Precisazioni sulle eliche by Franco Donno [pag. 12]

milu98 ha scritto:

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.
salutoni

Bello essere in due a dividere queste passioni .......... io anni fa passavo le notti a stampare foto in bianco e nero con un amico assieme a una buona bottiglia!

franco,rispondendo a blackfin scrivi:entro certi parametri, più è sottile il profilo, specie verso l’esterno, meglio è. .....puoi indicare ,magari con un disegno in che zona delle pale ti stai riferendo.....gazie e saluti dal friuli...

Per il Chiarissimo Franco Donno:
rispondo subito, per quello che mi è possibile, a quanto mi hai richiesto (i miei 54 anni spero mi autorizzino ad utilizzare la II^ persona singolare): ritengo sottovalutato il mondo dei gommonauti perché sia la quasi totalità dei costruttori e dei progettisti, sia l’unica (o quasi) rivista del settore (a parte rarissimi articoli in cui cercare con il lanternino informazioni interessanti dal punto di vista tecnico), sembrano rivolgersi ad un mercato formato da un po’ tardi “paperoni” il cui unico interesse verso la nautica sia la corsa al “ce l’ho più lungo” o più “profumato” (il W.C.).
Al contrario, ritengo questo mondo popolato di appassionati tesi ad approfondire la conoscenza del mare e del proprio mezzo. Purtroppo questa sete di conoscenza (spesso non supportata da sconfinate possibilità economiche) si scontra con interlocutori che spesso, a causa di una scarsa propensione ad aggiornarsi, rifilano “panzane” colossali, spesso mascherate da sigle e pseudo-tecnologismi che molto hanno a che fare con il marketing (inteso non nel senso di incontrare le esigenze del mercato bensì in quello di costruirne uno a proprio uso e “consumo”) e poco con l’aspetto tecnico-funzionale.
Per l’ottimo Tiziano: lieto di essere stato all’altezza delle tue aspettative (perlomeno per la tempestività) spero di riuscire a tirar fuori dal travaglio che ben conosci qualcosa che sia utile ma soprattutto (con l’autorevole aiuto del mai sufficientemente ringraziato Franco Donno) “leggibile” per tutti noi.

donno ha scritto:

Per EAGLE
No, non una castroneria ma una ottima precisazione che ha anche il pregio di spostare le analisi da un osservatore ad un altro, pratica che porta sempre a migliori risultati.
Per la 4 pale, come ritengo abbia pensato anche tu al di fuori della sintesi che hai fatto, può e non può valere perchè dipende dal tipo di specifico uso per cui la quattro pale è stata progettata.
Un’esempio fra i tanti possibili: se mi servisse un’elica per andature sopratutto tra bassa e media velocità e con risposte alla manetta piuttosto reattive potrei usare una 4 pale con basso rapporto passo/diametro (cioè meno passo e più diametro) usando l’eccesso di superfice per frenare i giri a piena potenza ed evitare fuori giri.
Molte 4 pale in commercio sono studiate “anche”, come si dice in gergo, per “tenere su la punta” e per le specifiche esigenze di quelle particolari barche da pesca americane denominate “Bass Boat”.
Con i molti semirigidi dalla prua straimbottita di gavoni di carico, relativi pesi (cioè masse lontane dal loro punto di applicazione), inzuccate nelle onde e bow-steering una 4 pale potrebbe, ripeto, potrebbe, dare qualche vantaggio.
Questo è un’altro esempio e poi ci sono le “prestazioni astratte”.
Mi è capitato spesso di rilevare come un elica con molte pale sia una di quelle forme “seducenti” alle quali non viene dato valore per il contenuto-in-se ma per il contenuto sensibile e/o simbolico che noi inseriamo in loro.
Aspetto le tue “controssevazioni”.
Franco.

Scusa innanzitutto per il ritardo nella risposta, dovuto ad una frequentazione poco assidua del sito negli ultimi tempi a causa dei tanti impegni che ognuno di noi ha al rientro dalle vacanze.

Continuo a seguire questo interessantissimo post con sempre maggiore attenzione e con la speranza di aumentare il mio piccolo bagaglio tecnico in materia e sono certo che con quanto stai facendo te insieme agli altrettanto interessanti contributi degli amici del forum prima o poi ci riuscirò.....

Non posso che condividere quanto hai scritto ed aggiungo un altra considerazione, forse scontata, ma che mi fa piacere riportare per aggiungere dati da me ottenuti attraverso prove in acqua a questa discussione.

Un elica a 4 pale convenzionale può fare la differenza, almeno per quello che ho avuto modo di vedere, oltre ai casi che tu hai citato sopratutto quando si necessita di una grossa spinta iniziale (ad esempio quando si traina uno sciatore o nel caso di imbarcazioni sottomotorizzate ove l'attrito della carena unito al peso dell'imbarcazione allunga i tempi di planata) ma è interessante sottolineare che lo stesso risultato può essere ottenuto con eliche in acciaio a tre pale non convenzionali, come ad esempio la già citata Ballistic che, nello specifico, io possiedo e sto utilizzando con soddisfazione da oltre un anno.

Per quello che ho potuto sperimentare in acqua questo tipo di elica consente una erogazione della potenza in fase di spinta veramente notevole ed, a differenza di una 4 pale, permette di raggiungere lo stesso range di giri ottenibile con una tre pale tradizionale in alluminio; nel mio specifico caso, con un gommone da 6,5 metri motorizzato con un 4 tempi da 115 cavalli (non molti per la stazza in effetti...) mi mette in condizione di planare con un carico a bordo non esagerato (2 adulti + 2 bambini + pieno di carburante ed acqua) in tempi sicuramente inferiori a quelli dell'elica standard del motore garantendo una risposta del motore più pronta a tutti i regimi.

In queste condizioni raggiungo la stessa velocità massima che mi veniva garantita dalla tre pale in alluminio con consumi in grandi linee simili a quello dell'elica in dotazione.

Le cose cambiano aumentando di molto il carico a bordo (passando ad esempio a 5 adulti e 3 bambini) laddove la spinta a parità di giri motore è meno efficace ma questo certamente è dovuto alla potenza non esagerata della mia motorizzazione; in queste condizioni questo tipo di elica non mi consente di raggiungere le stesse velocità ottenibili con l'elica alluminio standard, perdendo 2 o 3 nodi, e mi chiedo il perchè......

Grazie ancora del tuo costante apporto e della appassionata cura con cui redigi le tue risposte.

ciao Blackfin
le aspettative sono dovute alla stima che ho nei tuoi confronti a prescindere dalle diversità di opinione che a volte abbiamo.
concordo con la tua analisi aggiungendo ,come ulteriore argomento di discussione ,anche la mancanza di preparazione ( voluta o reale) di tanti rivenditori che da commercianti guardano in primis al proprio tornaconto economico non tenendo conto delle reali esigenze dell'utente finale,spesso digiuno di nozioni tecniche anche di base.
Credo ,e forse Donno mi conforterà in questo,che anche in ciò possa trovarsi uno dei motivi di crisi della cosiddetta "nautica minore" che non è quella del gommoni da 10 metri con 3 motori da 200 Hp , ma quella degli appassionati che popolano questo forum .

saluti

PER “STUDENTE NEL CASINO”
La “turbolenza mentale” l’hai anche per cose semplici; mi ha mandato una mail criptata e non posso risponderti direttamente.
Per questa volta lo faccio nel forum scusandomi con gli altri per lo spazio che rubo con argomenti che, pur riguardando anche le eliche, non sono di certo di tipo divulgativo e di interesse generale.
Si - fai bene ad “intrigarti” anche con gli idrogetti perchè prenderanno sempre più piede soprattutto se i costruttori si libereranno dall’attuale approccio tecnico conservativo.
Si - le equazioni differenziali alle derivate parziali paraboliche possono anche avere degli attrattori matematici con dimensione finita.
No - vai a vederti le equazioni bidimensionali forzate di Navier-Stokes che sono uno degli esempi di calcoli con attrattori a dimensione finita. Trova della letteratura e studiati anche le equazioni di Kuramoto-Sivashinsky e quelle di Ginzburg-Landau.
Si - quelle tridimensionali di Navier-Stokes riguardanti fluidi incomprimibili in condizioni di contorno periodiche se portano ad un attrattore questo avrà dimensione finita.
No - sono necessarie, direi fondamentali, anche per i calcoli predittivi relativi a scafi plananti semimmersi, che poi sono tutti se escludiamo gli scafi da corsa per acqua piatta che sono sostentati dall’aria e dall’elica.
Ovviamente sono necessarie se vuoi ottenere risultati prestazionali degni di questo nome.
PER EAGLE e “STUDENTE NEL CASINO”
Grazie Eagle per la tue osservazioni ed informazioni anche perchè dimostrano con i fatti che non è sempre o solo il materiale con cui è fatta l’elica a fare la differenza prestazionale.
Scrivi “..........perdendo 2 o 3 nodi, e mi chiedo il perchè...... “
Le eliche standard sono studiate per dare il miglior compromesso possibile nel più ampio ventaglio di possibili condizioni d’uso, per essere “versatili”.
Nel caso specifico l’altra elica, la Ballistic, è studiata per dare il miglior compromesso possibile in una specifico e meno ampio ventaglio di possibile uso, per essere “specializzata”.
Con un’elica standard di minor rapporto PASSO : diametro, cioè minor passo e maggior diametro ci sono buone probabilità di poter ottenere risultati magari non uguali se rilevati con adatti strumenti ma assimilabili nell’uso a quelli ottenuti con l’elica specializzata.
Tutto il sistema dell’informazione disinformata e disinformante che ruota intorno a questo mondo ha abituato a considerare come parametro base di scelta il passo. Abituatevi a considerare SEMPRE un’elica ANCHE per il diametro perchè i due valori si influenzano uno con l’altro e solo insieme determinano l’angolo di indenza ALFA che è il parametro fondamentale per le prestazioni, meglio abituatevi a considerare il rapporto passo/diametro che è un numero adimensionale che permette di fare similitudini sui risultati di eliche diverse mosse da potenze diverse.
Il taglio sul bordo di uscita dell’elica Ballistic trova una sua ragione in uno stato fluidodinamico che si chiama condizione di Kutta e che riguarda quella zona del bordo di uscita che forma una cuspide, cioè una angolo appuntito, e la sua influenza sul fluido in corrente stazionaria con il quale interagisce.
L’uso di quel taglio penso abbia anche a che fare con l’immagine, cioè con l’opportunità di usare tra le varie possibili una forma ad “alta sollecitazione simbolica” adatta a confermare “visivamente” prestazioni diverse-migliori perchè ottenute con forme diverse-migliori.
Non è facile farsi notare in mezzo alle migliaia di messaggi pubblicitari.
(NOTA 1 per chi volesse approfondire e per lo studente - gli studi e relative equazioni definite dal Kutta permettono “semplificare” il raggiungimento di validi risultati inserendo gli effetti più rilevanti della viscosità e omettendo gli effetti della stessa viscosità nell’equazione di conservazione della quantità di moto.
Sottolineo che le equazione di conservazione della quantità di moto e di conservazione della massa usate omettendo la viscosità, un flusso potenziale cioè irrotazionale, forniscono un numero infinito di valori utili e una strada per ottenere un valore valido può essere quella di usare le equazioni di genere viscoso di Navier-Stokes.)

PER MARCO57
Anche i tuoi dati fanno riferimento al passo ed al materiale ma NON al diametro !
Vedi quello che ho scritto sopra a questo proposito.
Per esempio l’elica di alluminio da 17” , tra le standard Honda, è quella diametro 13.1/4 o quella diametro 12.3/4 ?
Qualunque prova di comparazione “competente” va fatta modificando un parametro alla volta e tu hai cambiato elica, trimmatura e centraggio dei pesi, una cosa certo da appassionato ma, permettimi, anche da appassionato poco ...............eh, eh Marco.
I dati che hai mandato permettono comunque di arrivare ad alcune conclusioni.
- i dati delle due eliche “matematicamente” si contraddicono un pò a vicenda e probabilmente c’è anche qualche problema di settaggio degli strumenti.
- non hai considerato, forse non hai letto, la parte del bigino nella quale se ne è parlato: una cosa è la velocità dello scafo e altra cosa è la velocità del flusso sotto la carena e sono un pò perplesso del fatto che continui ad usarli come riferimento “tecnico” di un qualche valore. Se ottenuti con il calcoletto “della vite” valori di regresso negativo sono rari ma rilevabili e generalmente questo capita o in scafi molto caricati (dislocamento relativo alto) che per conseguenza navigano con angoli di assetto alti (maggior velocità del flusso sotto la carena) o in scafi molto veloci per altre cause.
- con il trim sono aumentati i giri e poco o niente la velocita il che è ovvio. Con il trim si modificano gli angoli con il quale il vettore “Va” arriva alla pala (e anche degli altri) con la relativa diminuzione della “presa” che la pala stessa può esercitare.
I giri salgono ma la velocità, se sale, non sale in proporzione.
Trimmando in positivo si va verso la superfice e la minor densità del fluido anche qui diminuisce la “presa” della pala.
Anche qui i giri salgono ma la velocità, se sale, non sale in proporzione.
- le curve che mi sono calcolato per le due eliche fanno capire alcune cose anche sulla carena.
1 - Nel campo di giri 3500/5000 l’andamento delle curve evidenzia un problema di resistenza indotta derivante da una componente non controllata di depressione innescata dal disegno della prua (suction-effect; probabilmente potrai osservare anche a scafo poco carico ed almeno fino al superamento di quei giri due abbondanti frangenti che nascono a prua, vanno verso l’alto poi sono deflessi in fuori quasi a 90° rispetto alla direzione di marcia- vedi foto con i 3 scafi)

2 - Non conosco il mezzo che hai ma i dati ed i relativi calcoli indicano anche una carena che se usata il più leggera possibile, con il baricentro statico molto a poppa e con potenze adeguate, cioè se messa in condizioni di toccare il meno possibile l’acqua con la quale non sembra trovarsi molto d’accordo in molte cose, probabilmente può anche raggiungere velocità di un qualche rilievo.
3 - il tuo motore, con il suo rapporto al piede importante (ottima scelta della Honda per rendimenti e spinte), non è il più adatto alla carena sul quale lo usi che, per i suoi limiti, sarebbe meglio usare con motori dotati di rapporti al piede più diretti ( 1,6 - 1,8 ) e relativi rapporti passo/diametro.
Per finire. ricontrolla i tuoi dati e poi rimandali.

Ciao a tutti.
Franco.

Innanzitutto grazie per le tue risposte, e veniamo al dunque:

donno ha scritto:

PER MARCO57
Anche i tuoi dati fanno riferimento al passo ed al materiale ma NON al diametro !
Vedi quello che ho scritto sopra a questo proposito.
Per esempio l’elica di alluminio da 17” , tra le standard Honda, è quella diametro 13.1/4 o quella diametro 12.3/4 ?.

Chiedo scusa ma ho dimenticato di inserire il diametro dell'elica che in ambedue i casi è 13 1/4

donno ha scritto:

Qualunque prova di comparazione “competente” va fatta modificando un parametro alla volta e tu hai cambiato elica, trimmatura e centraggio dei pesi, una cosa certo da appassionato ma, permettimi, anche da appassionato poco ...............eh, eh Marco.

Penso che le mie spiegazioni non siano state molto chiare e me ne scuso. Cerco di essere più preciso.
Le misurazioni fatte con le 2 eliche sono state effettuate con trim neutro, stesso carico e su un percorso di circa 2 miglia andata e 2 ritorno per ovviare al problema vento, che comunque quel giorno era attorno ai 3/5 nodi. Delle misurazioni eseguite nei due sensi di marcia è stata fatta una media.
Dopo aver registrato le velocità massime in queste condizioni con entrambe le eliche, che sono quelle riportate nella tabella, ho provato a modificare, in una seconda parte della prova, prima l'angolo di trim per raggiungere la nuova velocità massima aumentando i giri, poi, ma solo con l'elica da 19", ho alleggerito lo scafo, solo per lo ammetto, vedere il GPS salire sopra i 40kn.
Copio qui sotto la tabella di prima con qualche spiegazione in più:

Elica 13 1/4 X 17 Honda alluminio

giri..........velocità...........regresso%
3500.........19.4.................7.68
4000.........22.8.................5.06
4500.........26.5.................1.92
5000.........29.7.................1.07
5500.........32.5.................1.59
5800.........36.0................. fino qui trim neutro-vel.max.
6100.........36.4.................0.61......wot + trim positivo(la velocità cambia molto poco)

Elica 13 1/4 x 19 Honda acciaio

giri..........velocità...........regresso%
3500.........20.7.................11.9
4000.........24.0.................10.6
4500.........28.9...................4.3
5000.........35.4..................-5.5
5200.........36.0..................fino qui trim neutro-vel.max.
5900.........39.0...................1.5......wot + trim positivo(la velocità cambia)
6000.........40.2...................0.2......wot + trim con 40 kg. di meno a prua.

donno ha scritto:

- i dati delle due eliche “matematicamente” si contraddicono un pò a vicenda e probabilmente c’è anche qualche problema di settaggio degli strumenti.

Le misurazioni sono stare fatte con un GPS Lowrance 4900 settato in miglia nautiche e confermate con uno scarto di 0,5 Kn. dallo speedometro dell'ecoscandaglio.
Del contagiri Honda non posso dimostrare la sua precisione.

donno ha scritto:

- non hai considerato, forse non hai letto, la parte del bigino nella quale se ne è parlato: una cosa è la velocità dello scafo e altra cosa è la velocità del flusso sotto la carena e sono un pò perplesso del fatto che continui ad usarli come riferimento “tecnico” di un qualche valore. Se ottenuti con il calcoletto “della vite” valori di regresso negativo sono rari ma rilevabili e generalmente questo capita o in scafi molto caricati (dislocamento relativo alto) che per conseguenza navigano con angoli di assetto alti (maggior velocità del flusso sotto la carena) o in scafi molto veloci per altre cause.

Chiedo scusa ma la tabella e stata copiata e incollata da un post di luglio dove effettivamente avevo usato la "formuletta della vite". Non esisteva ancora questo topic, o era solo agli inizi.
Non teniamo in considerazione quei dati di regresso.

donno ha scritto:

Trimmando in positivo si va verso la superfice e la minor densità del fluido anche qui diminuisce la “presa” della pala.
Anche qui i giri salgono ma la velocità, se sale, non sale in proporzione.

Con l'elica in alluminio da 17 questo nel mio caso è confermato, con l'elica da 19 c'è un aumento di 700 giri con un incremento della vel. max. di 3 nodi

donno ha scritto:

- le curve che mi sono calcolato per le due eliche fanno capire alcune cose anche sulla carena.
1 - Nel campo di giri 3500/5000 l’andamento delle curve evidenzia un problema di resistenza indotta derivante da una componente non controllata di depressione innescata dal disegno della prua (suction-effect; probabilmente potrai osservare anche a scafo poco carico ed almeno fino al superamento di quei giri due abbondanti frangenti che nascono a prua, vanno verso l’alto poi sono deflessi in fuori quasi a 90° rispetto alla direzione di marcia- vedi foto con i 3 scafi)
2 - Non conosco il mezzo che hai ma i dati ed i relativi calcoli indicano anche una carena che se usata il più leggera possibile, con il baricentro statico molto a poppa e con potenze adeguate, cioè se messa in condizioni di toccare il meno possibile l’acqua con la quale non sembra trovarsi molto d’accordo in molte cose, probabilmente può anche raggiungere velocità di un qualche rilievo.
3 - il tuo motore, con il suo rapporto al piede importante (ottima scelta della Honda per rendimenti e spinte), non è il più adatto alla carena sul quale lo usi che, per i suoi limiti, sarebbe meglio usare con motori dotati di rapporti al piede più diretti ( 1,6 - 1,8 ) e relativi rapporti passo/diametro.

Il gommone in questione è un Focchi 510, un mezzo piuttosto leggero e, come dice giustamente la tua analisi, sicuramente progettato per andare veloce. E' motorizzato con 90 hp.

Allego un paio di foto che penso giustifichino quello che hai detto riguardo i frangenti di prua.

Scusate la lunghezza di questo intervento e ringrazio ancora Donno per le risposte

Saluti
Marco

Ho ricontrollato le tabelle ed ho fatto una correzione sulla vel. max. senza l'uso del trim per la 19. Nell'ultima foto dove si vedono i frangenti la velocità era di circa 20 nodi.

Bene Marco57. Con il materiale che hai messo potremo farci altre intressanti considerazioni e spiegazioni. Resta il problema, evidenziato dal tuo intervento, del parlare di eliche senza parlare degli scafi. Anche nel tuo caso i dati relativi all'elica sono ovviamente il risultato delle interazioni complessive del sistema e per poter intervenire in qualche modo le eventuali modifiche e/o cambiamenti vanno valutati altrettanto complessivamente.
PER BLACKFIN
La pensiamo più o meno allo stesso modo ma tue osservazioni meritano una risposta più articolata e la sto preparando.

Approfitto per aggiungere un altro tassello al nostro "LEGO" sulle eliche che, lo scrivo per chi aspetta ancora una risposta da me, alla fine completerò con i lavori e le modifiche possibili da fare sulle eliche.

Studiatevi questo, altri sono in arrivo.
Mi sembra che sia sufficentemente comprensibile ma se ER BALENA si lamenta ancora credo mi resti solo da sedermi sul primo marciapiede e mettermi a piangere.
O cambiare mestiere.

Donno io sto combattendo per trovare l'elica giusta... Combattendo per modo di dire, diciamo che ne ho provate tre e non capsico quale mi vada meglio he he..

io sto alla finestra , con un pò di dubbi , ma non riesco a studiare.
Ma vi guardo 8) 8)
eros