Precisazioni sulle eliche by Franco Donno [pag. 11]

ciopper8 ha scritto:

A parte la maggiore superficie che hanno 2 eliche al posto di una (ma va ) mi domandavo se la seconda elica - che riceve un flusso decisamente turbolento e "viziato" non solo dallo scafo e dal piede ma anche dalla prima elica - avesse effettivamente una utilità, se non quella di evitare la tendenza dello scafo a virare verso una direzione, ai fini delle prestazioni velocistiche e/o di consumi o efficienza che dir si voglia.

grazie mille,
Ciopper

Duoprop è un sistema di 2 eliche controrotanti brevettato nel 1982 che riduce la ventilazione e la cavitazione dell'elica principale, eliminando le spinte laterali generate da un'unica elica. Si dovrebbe avere maggior rendimento ai bassi regimi, risparmio carburante e minori danni sulle pale delle eliche a causa dell'implosione delle bolle di vapore dovute alla cavitazione.
Esiste anche una versione DPR per alta velocità (sopra i 45 kn.)

esatto marco, proprio quello che ho letto nella descrizione di tali sistemi propulsivi....

ora quello che non mi spiego è proprio come fanno 2 eliche, posizionate una davanti all'altra, a funzionare meglio di una sola che già di suo "soffre" per la turbolenza del fluido che la investe dopo essere stato "mescolato" da scafo e piede e per la superficie stessa delle pale, che se da un lato è necessaria per fungere da "ala" dall'altro a velocità sostenute funge da freno...

sarà riuscito a farvi capire i miei dubbi???

cmq grazie ancora a tutti per questa discussione davvero stimolante 8)

altra domanda per Franco: (ci sto prendendo gusto )

esiste (o avrebbe dei vantaggi di alcuna specie) una "trazione anteriore" per le barche/gommoni??
non intendo un sistema spropulsivo di proravia ma intendo - andando da prua verso poppa - scafo, elica, piede.
Ovvero che l'elica "Tirari" il piede invece di "spingerlo".... ci ho pensato mentre scrivevo della turbolenza creata proprio dal piede, magari almeno questo è un vantaggio...

notte, Ciopper

A mio avviso il piede regola e incanala il flusso che investe l'elica che altrimenti sarebbe esposto a troppe variabili specialmente in virata o in zone di alta turbolenza penalizzandone le prestazioni.

Mi rendo conto però che sono solo intuizioni, non ho le vaste conoscenze necessarie per valutare scientificamente.

ciopper8 ha scritto:

esiste (o avrebbe dei vantaggi di alcuna specie) una "trazione anteriore" per le barche/gommoni??
non intendo un sistema spropulsivo di proravia ma intendo - andando da prua verso poppa - scafo, elica, piede.
Ovvero che l'elica "Tirari" il piede invece di "spingerlo"....

Certo che esiste, Volvo Penta IPS. Puoi scaricare la brochure da Qui , è la prima dell'elenco.


Per quanto riguarda i vantaggi del Duoprop, Franco ne ha parlato qualche pagina fa

https://www.gommonauti.it/ptopic8566_precisazioni_sulle_eliche_by_franco_donno.html?sp_pid=138032#138032

donno ha scritto:

Quando ho buttato li la storia delle eliche controrotanti non mi riferivo ai due motori ma alle eliche controrotanti su uno stesso asse. In questo caso uno dei punti salienti è il “recupero” della perdita di energia cinetica, o di parte della stessa, che deriva dal fatto che l’acqua dopo l’elica non viene solo accelerata all’indietro per spingere in avanti ma anche messa in rotazione, rotazione che non contribuisce alla spinta, anzi. Con le eliche controrotanti su uno stesso asse si “raddrizza” la rotazione recuperando parte dell’energia spesa per crearla, raddrizzamento che, per esempio, è normale prassi negli idrogetti dove dopo la girante c’è da sempre il raddrizzatore.

grazie mille Max, sempre attento e precisissimo!!

Vado a leggere e cercare di capire e imparare qualcosina

ok ho letto la risposta di Franco e spiega il vantaggio di "raddrizzare" il flusso dopo la prima elica che lo forza a ruotare - oltre a spingerlo all'indietro.

Ma purtroppo resta il mio dubbio sulla superficie utile e quella frenante delle due eliche e magari un rapporto con tali benefici........

scusate se rompo ma mi sto appassionando parecchio a questo discorso e son sempre più curioso

PER MARCO57
PER CHOPPER
Per le tue eliche e per le eliche traenti risponderò più avanti per problemi di tempo e ..........per trare il fiato.

MaxM100. Grazie per l’aiuto.

Per le coassiali controrotanti.
Ti sarà capitato di notare che, come ci sono ignoranti “vestiti” così bene da sembrarlo molto meno ci sono “ignoranze” esibite così bene da sembrare cose autorevoli e creare convinzioni di riferimento, giudizio e scelta.
Come quella dell’elica che si avvita.
Riferisci “.....riduce la ventilazione e la cavitazione dell'elica principale” e “.... minori danni sulle pale delle eliche a causa dell'implosione delle bolle di vapore dovute alla cavitazione” che è come dire che i danni ci sono SEMPRE e comunque ma con questo sistema sono MINORI !!!!!
Quanti hanno avuto l’elica rovinata da cavitazioni ?
Dove l’hai pescato perchè mi sembra materiale troppo grossolano per essere di fonte Volvo.

- Le eliche coassiali controrotanti si usano da prima della seconda guerra mondiale sia per aerei che per imbarcazioni.
- Volvo non ha brevettato il concetto ma un certo modo, ben realizzato, di fare un gruppo poppiero con quella soluzione, un’opzione nata in parte da alternative tecniche ed in parte da necessità commerciali.
- L’efficenza di un’elica è funzione di
(portanza x velocità assiale) : (resistenza rotatoria x velocità di rotazione “VRe”) e ogni variazione di uno di questi fattori influisce su tutti gli altri.
- Angoli ALFA di incidenza troppo piccoli (regresso troppo basso) danno buoni risultati contro la resistenza rotatoria e cattivi risultati di forza di spinta. Basso rendimento.
- Angoli ALFA di incidenza troppo grandi (regresso troppo alto) danno risultati opposti. Altrettanto basso rendimento.
- Per trasformare la forza motrice nella proporzionale forza di spinta è richesta “anche” una corrispondente quantità di superfice delle pale, superfice che è funzione anche del diametro dell’elica.
- La velocità “VRe” non è costante lungo tutto il raggio della pala ma aumenta progressivamente andando dal mozzo all’esterno.
- Con un diametro grande il rapporto di figura della pala (lunghezza/larghezza) permette maggiore efficenza ma la parte più esterna della pala arriva ad una velocità “VRe” critica e la cavitazione percentuale presente all’intorno delle estremità (coefficente di cavitazione della pala) arriva a valori incompatibili con il funzionamento. Questo della velocità critica è uno dei più significativi limiti alle prestazioni delle eliche.
- Una pala più lunga è più pesante e sottoposta a maggiori sollecitazioni meccaniche (flessioni, torsioni e forza centrifuga) che devono essere contrastate con maggiori spessori. Più è spesso il profilo della pala più grande è la resistenza rotatoria a parità di portanza sviluppata.
- Con un diametro piccolo la superfice è ottenibile con un maggior numero di pale ma maggiore è il numero di pale minore è l’efficenza complessiva.
Anche la velocità “VRe” è minore (ai giri possibili) perciò minore sarà la portanza della pala (la portanza aumenta esponenzialmente rispetto all’aumento di velocità) e, specificamente ai giri intermedi, può non assorbire tutta la coppia sviluppata dal motore.
- Per uno stesso livello dimensionale di scafo la tendenza è su motori sempre più potenti. Le dimensioni delle eliche adeguate anche ad assorbire la coppia elevata che questi motori sviluppano si scontrano con lo spazio disponibile per metterle (al momento specie i Diesel ma un pò tutti in generale; come nelle auto arriveremo ai sistemi antislittamento e mi dicono che almeno un’azienda di fuoribordo ci sta studiando)
- Un’elica più grande richiede piedi o supporti altrettanto più grandi con relativo aumento della resistenza all’avanzamento e delle sollecitazioni meccaniche.

-COASSIALI CONTROROTANTI.
- Parte della potenza fornita viene assorbita per generare la quantità di moto che da la spinta; un’altra parte viene assorbita dalla quantità di moto che mette in rotazione la scia ed è una parte di potenza persa per la spinta.
- con le eliche coassiali controrotanti la posteriore lavora in una scia già in rotazione e anche già parzialmente accelerata. La controrotazione “raddrizza” parte di quella rotazione recuperando parte dell’energia spesa per generarla.
- la forza della potenza disponibile è suddivisa su due eliche che lavorano con un carico totale più o meno dimezzato.
- Ognuna delle due deve generare una spinta minore perciò necessita di minore superfice e minor diametro. Minor diametro comporta una velocità
rotazionale minore perciò più lontana dalla velocità critica e dalla soglia di cavitazione.
- La suddivisione del lavoro divide anche gli sforzi e le sollecitazioni ai quali ognuna delle due eliche deve resistere permettendo profili idrodinamici con più alto rapporto portanza/resistenza.
- La suddivisione delle forze in gioco vale anche per gli ingranaggi condotti che possono essere di minor diametro a vantaggio del diametro del piede che, più piccolo e/o meglio profilabile, avrà minore resistenza all’avanzamento.
- A parità di qualità progettuale e costruttiva l’interazione tra le due eliche e la doppia inversione di direzione del flusso (rotazione-riallineamento) produce maggiore rumorosità e vibrazioni.
- La complessità del sistema richede progettazioni più avanzate e costi maggiori di sperimentazione e produzione.
- La maggior lunghezza del sistema di eliche allunga il braccio rispetto al perno di rotazione del brandeggio ed elimina parte del vantaggio di compensazione delle spinte laterali. Il maggior braccio di brandeggio porta a maggiori sollecitazioni nel sistema timoneria che richede più forza di azionamento.
- La maggior lunghezza degli alberi portaelica li rende di per sè più sollecitati a torsione e flessione e con danni maggiori in caso di urti o simili. Per uno stesso tipo di urto il danno sarà maggiore rispetto ad una unità monoelica (due eliche, due assi rotanti uno nell’altro con gioco tra i due minimo, etc,); il costo per quantità di ricambi e ore lavoro sarà altrettanto maggiore.
- Maggior complessità e sofisticazione meccanica richedono un più alto livello professionale, cioè più costoso e più difficile da trovare, di chi deve provvedere all’assistenza.

Spero di essere stato soddisfacente e abbastanza sintetico ma per ogni punto, o parametro, ci sarebbe da scrivere un libro.
Franco.

Ciao Franco e grazie mille della spiegazione!!

naturalmente, come per la maggior parte delle "soluzioni alternative" ci sono vantaggi e svantaggi anche per le eliche controrotanti....

Come dici tu per il momento abbiamo ricevuto "un' infarinatura" perchè ci sarebbe tanto e tanto da dire/chiedere/discutere, ma per il momento credo che i punti chiave sono chiarissimi e portano al principio chiave della destinazione d'uso, ovvero "cosa dobbiamo fare di questa soluzione?".

Aspetto con ansia e fame di conoscenza i tuoi prossimi interventi!!

Buon mare (che tempo permettendo a Settembre è meraviglioso e poco affollato ),
Ciopper

Saluto tutti gli appassionati, in particolare l’autorevolissimo “padre” del mio attuale RIB del quale colgo con qualche sorpresa una piacevolissima disponibilità a condividere una piccola parte delle proprie vastissime conoscenze con il (a mio parere sottovalutato) mondo dei gommonauti di cui mi onoro di far parte da quasi vent’anni. Dopo essermi cimentato in fasi successive alla modifica (a Bologna quelli come me li chiamano “ciappettari” > coloro che provano piacere a modificare/riparare manualmente ciò che li circonda) delle due eliche del mio Yamaha 40/60 (inox 10 1/4 x 14” e alluminio di serie da 13”) ho scoperto tramite un mio conoscente gommonauta l’esistenza di questa “discussione”. Dopo aver "divorato" quanto finora esposto nella discussione mi permetto di chiedere il conforto del “sommo” Franco Donno su due aspetti che mi hanno spinto ad un forse temerario intervento di “Tuning” sulle eliche in mio possesso:
- in particolare sull’elica di alluminio da 13” di serie ho notato che la forma delle pale e del mozzo è negativamente influenzata dalla necessità di facilitarne l’estrazione dallo stampo (presumo in pressofusione). In particolare sul mozzo sono presenti dei “gradini” in corrispondenza dele pale (presumo che lo stampo sia scomponibile in tre parti) che, imho, generando turbolenze , influiscono negativamente sul "lavoro" delle pale che ritengo tendano 1) ad avere una scarsa “incavatura “ che ne peggiora il rendimento soprattutto a basso numero di giri ed ad alti angoli di trim positivo; 2) gli spessori alla radice delle pale (di raccordo con il mozzo) sono imho esagerati, aumentando la potenza assorbita in attrito idrodinamico (peggior coefficiente di forma) e diminuendo la superficie utile della pala.
- Il mio intervento sull'elica in alluminio (che utilizzo come elica "da tiro" con carico e mare mosso), ancora in corso, (seguiranno foto) tende a correggere questi aspetti ma, di contro, presenta il rischio di indebolirne la resistenza generando una flessione delle pale sotto sforzo. La cosa imho (chiedo l’opinione di Donno) potrebbe non essere del tutto negativa se provocasse un accorciamento del passo e del diametro (per l’effetto della flessione) sotto sforzo a basso numero di giri (passaggio dislocamento -planata) per poi riavvicinarsi al passo e diametro di progetto al calo dello sforzo (in fase di planata consolidata) con l’aiuto della forza centrifuga che ad un più elevato numero di giri tenderebbe (?) a “ridistendere” le pale.
Attendo con fiducia un “illuminato” parere su queste mie considerazioni

PER BLACKFIN
Vorrei conoscere il perchè del tuo “sottovalutato” del mondo dei gommonauti perchè credo abbiamo la stessa idea. Quando buttai li la “quasi” battuta che l’unica cosa che avrebbe potuto farmi tornare a disegnare, a “Ciapettare”, (vedi, l’ho scritta con la maiuscola in segno di rispetto per il bel “fare”che quella parola racconta, il fare in mezzo all’odore buono e pulito di quei lavori assieme mentali e manuali) gommoni da diporto sarebbe stata di farlo solo con una nuova realtà produttiva organizzata e gestita da utenti e non da “addetti ai lavori” credo che la mia maggior motivazione inconscia fosse proprio “utenti sottovalutati”.
Se si vedono come d’uso i clienti più preparati, critici e Ciapettari come dei rompi....00 invece che come una preziosa fonte di informazioni, suggerimenti, confronti, ripensamenti si finisce per produrre i “facili” oggetti fatti per accontentare il clente interessato a far “scena” in banchina più che a navigare e a scontentare tutti gli altri.

Accetta la digressione e vado al merito.
Il tuo punto 1 - vorresti spiegarmi meglio cosa intendi per “incavatura” ?
Il tuo punto 2 - hai ragione anche per quanto riguarda gli spessori che sono funzione della quantità di materiale necessaria a contrastare le forze in gioco ma sono anche funzione degli spessori e dei raccordi di passaggio da uno spessore all’altro necessari alla riuscita della fusione.
Se guardi il disegno sviluppato dell’elica a pag.8 puoi vedere che il profilo e lo spessore della pala varia lungo il diametro; questo per adattarsi alle differenti velocità angolari. Come linea guida generica puoi riferirti a questa base e al fatto che, entro certi parametri, più è sottile il profilo, specie verso l’esterno, meglio è.
La forma “autovariante” non è possibile; ci ho studiato sopra parecchio con materiali diversi e soluzioni diverse ma niente è risultato migliore e/o meno complesso di un elica a passo variabile.
Escludendo i materiali per molle il limite (limite di deformazione elastica o di snervamento) entro cui un materiale, tolta la forza che lo ha deformato, torna alla forma di origine nei metalli è piccolo e poi le deformazioni ottenibili andrebbero in direzione delle minime resistenze e non delle necessarie portanze ottenibili con la deviazione del flusso.
Pensa ad una bandiera nel vento. Si allinea nel vento, non si mette con un’angolo adatto a deviare il flusso e generare portanze; se invece fosse compensata come un timone ........ Beh qui il discorso diventerebbe troppo lungo e non adattabile ad eliche esistenti.
Quasi come battuta. Per tornare alla forma di partenza occorono forze contrarie a quelle che l’hanno modificata perciò dovresti andare a marcia indietro con stessa forza e tempo.

Penso che sarebbe veramente interessante e molto utile a tutti avere una esposizione del buon lavoro che stai facendo e dei relativi risultati sperimentali perciò spero che lo metterai a disposizione.
Ciao Blackfin.
Franco.

Ciao Blackfin,
essendo il "Conoscente" vedo con piacere che non hai perso tempo , ma non avevo dubbi .
adesso,però, ti toccherà svelare al modo intero le alchimie provate nelle notti insonni tra smerigli e carta vetrata.

per Franco Donno , come ho gia scritto non manca mai di stupirmi per la elementare semplicità di descrivere concetti anche estremamente complicati ,ma proprio per questo siamo tutti qui attenti e vogliosi di leggere le prossime puntate.

salutoni