Precisazioni sulle eliche by Franco Donno [pag. 27]

Franco mi riallaccio anche alla tua ultima considerazione per sollecitarti un chiarimento.
Non basta optare per un passo di elica e credere che questa, raggiunti i giri indicati dal costruttore, rappresenti l'optimum.
Esistono dunque eliche supercavitanti e subcavitanti sulle quali, in relazione al tipo di uso, alle forme di carena, ai carichi, dovremo indirizzare la nostra scelta.
Alla luce di quanto ci hai insegnato, si puo' concludere che un'elica subcavitante debba lavorare più immersa rispetto ad una supercavitante.
Credo che a questo punto sia doveroso ed opportuno che ci illumini sull'interazione e sul ruolo che gioca la fatidica piastra antiventilazione del piede e più in generale sulla corretta altezza di posizionamento del motore...in relazione alle diverse tipologie di elica.
E' un tema che mi è particolarmente caro...a pag 15 scrivesti " un centimetro può essere niente o fare una differenza enorme "...possiamo affermare ciò anche in relazione a questo parametro? Credo proprio di si...

sulla corretta altezza di posizionamento del motore, Donno si è già espresso togliendoci tutti i dubbi. Contrariamente a quella che è la tendenza generale ad alzare il motore di 1, 2 o N cm (pensando di diminuire attriti ecc) lui ci consiglia, e lo ha dimostrato prove alla mano, di abbassare il motore portando la piastra anticavitazione 1 cm sotto il filo di carena.
Esattamente 11 mm.
Cosa che ho fatto prontamente.
ciao

OT Penso che Donno, con il post relativo elle altezze di montaggio, volesse dar prova del fatto che l'altezza di montaggio influisce non in termini di meglio/peggio, ma in termini di "cosa-meglio-quando" e "cosa-peggio-quando"

Nel caso specifico sfatava il mantra "più alto=più veloce" mostrando come le due curve delle prestazioni cambiassero, rivelando migliore, per certi usi una, e per altri usi l'altra

indi per cui, probabilmente per il tuo gommone-motore-utilizzo, -11mm è l'altezza ottimale di montaggio, ma questo non è un dato assoluto, ad esempio io ho il motore montato a +10mm, un amico che ha un'elica particolare lo ha a +30mm.. ecc

Stefano

Stefano, grande considerazione!!!!
Vediamo ora cosa ci scrive il Maestro...

Chiede Marcotan:
“si può concludere che un'elica subcavitante debba lavorare più immersa rispetto ad una supercavitante.”

Se la conclusione deve fissare un principio generale, un bianco-nero senza sfumature la risposta è si; potrebbe anche essere che su uno scafo progettato per servizi a velocità relative non altissime e dove è desiderabile e tranquillizzante che l’elica sia “il più possibile e più continuativamente ben piantata in acqua” una subcavitante è probabilmente più adeguata.

Adesso scusate se insito ma credo valga ricordare quanto ho scritto a Ropanda in una pagina precedente:
“La fondamentale dimensione per il calcolo di un’elica è il suo diametro perché questo diametro determina l’area del disco (disco attuatore) che intercetta e quantifica la quantità d’acqua utilizzabile per generare la spinta."

Completo quanto sopra aggiungendo che l’elica comincia ad intercettare questa quantità d’acqua, a “tirarla”, quando è ancora lontana sotto la carena; una parte non secondaria della spinta derivata dall’accelerazione di questa massa d'acqua si sviluppa sotto la carena, prima che arrivi a toccare l’elica; un affermazione che noti addetti ai lavori, spacciatori di redan o aprioristi del “V profondo, anzi profondissimo” potranno accogliere con incredulità, ironia o dispetto ma che è totalmente corretta ed è una delle cose da tenere ben presente quando si progettano le forme di una carena.
Forme di carena, loro destinazione d’uso, tipo di elica e sua posizione rispetto allo scafo devono, meglio dovrebbero, suonare la stessa musica nella stessa orchestra.
Possibilmente buona musica.
Ma c'è anche che una buona musica non tutti sanno crearla, non tutti sanno suonarla e non tutti sanno ascoltarla.

Per Ropanda.
Fra bordo di entrata e di uscita c'è tutto uno specifico sviluppo di forme che è diverso tra i due tipi "estremi", talmente o comunque abbastanza diverso da non permettere di ricavare forma e risultati l'una dall'altra; soprattutto raccordando le due facce solo su una piccola porzione intorno al bordo di uscita.
Ti sto preparando qualche schizzo esplicativo.

Non finirò mai di imparare nuovi concetti...ma il bello di questo forum è proprio questo.
Grazie ing. Donno per la sua pazienza e continua generosità.

Avevo scritto:
“Mio consiglio.
Piuttosto che il diametro consiglio di lavorare sul bordo di uscita.”

Ecco i promessi “schizzi esplicativi”.

Nel primo disegno l’evoluzione lungo il diametro delle sezioni lenticolari di un’elica subcavitante, tipo 1 del grafico dei rendimenti, in questo specifico caso progettata per dare il meglio nell’area delle velocità più alte ed in mare mosso perciò con un buon battente d’acqua sopra le pale.
Un’elica “quasi” transcavitazionale, il tipo 2 del grafico dei rendimenti.

Nel secondo disegno il confronto tra le sezioni di una subcavitante (sopra - profilo lenticolare) ed una supercavitante (sotto - profilo cuneiforme).
Confrontando le due sezioni credo sia chiaro che già trasformare il profilo dell’una per farlo solo “assomigliare” a quello dell’altra non sarebbe lavoro da poco e da tutti; trasformarlo dall’uno all’altro senza “demolire” sezione per sezione, avviamento per avviamento, punti di massima e minima corda, di convessità e concavità, le specifiche idrodinamiche e prestazionali è perlomeno improbabile se non impossibile .

Dalla foto non lo si vede con certezza definitiva ma sembra accettabile ritenere quell’elica come appartenente alla famiglia di quelle a sezione cuneiforme.
In verde Ropanda ha segnato il raggio al 70% del diametro e come riferimento generale nell’intorno di questo raggio si trova il baricentro delle forze di spinta generate dalla pala ma passando dal generale allo specifico di questa elica ed in generale per eliche con mozzo molto grande- indicazione rm nella foto - il raggio “baricentrico” da considerare aumenta - indicazione rcf nella foto.
Segnalo che volendo rilevarlo il profilo di una sezione di pala va sviluppato lungo il raggio relativo a quella sezione, come nel disegno sotto, e non su una retta tangente a quel raggio.

Per consigliare una qualsiasi modifica funzionale bisognerebbe conoscere il o i risultati che si vorrebbero raggiungere; in “assenza” d’altro ho considerato il solo obbiettivo indicato di un aumento del 10/12% dei giri raggiungibili ma ho aggiunto qualche mia supposizione al contorno relativa al conservare la spinta.
Raggiungere più giri senza salvaguardare altre funzioni sarebbe semplice.
Raggiungerne ancora più dei desiderati sarebbe ancora più semplice; poco lavoro e su una sola pala sarebbe sufficente per distruggere il rendimento di schiera e mandare l’elica in cavitazione totale.

Evidenziato in rosso nella foto dove e come togliere superfice dal bordo di uscita; togliere senza raccordare tra di loro le due facce, ventre e dorso, ma lasciando un bordo netto e senza arrivare fino al diametro massimo ma fermandosi al 90% dello stesso.
Consiglio anche di togliere superfice gradualmente misurando di volta in volta almeno giri e velocità in almeno 3 differenti livelli (es. 2000/4000/max dei giri) e facendo le prove in condizioni (pesi imbarcati, posto, stato del mare, temperatura atmosferica) se non uguali almeno molto simili.

Repetita iuvant chiudo ricordando:
Queste dimensioni (ed altre) e le derivate forme interagiscono tra di loro e con le forme di carena e non si può influire su una senza influire su tutte le altre.
Questo vale anche per "la dimensione giri" influendo sui quali si influisce con le altre "interagenti"

donno ha scritto:

Avevo scritto:
“Mio consiglio.
Piuttosto che il diametro consiglio di lavorare sul bordo di uscita.”

Raggiungere più giri senza salvaguardare altre funzioni sarebbe semplice.
Raggiungerne ancora più dei desiderati sarebbe ancora più semplice; poco lavoro e su una sola pala sarebbe sufficente per distruggere il rendimento di schiera e mandare l’elica in cavitazione totale.

Repetita iuvant chiudo ricordando:
Queste dimensioni (ed altre) e le derivate forme interagiscono tra di loro e con le forme di carena e non si può influire su una senza influire su tutte le altre.
Questo vale anche per "la dimensione giri" influendo sui quali si influisce con le altre "interagenti"

allego altre foto del elica per visualizzare meglio il suo profilo. (faccio fatica a individualizzare se tipo 1 o tipo3)

sarò MOLTO SINCERO... per i motivi che riporto , (concetti di Donno) mi tremano le mani fare una modifica del genere, la considero a mio parere una zona di alto rischio, si va a tagliare in mezzo le orechiette si per guadagnare qualche giro a WOT perdo portanza o spinta , avrei ammazzato l'elica

diversamente sarebbe togliere superficie alle pale nella parte d'ingresso, secondo il mio ragionamento.... meno sezione (area, superficie) di pala più giri, mantenendo la stessa spinta delle orechiette

però si non è stata consigliata si vede che è ininfluente

donno ha scritto:

Perchè il bordo di uscita e non quello di entrata o altro.

Guardate disegni qui sotto.

Questo disegno riguarda la variazione di passo convenzionale che aumenta (poco o tanto al momento è irrilevante) diminuendo la superfice sul bordo di entrata e che diminuisce (poco o tanto al momento è irrilevante) diminuendo la superfice sul bordo di uscita.

Questo disegno espone in modo estremamente schematico, qualitativo e tendenziale le variazioni pressione-depressione su una pala a sezione lenticolare visualizzate come media tra quelle del dorso e del ventre.
Può essere un’indicazione del perchè lavorare sul bordo di uscita?

Interessante ed utile alla “collettività” se qualcuno provasse ad ipotizzare qualcosa sulle "possibili indicazioni ?"

Ciao Ropanda, credo che lavorando sul bordo di entrata avresti un aumento del passo, e quindi perderesti giri motore

Stefano

Come è fuorviante l’idea dell’elica approssimata ad una vite altrettanto fuorviante è l’importanza che viene abitualmente attribuita al passo che è un’indicazione convenzionale ma non necessariamete funzionale e che esaurisce la sua utilità nel confronto e scelta tra eliche della stessa famiglia progettuale e prestazionale.
Come indicazione di base scrive correttamente Stefano C “... credo che lavorando sul bordo di entrata avresti un aumento del passo, e quindi perderesti giri motore” ma va ricordato che può assorbire più coppia un eccesso di superfice che un eccesso di passo così la previsione del risultato finale dovrà essere mediata tra l’eventuale guadagno derivante dalla diminuzione di superfice contro l’eventuale perdita derivante dall’aumento di passo.

Ropanda scrive “ ... mi tremano le mani fare una modifica del genere, la considero a mio parere una zona di alto rischio, si va a tagliare in mezzo le orechiette si per guadagnare qualche giro a WOT perdo portanza o spinta , avrei ammazzato l'elica” prospettando l’idea del bordo di uscita come “zona ad alto rischio” ed il bordo di entrata “... diversamente sarebbe togliere superficie alle pale nella parte d'ingresso, secondo il mio ragionamento.... meno sezione (area, superficie) di pala più giri, mantenendo la stessa spinta delle orechiette
però si non è stata consigliata si vede che è ininfluente”

Con il donchisciottesco proposito di provocare uno strappo alla camicia di forza di luoghi comuni e supponenti sottoculture sostitutive ed anche sottolineando che nessuna parte sarebbe da considerare “ininfluente” sottopongo qualche approfondimento sul rapporto forme/cavitazione e sulla sua incidenza funzionale sul lavoro dell’elica.

In questo disegno sono schematizzate le varie tipologie di cavitazione generabili dal funzionamento delle eliche totalmente immerse e variabili secondo le forme e la velocità di rotazione.

Nella foto sopra la visualizzazione di una sezione idrodinamica subcavitante con cavitazione a nuvola diffusa su tutta la superfice del dorso.

Il disegno qui sopra schematizza i cambiamenti di proporzionamento della pala derivanti da una riduzione di superfice attuata al bordo di entrata; tra le altre cose vengono modificati tre elementi non secondari come l’angolo di ingresso, il gradiente di ripidità che incide sulla scala di forzamento del fluido e l’avvicinamento della linea di massimo spessore al bordo di entrata.
Tre elementi di proporzionamento tra l'altro presenti e non secondari anche nello sviluppo delle forme di una carena.

In questo disegno è schematizzata la cavitazione generata dalla prossimità delle estremita dell’elica a una superfice. Nel disegno è la prossimità rispetto alla piastra anticavitazione ma lo stesso innesco può nascere da prossimità con una parte dello scafo o con accessori applicati allo scafo.

Nelle foto la percentuale di superfice in cavitazione che aumenta con l’aumentare dei giri.

Nel disegno qui sotto una schematizzazione del progressivo sviluppo della cavitazione.

Sperando che la mia capacità di semplificazione divulgativa delle complessità in azione sia perlomeno sufficente per evidenziare, uso le parole di Ropanda, che “a più alto rischio” è da considerare più il bordo di entrata cioè quello dove “le cose iniziano” indirizzando il percorso successivo del fluido; questo in particolare nelle pale con sezione cuneiforme come quella dell’elica a 4 pale delle foto di Ropanda.
Tenendo però ben in mente che tutta la forma ha le sue ragioni ed i suoi perchè e che quella graduatoria di importanza resta soprattutto una indicazione divulgativa.