheggio) e quindi le forze siano costanti.

Quando è ferma la barca galleggia in quanto la spinta di Archimede A (applicata nel baricentro della massa di acqua spostata) è uguale alla forza peso P (applicata al baricentro della barca. Queste due forze hanno solamente componenti verticali (disegno 1).

Quando la barca si muove a lento moto (dislocamento) e a velocità costante, nasce una reazione dell'acqua O che si oppone all'avanzamento (in parte dovuta all'attrito e in parte dovuta alla deformazione/spostamento dell'acqua stessa). Per l'equilibrio delle forze la spinta dell'elica E deve essere uguale e contraria. Queste due forze hanno solamente componenti orizzontali. A e P rimangono uguali (disegno 2).

Quando la barca si muove velocemente (disegno 3) e quindi riesce a scavalcare l'onda di prua formata dal suo stesso moto si verificano vari cambiamenti:
la forza peso P rimane costante;
la spinta di Archimede diminuisce in quanto diminuisce la parte di scafo immersa;
la resistenza dell'onda O cambia direzione e modulo acquisendo una componente verticale;
la spinta dell'elica E cambia anch'essa direzione (l'angolo alfa di cui parlava bobo, ovvero l'incidenza di cui parlava Vanbob) e modulo, acquisendo una componente verticale.

Sottolineo che la diminuzione della spinta di Archimede A deve essere compensata dalle componenti verticali della spinta dell'elica E e della reistenza dell'onda O, al fine di essere in equilibrio con la forza peso P.

In base a quanto detto, in condizioni stazionarie, per una certa carena planante, per una certa massa, per un certo fluido, per una certa velocità, per un certo angolo di trim etc etc etc, queste quattro forze sono sempre le stesse. Anzi, DEVONO essere sempre le stesse. In particolare la forza esercitata dall'elica. Ovviamente, se si cambia il fluido, per esempio acqua di mare rispetto ad acqua dolce, cambia la spinta di Archimede, cambia l'attrito sulla carena. Analogamente, se si cambia l'angolo del trim cambia l'incidenza, se si cambia la massa (più persone trasportate) aumenta la forza peso, e così via. Quindi, cambiando i parametri probabilmente cambia anche la spinta dell'elica.

Restiamo in condizioni stazionarie e vediamo da dove viene la spinta dell'elica.


Scusate, ho una riunione, a dopo.

mi è venuto mal di testa

VanBob ha scritto:

Non conosco eliche capaci di generare energia. .

Quindi possiamo smontarle?

Ovvio che l'energia la genera il motore, ma è l'elica che trasforma in moto detta energia.
Perciò quello che mi lascia nel dubbio della famosa formula è proprio: che intende il tipo della formula per energia?

fran ha scritto:

[..] Quando la barca si muove velocemente (disegno 3) e quindi riesce a scavalcare l'onda di prua formata dal suo stesso moto si verificano vari cambiamenti:
[..]
la spinta dell'elica E cambia anch'essa direzione (l'angolo alfa di cui parlava bobo, ovvero l'incidenza di cui parlava Vanbob) e modulo, acquisendo una componente verticale.

Non mi è chiara una cosa:
qual è la causa della variazione dell'angolo di incidenza ?


Grazie
Enrico

e.bove ha scritto:

qual è la causa della variazione dell'angolo di incidenza ?

La spinta E non passa per il baricentro della barca e quindi genera una coppia che fa ruotare in senso antiorario la barca stessa, cioè ne solleva la prua, generando quindi un angolo di incidenza, sul quale, a sua volta, si esercita la reazione dell'acqua che, a sua volta contribuisce a sollevare la prua.



Riprendo il ragionamento interrotto in precedenza e, ribadisco, se diminuisce la spinta di Archimede, allora la barca deve essere sostenuta dalle componenti verticali delle altre forze in gioco, la forza E e la forza O.

Ciò premesso, adesso l'obiettivo è capire che cosa succede alla forza E quando si cambia l'elica (passo e/o diametro)

Può essere utile rileggere questo topic, in particolare per poter utilizzare il concetto di "potenza assorbibile dall'elica".

Attraverso la potenza e la velocità di rotazione potremo valutare la forza E.

Ingegnè.... facciamola semplice e approfondiremo in seguito. Si può rispondere alla domanda del topic?

VanBob ha scritto:

Si può rispondere alla domanda del topic?

Spero di si, ma dobbiamo ririuscire a capire come cambia la spinta dell'elica al variare del passo e del diametro del'elica stessa.

fran ha scritto:

La spinta E non passa per il baricentro della barca e quindi genera una coppia che fa ruotare in senso antiorario la barca stessa, cioè ne solleva la prua, generando quindi un angolo di incidenza, sul quale, a sua volta, si esercita la reazione dell'acqua che, a sua volta contribuisce a sollevare la prua.

Prof, a questa tua spiegazione mi permetto di aggiungerne una mia:
la variazione dell'angolo di incidenza è conseguenza della conformazione della routa di prua e a seguire del resto della carena.

Senti se ti piace: :-)
la superficie costituita dalla prua (routa di prua e masconi) nasce con un certo angolo di incidenza: all'aumentare della velocità
questa incidenza provoca l'aumento di portanza inizialmente della prua, la quale si impenna e questa impennata genera
un ulteriore aumento dell'incidenza della porzione ancora immersa e via continuando ...


Ciao
Enrico

A parità di tutti gli altri fattori, eliche diverse producono diverse velocità di planata?
Qui si continua a inserire fattori variabili e diversi......