Consumo: incide più la carena o il peso

[hawk720]

Nel topic aperto da Nazzareno, sulla vendita del suo motore Honda 225, a un certo punto si vira sui consumi e ne escono fuori dei dati interessanti che suscitano alcune curiosità che credo meritino un argomento a parte.

Dunque, la Zar 75 di Nazzareno molto carico mostra dei consumi che passano con facilità 1,5 litri/miglio , sino sfiorare i 2 lt/ miglio, e questo senza parlare di consumi alle massime velocità. Parallelamente la barca di Akes, dal peso se non uguale, quantomeno prossimo, segna dei consumi che sono un buon 40% in meno. E sono riportati anche altri esempi di battelli grossi e anche pesanti che non si discostano molto dai consumi di Nazzareno.

Ora , vero è che l'Optimax di Akes è un motore conosciuto per essere "risparmioso", ma è anche vero che lo è altrettanto l'Honda 225, quindi una differenza così marcata a favore del primo appare quantomeno strana. La mia esperienza con il 225 Honda è di 1 lt/miglio medio, con punte di 0,9 e massimo , ma proprio massimo, 1,3, con carena sporca ed incrostata come non mai e medie su mare bello formato da 25-28 nodi.

Mi chiedo quindi, quanto incida realmente il peso di un battello, e quanto invece sia determinante la capacità della carena di planare a dovere, di uscire dall'acqua nel modo giusto.La mia impressione è che ci siano diversi battelli che, per la loro particolare conformazione della carena, comunque consumino molto, a prescindere dal carico. Mi sembra di capire ,quindi, che il peso incida, ma non sia determinante

[Jachi]

La mia esperienza dice che, a parità di peso, la carena fa la differenza: se agisco con il PL alzando il motore a parità di peso il motore consuma meno.

È ben vero che la carena non cambia, ma cambia la parte immersa che diminuisce, quindi il miglioramento complessivo delle prestazioni è certamente considerabile un effetto carena (in senso ampio)

Ma direi che empiricamente è un risultato molto simile all'azione del trim.

[Blackfin]

Se si accettano scommesse direi che su uno scafo planante "la seconda che hai detto"!

[Akeswins]

Diciamo che ci sono carene più o meno adatte a sopportare il peso, incidono sia la forma che determina l' immersione al variare del dislocamento, e la conseguente variazione della resistenza di pressione mentre la resistenza di attrito varia ben poco. Una carena più grande, a parità di geometria, sopporterà meglio il carico mentre una più piccola sarà più veloce e risparmiosa con poco peso e perderà il confronto con un peso elevato.
Poi, una carena "piattina" tenderà ad avere consumi molto simili sia in configurazione leggera che pesante, mentre una V molto profonda varierà molto di più.
Nel mio caso, posso dire che in configurazione di 1600 - 1800- e 2400 kg (il massico carico), i consumi a velocità di crociera variano da 0.9 litri a miglio a 1.4 litri a miglio.
Io credo che nel suo caso sia il rendimento della carena alle velocità intermedie il tallone d' achille, più che il motore "assetato", tant'è che nel caso di Silvano il motore ha dimostrato di essere anzi ben parco nei consumi.

C'è poi un' altro fattore determinante: l' elica. Un' elica piccola potrebbe comunque garantire velocità massime buone ma rendimenti scarsi alle velocità inferiori.. a quel punto meglio aumentare il diametro , per ottenere un miglioramento dei consumi alle velocità di crociera pur sacrificando qualche nodo alla velocità max.

[hawk720]

Akes, vorrei aggiungere una considerazione.

Il tuo battello, pur pesando non poco, specie rispetto ad un gommone, e pur avendo, credo, una V certamente pronunciata, ha dei consumi eccellenti, non penso imputabili al motore. Certo questo consuma poco, ma non può fare miracoli.
Mi chiedo, quindi, come mai, al di la delle spiegazioni che hai appena dato sopra ?

Qui sotto ho messo qualche video che , se guardato con attenzione, evidenzia come alcuni battelli mostrino una carena con quella che io chiamo (forse sbagliando) molta portanza. Si sollevano cioè sull'acqua riducendo molto gli attriti e quindi la potenza necessaria per andare spediti: in una parola consumi più bassi.
Altri mostrano una carena sempre molto immersa, anche a carico basso, che necessariamente dovrà spostare una massa d'acqua molto superiore con tutte le conseguenze del caso.

Per Technohull e Scorpion faccio notare che hanno una V di carena molto pronunciata, credo che a poppa siamo sui 24-25 gradi, eppure sono lievi sull'acqua.

Tutto ciò mi fa ritenere determinante la realizzazione di una carena capace di sollevarsi sull'acqua quando plana, qualità che penso prescinda dalla V più o meno profonda. Tanto più si realizza questo obbiettivo , tanto più si avranno prestazioni elevate affiancate da consumi contenuti.

A titolo di curiosità rilevo che nelle prove di una rivista on line francese il Technohull 999 con due Verado da 225 HP a 30 nodi impiega 1,8 litri x miglio , così come a 43 nodi. E solo a 54 nodi arriva a 2,2 lt/miglio. Stessa cosa lo Scorpion.L' 8,75 mosso da due Yamaha 225. A 30 nodi vuole un po meno di 1,7 lt/miglio ed è un gommone da 56 nodi di vel max. contro gli addirittura 65 e spiccioli del Technohull



Mar.co


Zar


Technohull


Scorpion


Falkor 22


Coaster/Focchi

[alessandro]

Akes mi ha stupito! Lui "carenologo" schiva il colpo buttando sull'elica Grande espressione di correttezza e professionalità Poteva sfruttare l'argomento per "pavoneggiarsi".
Mi trova concorde al 100% ed aggiungo che:
All'aumentare del carico (qual'ora l'elica sia dimensionata per essere performante e veloce a carico leggero) l'elica perderà efficienza facendo consumare % di più. Ovvero ci sarà l'aumento di consumo legato all'aumento di peso e l'aumento di consumo legato al peggioramento della resa dell'elica. (un po come per le auto, se aumenti il carico devi aumentare la pressione di gonfiaggio delle gomme).
-L'elica più giusta per ogni peso è quella che ti garantisce la Vmax maggiore (e di prendere i giri motore giusti)
-l'assetto più giusto per ogni carico è quello che ti garantisce la Vmax maggiore, ma questo deve essere compatibile col confort, ovvero comperare uno scafo tipo Techno hull per affrontare il mare a 25nodi con la famiglia probabilmente non è la scelta più coerente.
.
Per rispondere alla tua domanda in maniera "secca": "Nella maggior parte dei casi IL PESO" ma a pari peso è la coerenza di scelte progettuali a fare la maggior differenza pertanto in assoluto è LA CARENA!!!

[Akeswins]

Il tuo battello, pur pesando non poco, specie rispetto ad un gommone, e pur avendo, credo, una V certamente pronunciata, ha dei consumi eccellenti, non penso imputabili al motore. Certo questo consuma poco, ma non può fare miracoli.
Mi chiedo, quindi, come mai, al di la delle spiegazioni che hai appena dato sopra ?

Hai azzeccato, conta la capacità della carena di "levarsi acqua di torno" all' aumentare della velocità.
Nelle immagini seguenti è evidente, cmq nel caso dell' Akes 23 c'è un sollevamento di quasi 20 cm (portanza) a circa 30 nodi, la superficie di carena bagnata e relativa pressione è visibile nello screenshot del CFD

25 nodi

40+nodi

Tutto ciò mi fa ritenere determinante la realizzazione di una carena capace di sollevarsi sull'acqua quando plana, qualità che penso prescinda dalla V più o meno profonda. Tanto più si realizza questo obbiettivo , tanto più si avranno prestazioni elevate affiancate da consumi contenuti.

Esatto

Per rispondere alla tua domanda in maniera "secca": "Nella maggior parte dei casi IL PESO" ma a pari peso è la coerenza di scelte progettuali a fare la maggior differenza pertanto in assoluto è LA CARENA!!!

Esattissimo!

[Barrotta Giacomo]

...scusate un piccolo hot... mi inserisco nell'argomento con un ragionamento che non vedo evidenziato nei vari post.

Tutti sappiamo che sollevando il trim, col conseguente sollevamento della prora, riduciamo la superficie bagnata ottenendo la massima scorrevolezza del natante (mi pare che questa manovra sia replicata nei filmati inseriti sopra).
Premesso che il sollevamento del piede comporta il limite della parziale uscita dell'elica sulla superficie con fenomeni di turbolenza e cavitazione, la conseguente dispersione della potenza viene ampliata da altri due fattori negativi:
1) l'asse dell'elica non è più parallela alla superficie, ma spinge verso il basso determinando...
2) un maggiore affondamento della poppa con i relativi maggiori attriti dovuti alla maggiore superficie bagnata.

Di quanto incidono questi elementi negativi rispetto alla velocità max e consumo/miglio?

[alessandro]

...scusate un piccolo hot... mi inserisco nell'argomento con un ragionamento che non vedo evidenziato nei vari post.

Tutti sappiamo che sollevando il trim, col conseguente sollevamento della prora, riduciamo la superficie bagnata ottenendo la massima scorrevolezza del natante (mi pare che questa manovra sia replicata nei filmati inseriti sopra).
Premesso che il sollevamento del piede comporta il limite della parziale uscita dell'elica sulla superficie con fenomeni di turbolenza e cavitazione, la conseguente dispersione della potenza viene ampliata da altri due fattori negativi:
1) l'asse dell'elica non è più parallela alla superficie, ma spinge verso il basso determinando...
2) un maggiore affondamento della poppa con i relativi maggiori attriti dovuti alla maggiore superficie bagnata.

Di quanto incidono questi elementi negativi rispetto alla velocità max e consumo/miglio?

Giacomo ha capito dove sta il limite progettuale, ovvero una carena coerente nelle scelte progettuali ed usata nei limiti di carico, disposizione del carico e di velocità non necessita di correzioni ne di trim ne di flap, ovvero si distenderà come da progetto ottimizzando il rapporto tra portanza e resistenze.
Se utilizzando flap o trim ottieni un vantaggio significa (in linea di principio) che hai un problema di assetto, utilizzando questi strumenti di correzione hai un costo energetico (ovvero consumi in più) se invece correggi modificando la posizione del carico oppure modificando la carena (coerenza del progetto appunto) il costo energetico è zero.
Un progettista, altresi vero, può cosiderare flap e trim nel progetto per estendere i limiti di carico, posizione CG e velocità, ma in nessun caso penserebbe (Un progettista) di assegnare i seguenti due compiti a tali marchingegni:
1) flap tutto negativo per aumentare la portanza a poppa
2) trim esasperatamente alto per diminuire la portanza a poppa (alzare la prua)
Il corretto utilizzo di un flap per esempio non è quello di agevolare la planata riducendo l'angolo di cabrata ma utilizzarlo a media velocità (parallelo al sempiano) quando i carichi sono più arretrati o maggiori
Il corretto utilizzo del trim è ad esempio quello di poter ottimizzare (pochi gradi) la direzione della spinta a quella del flusso, non di correggere problemi di portanza come comunente viene sfruttato, ache se non si può dire essere una pratica errata ma la meno peggio

[Blackfin]

Da fautore ed utilizzatore dei flap devo dire che questa impostazione è perfetta nei casi di
- flusso pressochè laminare dei filetti fluidi (mare calmo);
- vento (se presente) parallelo all'asse longitudinale dello scafo;
- disposizione dei carichi mobili (nel diporto i "passeggeri") tale da ottimizzare le caratteristiche della carena.
- assenza di vento/onde laterali.
e quasi solo per ottimizzare l'efficacia (prestazioni/consumi) di uno scafo, tenendo in conto solo marginale altri fattori come il comfort, la sicurezza e gli effetti dello spray (spruzzi).

Parliamo quindi di "discussione accademica" che non tiene conto delle variabili che si verificano nell'uso normale e che spesso concorrono non come somma algebrica ma come fattori moltiplicativi. Questi possono stravolgere i più precisi calcoli del più "illuminato" dei progettisti. Chi siede nella parte anteriore della coperta sa che questa è la più soggetta alle accelerazioni e sollecitazioni derivanti dal mare mosso e che la velocità ottimale di quella carena può risultare troppo elevata per determinate condizioni di mare/vento. Questa è la parte in cui interviene il "timoniere" non solo scegliendo la rotta più adeguata ma anche:
- disponendo i passeggeri dove sono meno sollecitati/bagnati;
- scegliendo una velocità adatta alle condimeteo;
- impostando un angolo di trim che consenta un assetto migliore per affrontare le onde mantenendo una "efficacia" accettabile.
E' in queste condizioni che, poter disporre di superfici supplementari di controllo dell'assetto (flap) o, in seconda istanza, di camere allagabili sottopagliolo (water ballast) mette il timoniere in condizioni di assolvere in modo ottimale al suo compito. In caso reale quindi il rapporto prestazioni/consumi diventa meno prioritario.
Aggiungo che questo è sempre più valido allo scendere della lunghezza f.t. quando il peso del motore (necessariamente a poppa estrema) e dei passeggeri (che tenderanno a togliersi da prua) influenza, è il caso di dire, "pesantemente" l'assetto. Ad esempio scafi ugualmente ben progettati come il Marshall M90 (5,10 m.) ed il Flyer 646 (6,58 m) risentono in misura molto diversa di tale problematica.
Ovviamente imho

[Akeswins]

l'asse dell'elica non è più parallela alla superficie, ma spinge verso il basso determinando...
2) un maggiore affondamento della poppa con i relativi maggiori attriti dovuti alla maggiore superficie bagnata.

Si,però occorre fare veramente attenzione alla VERA direzione della spinta.. tante, troppe volte ho sentito parlare di "trim neutro" come se fosse l' angolazione perfetta in modo da regolare poi il carico in funzione di questo per ottenere la massima prestazione.. in realtà è un concetto totalmente sbagliato perchè neutro rispetto a cosa?
Allo strumento misuratore? Mai deve essere preso come riferimento lo strumento perchè nell' 80% dei casi è soggetto a errore , e comunque non rileva l' angolo vero di corsa del battello
Allora c'è chi dice "piastra anticavitazione parallela alla chiglia"... ma anche qui siamo nel buio totale, perchè la chiglia non è parallela alla direzione di avanzamento in quanto esiste un angolo di incidenza TAU che è fisiologico nello scafo planante,
quindi il trim detto neutro ovvero parallelo alla chiglia, in plana diventa negativo in quanto la direzione della retta d' azione della spinta non è affatto parallela al moto ma deviata del detto angolo;

Quindi se parliamo di retta d' azione veramente orizzontale , il trim deve essere positivo; e infatti l' esperienza pratica insegna che le velocità massime sono rilevate con il trim positivo; nessun pilota potrà mai dire che le massime prestazioni sono riferite a trim neutro spostando i pesi.

La cosa migliore però è quando si sente parlare di "velocità max rilevata con trim negativo".... fermo restando che anche l' escursione negativa massima del povero motore dipende sempre dall' incidenza dello scafo e inclinazione specchio di poppa, oltre che altezza di montaggio e geometria elica ,in pratica è come rilevare la velocità max di un automobile in quarta marcia.

Nel campo delle regolazioni del trim positivo però c'è un limite oltre il quale la velocità non aumenta proprio perchè la direzione della spinta causa eccessivo appoppamento, si perde quindi il guadagno causato da una resistenza d' attrito inferiore con un aumento della resistenza di pressione oltrechè innesco di vari fenomeni di instabilità. Questo limite è proprio di ogni scafo ed è funzione anche della distribuzione di pesi.

Dette queste due cosettine sul trim, si scopre quindi che per mantenere la retta d' azione della spinta più parallela possibile al moto sfruttando al contempo i miglior rapporto portanza/resistenza e quindi incidenza dello scafo, ciò che conta non sono soltanto carena ed elica e pesi ma PILOTA allo stesso modo..

Il corretto utilizzo del trim è ad esempio quello di poter ottimizzare (pochi gradi) la direzione della spinta a quella del flusso, non di correggere problemi di portanza come comunente viene sfruttato, ache se non si può dire essere una pratica errata ma la meno peggio

Dipende! L' utilizzo di flaps e trim aumenta l' ampiezza della "coperta progettuale", ovvero aiuta a sopperire alle variazioni di carico e condimeteo, proprio per questo l' efficacia si fa sentire di più agli estremi. In condizioni di crociera,
utilizzare flaps e trim porta a variazioni minori rispetto al loro utilizzo consueto (flaps per entrare in planata, trim alle velocità più alte).

[Barrotta Giacomo]

Akes possiamo concludere che il rendimento del propulsore è massimo quando l'asse dell'elica resta parallelo alla superficie indipendentemente dall'inclinazione della carena (la quale manterrà il miglior assetto indicato dal progettista)?

Ed ora pongo un altro quesito in merito al sollevamento della poppa: c'è maggiore dispersione di potenza trimmando in negativo senza muovere i flaps o abbassando i flaps mantenendo l'elica in asse con la superficie?

[Akeswins]

Akes possiamo concludere che il rendimento del propulsore è massimo quando l'asse dell'elica resta parallelo alla superficie indipendentemente dall'inclinazione della carena (la quale manterrà il miglior assetto indicato dal progettista)?

No.. il rendimento sarà massimo, e in genere è in quella zona, quando la combinazione spinta dell' elica- efficienza della carena (rapporto tra portanza e resistenza) è massima.
Se per la spinta dell' elica chiaramente è sufficiente dire che sia orizzontale, per quanto riguarda la carena la cosa è un tantino più complicato.
Già la resistenza si può scomporre in attrito e di pressione e residua. La componente maggiore alle velocità intermedie non è l' attrito ma la pressione, ovvero la fatica che si fa ad "aprire l' acqua". C'è un punto in cui l' efficienza della carena è massima ovvero un certo angolo di incidenza alla minima superficie bagnata ma non è detto che questo sia ottenuto con una spinta perfettamente orizzontale, di solito è con un trim leggermente positivo alle velocità medie e molto positivo alle velocità elevate. In pratica la perdita propulsiva per via della spinta non orizzonale è ampiamente compensata dalla maggiore efficienza di carena.

c'è maggiore dispersione di potenza trimmando in negativo senza muovere i flaps o abbassando i flaps mantenendo l'elica in asse con la superficie?

Dipende da quanto sono grossi e regolabili i flap..

[Roccia]

Akes, ma i Flap hanno beneficio o no sui consumi? ovviamente il corretto flap per la corretta carena

[Akeswins]

Dipende .
Su un gommone che naviga correttamente e con i fuoribordo, non hanno alcun beneficio sui consumi se non in fase di ingresso in planata.
Quando i flap migliorano i consumi è infatti perchè c'è appoppamento.

E infatti, i flaps migliorano i consumi solo su barche grosse e appoppate , di solito con motorizzazione in linea d' asse (non trimmabile).

c'è maggiore dispersione di potenza trimmando in negativo senza muovere i flaps o abbassando i flaps mantenendo l'elica in asse con la superficie?


Dipende da quanto sono grossi e regolabili i flap.

Comunque se non ricordo male, per esperienza personale e solo nel mio caso , le cose sono pressochè equivalenti, però con il vantaggio che tenere il trim in asse garantisce una guida con meno sforzo per la timoneria.

[hawk720]

A parte eliche e trim, vorrei soffermarmi piuttosto sulla rilevanza che hanno i pattini nel discorso della portanza. Dai video che ho postato si nota che in linea di massima i battelli più scorrevoli e "portanti" ( perdonate la licenza linguistica) presentano in genere pattini di
i dimensionamento ragguardevole. Si dovrebbe quindi arguire che i pattini contribuiscono al sostentamento. Fosse così perchè taluni cantieri fanno una scelta opposta ?

[JEBO]

certo che da questi filmati il Focchi 680 ....... in qualsiasi posizione sia il motore, la carena è sempre parallela sull'acqua e anche quando l'elica è quasi da.........superficie mai un accenno al delfinamento come invece qualche battello ha evidenziato.
poi, anche i consumi ne trarranno vantaggio da carene così poco immerse.
sul mosso non sò, ma in questi filmati ripeto.......

[JEBO]

A parte eliche e trim, vorrei soffermarmi piuttosto sulla rilevanza che hanno i pattini nel discorso della portanza. Dai video che ho postato si nota che in linea di massima i battelli più scorrevoli e "portanti" ( perdonate la licenza linguistica) presentano in genere pattini di
i dimensionamento ragguardevole. Si dovrebbe

quindi arguire che i pattini contribuiscono al sostentamento.

Fosse così perchè taluni cantieri fanno una scelta opposta ?

ricordo che parecchi anni addietro, lanciarono sul mercato dei " pattini in acciao inox " da incollare su quelli esistenti proprio per aumentarne la portanza . non ricordo il nome ma iniziava con " Rail.......... " ma non riscossero un grande successo .
ho estrapolato alcuni concetti da un Articolo più ampio.
.forse aiutano a capire
sperando di non andare troppo off. topic

[alessandro]

Circa il pattino rimando alla simulazone pubblicata da akes sopra, si nota che esternamente ad esso si crea una zona di pressione minore dove si innesca una vera e propria scia che poi collassa sulla parte di carena appena più esterna. ( a poppa si richiude subito perchè le pressioni in gioco sono maggiori).
Va di conseguenza (non visualizzato nel disegno di Akes) che sul pattino ci sarà una pressione maggiore, più portanza e lateralmente una zona "asciutta" quindi meno attriti.
Per ottenere questa situazione serve un pattino abbastanza largo e sfuggente, se invece hai un reverse-chine otterrai più portanza ma non riduzione della superficie bagnata.
Ovvero su scafi piccoli e pasanti il pattino serve e credo serva reverse per l'intera lunghezza al fine di aumentare la portanza a valori non raggiungibili altrimenti date le misure ridotte immerse, mentre su uno scafo grande e relativamente leggero come un grosso gommone (anche se cabinato sempre leggero si può definire in relazione ad uno yacht di stessa lunghezza e larghezza) la portanza necessaria può essere ottenuta sfruttando i "volumi di carena" pertanto il pattino non è indispensabile, a mio avviso sempre consigliabile per ottenere vantaggi sulla regolarità di marcia (se hai un pattino che sfiora la superficie deflettendo gli schizzi quando affronti un onda tale pattino terrà asciutta l'opera viva appena più esterna mitigando l'aumento di attriti che l'onda genererebbe.
Non mettere i pattini non porta a nessun vantaggio dinamico (Akes se sbaglio correggimi), i motivi per non metterli (ne abbiamo già parlato) sono solo tre: Minor costo di produzione ovvio ma anche non determinante, più facile lavorazione a sandwich, effetto estetico moderno e pulito.

[Cerri]

Certo che conosci molto bene la materia.
Uno che legge questo post pensa che basta mettere in pratica quello che hai scritto per avere gommoni che sono al top.
Peccato che tra la teoria e la pratica c'è un'abisso.