Eliche Sharrow: una rivoluzione?

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Eliche Sharrow: una rivoluzione?

Messaggioda Blackfin » 09/05/2019, 12:36

Rispondendo ad una segnalazione di Antaro, ho esaminato un nuovo tipo di eliche, realizzate da uno studio di progettazione di Filadelfia, la Sharrow Engineering. Esso è il frutto di una sperimentazione durata 6 anni presso il laboratorio di idrodinamica marina dell’Università del Michigan. Secondo i risultati di queste prove, che hanno portato alla registrazione dei relativi brevetti internazionali, queste eliche hanno una efficienza migliore dal 9 al 15 % di quelle di tipo convenzionale (già l’1% viene considerato significativo dai tecnici che operano in campo industriale). Cos’hanno di diverso? Una immagine vale più di tante parole. Eccola:

Eliche Sharrow.png
Eliche Sharrow.png (166.57 KiB) Visto 600 volte


Come si vede la forma delle sue pale è quella di un tunnel chiuso all’interno del quale scorre il flusso originato dal rotazione dell’elica e dal movimento dello scafo.
La sua forma ha lo scopo di determinare la drastica riduzione di un fenomeno che, in particolare ai bassi numeri di giri ma presente su tutto il range di utilizzo, riduce molto l’efficienza dell’elica intesa come coppia assorbita/spinta prodotta. Si tratta di una sensibile quantità (in volume e, quindi peso) di acqua che, anziché essere diretta (a velocità superiore a quella di avanzamento) in direzione opposta al moto rettilineo dello scafo, viene proiettata verso l’esterno della pala (quindi in direzione trasversale al moto) dalla forza centrifuga generata dalla rotazione dell’elica.
In un’elica convenzionale, (cfr. post "Tuning eliche, teoria e pratica" link:
viewtopic.php?f=94&t=14563&hilit=tuning+eliche
questo fenomeno è parzialmente contrastato, adottando sensibili angoli di rake (cioè di inclinazione della pala rispetto alla direzione radiale dell’elica) e questo origina una tendenza, insieme al cupping (la concavità realizzata all’interno della pala) a convogliare nella direzione corretta il flusso propulsivo di acqua originato dal moto dell’elica.
Nell’elica Sharrow il flusso in questione viene, per così dire, “intubato” all’interno della pala, con gli effetti cui accennavo prima. Nella presentazione si parla di un costo di fabbricazione analogo a quello delle eliche convenzionali (mi permetto di avanzare qualche dubbio). Ed è presente anche un filmato che però non mi sembra particolarmente significativo:



https://youtu.be/WP8UyUjUV9I





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Re: Eliche Sharrow: una rivoluzione?

Messaggioda Akeswins » 09/05/2019, 15:46

il video non è significativo per niente, fa vedere una barca di 6 metri con un 150 hp che fila a 25 nodi.
Io ho serissimi dubbi , su tutta questa "mirabilia". La pala diventa un doppio profilo alare , che a parità di superficie non dice nulla di vantaggioso sull' efficienza; qualsiasi incremento della densità dovuto a canalizzazione apporta benefici nella spinta ma non certo nella velocità, e questo è facilmente verificabile nelle attuali eliche intubate. Inoltre , vista la profondità del tunnel , questo effetto non si riscontra . E' invece più facile , con questa geometria, aumentare la superficie complessiva di pala rispetto al diametro, quindi più spinta a parità di piede dell' FB. Ma sulle barche leggere plananti.. il vantaggio sarebbe solo in manovra.
Il capitolo "robustezza" e "sicurezza" sono marginali. Inoltre la presentazione "fumosa" mi porterebbe a rafforzare le mie convinzioni. Se avessero davvero avuto dei vantaggi in velocità, pari barca , elica inox attuale contro Sharrow, credo che i proclami sarebbero di ben più solido tenore. Sarei felice di essere smentito, comunque... stiamo a vedere ..
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Re: Eliche Sharrow: una rivoluzione?

Messaggioda CarlettoMC » 09/05/2019, 19:07

Grazie della segnalazione Blackfin - antaro :bene:
L’idea non e’ del tutto nuova, gia’ vista in campo aeronautico con i propulsori di tipo “Boxprop”.
Mah… innanzitutto sul sito parlano di un incremento di efficienza (9-15%) rispetto alla Wageningen B serie di eliche. Che pero’ non si puo’ chiamare un “industry standard” . L’elica e’ un oggetto dalla geometria complessa, cominciare un progetto di un’elica da zero non e’ fattibile. Quindi si parte da geometrie note, con performance misurate in serie sistematiche , talvolta disponibile al pubblico tipo la B-series. Poi la geometria viene affinata, e non poco.

OT: Date una occhiata qui se volete cimentarvi anche voi con la B-series:
https://www.wageningen-b-series-propell ... nterface/1

Quindi non si capisce questo “industry standard”. Bisognerebbe capire se e quale incremento di efficienza ci sia contro una vera elica tradizionale concorrente.
Per quanto riguarda il principio di funzionamento, oltre a ridurre le perdite dovute a flussi rotazionali come gia’ detto , un altro vantaggio di questa soluzione vorrebbe essere un abbattimento del vortice di fine pala (il “tip vortex”). Di fatto non c’e’ una punta della pala da cui si distacca un vortice. Sul sito, stranamente, non ne parlano.
In teoria, questo porterebbe ad una minore resistenza indotta. D’altro canto pero’, la superficie di pala e’ probabilmente maggiore a parità di spinta , rispetto ad una elica tradizionale; il che, in linea di massima, aumenta l’attrito e riduce l’efficienza (ma come dice Akes puo’ migliorare la presa sull’acqua).
L’altro grosso vantaggio di abbattere il vortice e’ il rumore irradiato. Il tip vortex fa rumore, ancor piu' se comincia a cavitare. Quindi per certe applicazioni , ad esempio per i militari , questo e’ un problema.
Complessivamente, penso sia una bella soluzione e un brevetto interessante, sopratutto considerando che l’elica e’ tutto sommato un oggetto che non ha visto sviluppi stravolgenti. Tuttavia, nella pratica, che ci siano vantaggi per applicazioni diporto come le nostre e’ tutto da verificare…
:d:

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Re: Eliche Sharrow: una rivoluzione?

Messaggioda Blackfin » 11/05/2019, 7:40

Qui abbiamo una immagine migliore e più dettagliata:

Dettaglio elica sharrow.jpeg


E' chiaro che senza dati oggettivi di confronto ci si potrebbe fermare solo ad una valutazione estetica. Provo però a dare un'idea di che tipo di vantaggi potrebbe dare una accurata messa a punto di una forma del genere:
- avere due profili "alari" in serie potrebbe consentire di avere una doppia accelerazione del flusso d'acqua in uscita dall'elica attraverso una diversa inclinazione delle due pale collegate. Quella anteriore (equivalente ad un'elica di passo inferiore) consentirebbe una prima accelerazione (da V=0) del flusso con minore turbolenza indotta rispetto ad una pala unica che applicasse sul bordo di attacco quasi lo stesso passo finale, la seconda (con passo maggiore) darebbe un ulteriore impulso ad un flusso già in possesso di una velocità V1 derivante dall'azione della prima pala;
- credo che la struttura anulare che collega le due pale in serie dovrebbe consentire una sezione della pala più sottile (quindi meno energivora in termini di attriti e turbolenze indotte) rispetto a quella necessaria per resistere agli sforzi di flesso-torsione da parte di una struttura aperta (come quella di una mensola) di un'elica convenzionale.
Sicuramente la messa a punto ottimale di un'elica del genere è più complicata e richiederebbe in fase di un'eventuale modifica attrezzature più complesse rispetto ad un'elica convenzionale.
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Re: Eliche Sharrow: una rivoluzione?

Messaggioda Blackfin » 12/05/2019, 1:18

Man mano emergono ulteriori dettagli su questo nuovo approccio, non solo al design ma anche alla produzione di queste eliche. Il primo sembra ispirato a quello di un generatore eolico a spirale. Lo scopo, che conferma le mie iniziali impressioni è quello di eliminare i problemi più comuni con la propulsione rotatoria, ovvero la creazione di vortici e cavitazione sulle punte delle pale. Nel campo della produzione una ulteriore novità:

Produzione additiva.png


La forma unica è stata ottenuta utilizzando due tecnologie moderne; modellizzazione al computer e produzione additiva. Quest'ultimo è il luogo in cui il materiale, in genere di alluminio di alta qualità, viene depositato a strati da una macchina da stampa 3D per creare forme precise prima della fresatura e della lucidatura.
Alla luce di queste ultime notizie, va rivisto quanto da me affermato in precedenza:
credo che la struttura anulare che collega le due pale in serie dovrebbe consentire una sezione della pala più sottile (quindi meno energivora in termini di attriti e turbolenze indotte) rispetto a quella necessaria per resistere agli sforzi di flesso-torsione da parte di una struttura aperta (come quella di una mensola) di un'elica convenzionale.

raffrontando i dimensionamenti (spessori delle pale) a quelli di eliche in lega leggera di tipo convenzionale, molto maggiori, per motivi di resistenza meccanica, di quelli delle eliche in acciaio inox (il cui costo è circa doppio delle precedenti). Presumo quindi pertanto che il vantaggio decantato in termini di efficienza si riferisca, fino a ulteriore smentita, al raffronto con quello delle attuali eliche in lega leggera. Seguiamo con interesse l'annunciata imminente immissione in commercio.
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Re: Eliche Sharrow: una rivoluzione?

Messaggioda lucamad » 12/05/2019, 8:18

A vedere come è fatta produrla deve costare un botto.

Secondo me una cosa davvero interessante nelle eliche nautiche per diporto sarebbe un sistema a passo variabile efficace, leggero e poco costoso.

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Re: Eliche Sharrow: una rivoluzione?

Messaggioda sergetto » 12/05/2019, 8:35

Mah... :roll:
La parte esterna di collegamento ha una discreta superficie e mi parrebbe non produrre lavoro, in aggiunta le pale posteriori mi sembra rischino di lavorare in un flusso disturbato.
Da considerare anche il fatto che si hanno il doppio dei vortici alla radice dovuti a flussi secondari, certo sarebbe interessante vedere dei grafici, anche se solo relativi, ma qualcosa di tecnico scentifico e meno pubblicitario su cui ragionare e valutare

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