Tuning eliche: teoria e pratica

Consigli utili sul "fai da te" : Manutenzione del fuoribordo delle eliche , degli accessori nautici e dei rimorchi

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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda Akeswins » 14/04/2011, 14:07

Se quella è una sezione cilindrica di pala il passo è in ordinata ed è direttamente proporzionale all' angolo b.
In ascisse invece c'è lo sviluppo del cilindro o in altre parole la distanza della sezione di pala scelta dal centro dell' elica (raggio considerato)
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda Blackfin » 17/04/2011, 8:14

Influenza della forma delle pale sulla “richiesta” di coppia motrice a parità di spinta

L’ultimo mio intervento si era concluso con questa frase:

Per esempio eliche dotate di una “corda” maggiore, anche a parità di superficie, hanno la possibilità di “distribuire” meglio sul percorso delle particelle di acqua lungo la superficie della pala, lo sforzo di accelerazione (in direzione ed intensità) a parità di coppia motrice assorbita.

Cerco di rendere l’idea con qualche “disegnino”. Per semplificare e rendere più comprensibile il discorso, supponiamo di confrontare due eliche dello stesso passo, aventi le pale di forma perfettamente rettangolare.
Supponiamo inoltre che le pale delle due eliche abbiano una superficie uguale, ma una corda diversa, in pratica che la larghezza della pala dell’elica A sia pari all’altezza dell’elica B e viceversa.

Confronto pale 2.jpg


Secondo il discorso evidenziato in corsivo, nella pala dell’elica A è possibile accelerare le molecole di acqua in modo più progressivo (essendo disponibile una “corda” maggiore) rispetto a quanto è possibile fare con la pala dell’elica B, ottenendo così dal flusso d’acqua che genera la spinta, una sensibile riduzione dei fenomeni idrodinamici nocivi già descritti parlando di “rake” e “cupping”.
Disporre di una pala dell’elica “allungata” lungo il mozzo presenta inoltre altri vantaggi. Vediamo quali.
Dovrebbe essere a questo punto chiaro che la resistenza offerta dall’acqua all’azione della pala è direttamente proporzionale alla superficie della pala stessa, al numero di giri (velocità angolare) dell’elica ed al passo. Poiché nell’esempio presentato la superficie ed il passo delle pale delle due eliche sono uguali devo desumere che a parità di numero di giri la resistenza (che in fisica è graficamente rappresentabile come un vettore forza) è uguale per le due eliche. In quale punto della superficie della pala viene applicato il vettore forza resistente? Con un sufficiente grado di approssimazione, nel baricentro, individuato nell’esempio in figura

Confronto pale 3.jpg


dal punto situato all’incrocio delle diagonali. Devo richiamare a questo punto il concetto di coppia che è data dal prodotto di una forza per un braccio (nel nostro caso la distanza dall’asse di rotazione) ed ha la stessa dimensione fisica dell’energia o del lavoro. Bene, da quanto detto arriviamo a “scoprire” un fatto molto importante: un’elica A, pur avendo la stessa forza resistente (o spinta) dell’elica B, se ha, come si vede in figura,

Confronto pale 4.jpg


un braccio B1 minore di B2 (cioè minore distanza dall’asse di rotazione) a causa della sua forma allungata, ha una coppia resistente minore (a causa del “braccio” minore della coppia resistente) e quindi richiede all’apparato propulsore (il motore) una minore coppia motrice a parità di spinta impressa allo scafo.

Forma dell'elica e ventilazione
I vantaggi offerti dall’utilizzo in un fuoribordo di un’elica di forma “allungata” nella direzione dell’asse elica non sono terminati. Uno dei problemi che conseguono al montaggio “alto” di un fuoribordo è la maggiore possibilità che l’elica, a causa del moto ondoso o di elevati angoli di trim (positivo), incorra nel fenomeno chiamato ventilazione. Di che si tratta? Durante il movimento di rotazione dell’elica,, sia per la ridotta pressione idrostatica sia perché si trova, anche per un attimo, a superare “il pelo” dell’acqua, quando una o più delle pale si trova nel suo percorso in prossimità della superficie acquea in qualche modo “risucchia” nel “vortice” creato dalla rotazione dell’elica più o meno grandi volumi di aria atmosferica che, essendo comprimibile a differenza dell’acqua, peggiora pesantemente la spinta dell’elica. Il fenomeno è facilmente avvertibile perché il motore sale improvvisamente di giri mentre la spinta cala sensibilmente.
Vediamo come la forma dell’elica influisce in maniera sensibile anche su questo aspetto. Nella figura che segue,

Confronto pale 5.jpg


ho messo a confronto le due eliche A e B prese ad esempio. A parità di collocazione dell’asse di rotazione dell’elica (e quindi di “altezza” del fuoribordo rispetto al calcagnolo di poppa) appare evidente che l’elica A, di diametro minore (quindi a parità di superficie, più “allungata” di quella B) si troverà ad avere la parte periferica della pala che si trova nella parte superiore del suo percorso di rotazione, ad una distanza dalla superficie d1 maggiore di quella d2 riferita all’elica B. Come si intuisce, quindi, l’elica A a parità di superficie “attiva” ai fini della propulsione e di altezza del fuoribordo, attiverà con minore facilità il fenomeno della “ventilazione” migliorando così il rendimento dell’elica o addirittura consentendo, senza questo rischio, un montaggio più “alto” del motore che ne migliori il rendimento complessivo a parità di potenza applicata.
Continua
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda Federico C. » 19/04/2011, 11:38

Akeswins ha scritto:Se quella è una sezione cilindrica di pala il passo è in ordinata ed è direttamente proporzionale all' angolo b.
In ascisse invece c'è lo sviluppo del cilindro o in altre parole la distanza della sezione di pala scelta dal centro dell' elica (raggio considerato)



Esatto!

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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda alessandro » 01/08/2012, 2:01

ciao Uboat e complimentoni per il tuo post, hai le idee chiare e sei un ottimo osservatore.

Anni fà feci un pò di esperienza nel settore delle eliche di superficie, e mi imbattei in una che presentava il dorso molto "paffuto", questo a detta del progettista serviva per rendere un passo più corto in condizioni di retromarcia, tallone di achille nelle eliche di superficie.
Mi sembro una bella idea, ma mi posi subito la questione degli attriti dovuti ad una "luce" superiore nella sezione della pala, nonchè un minor volume di acqua in transito per effetto del volume occupato dalla pala stessa.
Il progettista mi fece intuire che sul dorso della pala vi è una zona di depressione dove si crea inevitabilmente il vuoto e nel caso di eliche in superficie l'assorbimento di aria, pertanto lo spessore maggiore della pala in realtà occupava il posto dell'aria colmando il vuoto e pertanto ininfluente ai fini degli attriti.

Nel tuo tuning tu prevedi di "smagrire" anche il dorso della pala, è davvero necessario? Concordo che potrebbero esserci dei vantaggi volumetrici (anche se la teoria del progettista di cui sopra è altresì credibile) ma non temi che l'indebolimento meccanico possa far peggiorare altri parametri per effetto delle maggiori deformazioni?
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda alessandro » 01/08/2012, 2:45

Federico C. ha scritto:Scusa Bllack maggiore è l'angolo b in fig 1 minore è il passo, non il contrario.



Credo che il vettore D stia per diametro, ovvero l'avanzamento dell'elica in questo caso sarebbe verticale, come in figura qui sotto
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda Blackfin » 01/08/2012, 6:01

Alessandro:
ciao Uboat e complimentoni per il tuo post, hai le idee chiare e sei un ottimo osservatore.


Uboot (immagino che ti riferissi a lui) è mio amico e sicuramente merita i giudizi da te espressi nei suoi confronti, anche se sarebbe molto sorpreso di vederseli attribuiti in merito a questo post. :halo:

Per quanto concerne il discorso delle eliche di superficie i ragionamenti e le osservazioni da me fatti finora non sono applicabili per le modalità con cui "lavorano". Anche se non ho approfondito le osservazioni in merito e, quindi mi esprimo "con beneficio di inventario" credo che nelle eliche di superficie (che non a caso spesso hanno un numero di pale pari o superiore a 4) lavora solo la (o le) pale che si trovano, ruotando, nella parte inferiore del percorso di rotazione, quello in cui sono immerse. Nella parte superiore invece sono quasi scariche e si muovono in un fluido comprimibile (aria/acqua) per il quale valgono più le leggi di Venturi che quelle di Bernoulli. Da qui è condivisibile il discorso :
Il progettista mi fece intuire che sul dorso della pala vi è una zona di depressione dove si crea inevitabilmente il vuoto e nel caso di eliche in superficie l'assorbimento di aria, pertanto lo spessore maggiore della pala in realtà occupava il posto dell'aria colmando il vuoto e pertanto ininfluente ai fini degli attriti.
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda alessandro » 01/08/2012, 8:04

wow, double "cappella" diamo a blackfin quello che non è ne di Uboat ne di Uboot. Complici i 37gradi al 60% di umidità sotto al Sol tigrone della Cina :oops:

ho dato un occhio alle eliche che ho in cantiere, tutte nella fascia dai 200cv in acciaio in sù, oltre a riscontrare tutti gli accorgimenti da te spiegati, vi è un altro particolare ovvero che l'inclinazione della pala (passo) diminuisce con l'aumentare della distanza dal mozzo, credo sia per compensare l'aumento di velocità periferica dovuto al maggior raggio di rotazione.
Tuttavia questo particolare è caratteristica univoca anche per le eliche più piccole ed economiche, tuttavia mi chiedevo se "vedi" qualche possibilità di Tuning in questa area, o se siamo già alla massima ottimizzazione.
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda gioxxi » 01/08/2012, 11:18

alessandro ha scritto:wow, double "cappella" diamo a blackfin quello che non è ne di Uboat ne di Uboot. Complici i 37gradi al 60% di umidità sotto al Sol tigrone della Cina :oops:

ho dato un occhio alle eliche che ho in cantiere, tutte nella fascia dai 200cv in acciaio in sù, oltre a riscontrare tutti gli accorgimenti da te spiegati, vi è un altro particolare ovvero che l'inclinazione della pala (passo) diminuisce con l'aumentare della distanza dal mozzo, credo sia per compensare l'aumento di velocità periferica dovuto al maggior raggio di rotazione.
Tuttavia questo particolare è caratteristica univoca anche per le eliche più piccole ed economiche, tuttavia mi chiedevo se "vedi" qualche possibilità di Tuning in questa area, o se siamo già alla massima ottimizzazione.


okkio ad eventuali "fori di ventilazione"...... ho da poco imparato quanto possa stravolgersi l'assetto con fori da aperti a chiusi! consumi compresi :wall:

-Saluti dal Salento-
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda Blackfin » 01/08/2012, 13:44

Alessandro:
vi è un altro particolare ovvero che l'inclinazione della pala (passo) diminuisce con l'aumentare della distanza dal mozzo, credo sia per compensare l'aumento di velocità periferica dovuto al maggior raggio di rotazione


Uno dei motivi è quello da te esposto, un altro è che la risultante dello sforzo della pala è bene sia applicata il più vicino possibile all'asse di rotazione per diminuire la possibilità che la pala, sotto sforzo, tenda a flettersi, diminuendo la propria efficacia idrodinamica (senza contare che una parte dell'energia trasmessa verrebbe dispersa in lavoro di deformazione).

mi chiedevo se "vedi" qualche possibilità di Tuning in questa area, o se siamo già alla massima ottimizzazione


La domanda è generica e la risposta non può essere di altro tenore. Nella mia esperienza ho visto che nelle eliche più piccole ed economiche l'efficacia idrodinamica "paga pegno" pesantemente sull'altare del contenimento dei costi di fabbricazione, quindi un eventuale tuning ha maggiori margini di intervento. Salendo con le potenze e con le misure questi margini dovrebbero ridursi a fronte dei maggiori costi con cui le eliche vengono proposte al pubblico ma il condizionale è d'obbligo.
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda alessandro » 02/08/2012, 3:09

gioxxi, i fori di ventilazione, intendi dire dei buchi sulle pale dell'elica o dei condotti che "trapassando" la carena portano aria in prossimità dell'elica per "riempire" zone di vuoto in depressione?
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda Blackfin » 02/08/2012, 5:22

Nel mozzo delle eliche in acciaio di Mercury ci sono tre fori chiusi con dei tappi in plastica nera che possono essere rimossi (la sigla del dispositivo è PVS) vedi questo link:

http://www.mercurymarine.com/propellers ... ogies/pvs/
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda alessandro » 03/08/2012, 1:27

Blackfin ha scritto:Nel mozzo delle eliche in acciaio di Mercury ci sono tre fori chiusi con dei tappi in plastica nera che possono essere rimossi (la sigla del dispositivo è PVS) vedi questo link:

http://www.mercurymarine.com/propellers ... ogies/pvs/


Sono bravi sti americano ad enfatizzare un buco :ah:
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda gioxxi » 03/08/2012, 9:01

alessandro ha scritto:
Blackfin ha scritto:Nel mozzo delle eliche in acciaio di Mercury ci sono tre fori chiusi con dei tappi in plastica nera che possono essere rimossi (la sigla del dispositivo è PVS) vedi questo link:

http://www.mercurymarine.com/propellers ... ogies/pvs/


Sono bravi sti americano ad enfatizzare un buco :ah:


E' vero.... ma in questo caso il BUCO chiuso o aperto fa una bella differenza!!!!! :ah: :ah: :ah:

-Saluti dal Salento- :welcome :
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda Blackfin » 26/08/2013, 22:10

Mi scuso per la non breve sospensione del discorso dovuta alla necessità di scegliere tra il “fare” le cose e il descriverle. Lo riprendo perché (contrariamente a quanto suggeritomi da diversi “Addetti ai lavori” che declamano la necessità di raggiungere il regime max consentito dal limitatore di giri) ho deciso di provare a montare sul mio Opti 150 un’elica Enertia da 19” di passo (adesso monto una 18” con la quale ho preso i 5300 giri, forse il trim poteva essere alzato un pelo di più e la carena presentava i primi segni di vegetazione dopo 13 gg. in acqua).
L’Enertia è un’elica che, pur non essendo ottimizzata per i picchi di velocità, ha un’ottima presa in acqua a tutti i regimi dando prestazioni di assoluto rilievo come accelerazione e bassi consumi a parità di percorrenza.
Per questo motivo più che parlare di “tuning” i miei interventi mirano ad un “maquillage” tendente a ridurre la turbolenza indotta da qualche imperfezione delle pale sui filetti fluidi dell’acqua che vi scorre sopra. Lo scopo è quello di rendere l’allungamento di 1” del passo (caratteristica precipua dell’Enertia è la possibilità di scegliere il passo diverso di un pollice anziché due come per la maggior parte delle eliche) più “digeribile” dal mio Opti 150 in termini di coppia assorbita. Se la mia scelta si rivelasse azzeccata dovrei riscontrare una maggior velocità ed un minor consumo ai regimi di crociera.
Dato il peso e l’ingombro dell’elica Enertia, per prima cosa mi sono costruito un supporto per poterci lavorare con un minimo di comodità. Eccolo:

supporto1.jpg
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda Akeswins » 26/08/2013, 23:40

oh OH! Mooolto interessante!!
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda hawk720 » 27/08/2013, 0:53

Leggo tutto per la prima volta solo ora , complimenti Blackfin.

Piccola nota: in campo motociclistico il rake è l'inclinazione del cannotto si sterzo rispetto alla verticale. Una immaginetta spiega chiaramente il tutto
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda Blackfin » 29/08/2013, 21:05

Ti ringrazio Hawk (non metto il numerico della lunghezza f.t. per non porre limiti agli sviluppi futuri )megabal( ) per i complimenti e la precisazione.
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda Blackfin » 29/08/2013, 23:12

Ovviamente gli interventi possibili da parte di un appassionato sono limitati soprattutto dal tipo di utensili a disposizione. Anche se sulla Enertia “in teoria” e secondo le mie idee in merito sarebbe utile un intervento più radicale (taglio – piegatura - saldatura e lucidatura) in particolare sui bordi di attacco delle pale, per la indisponibilità di attrezzature e sopratutto di strumenti di misura idonei a portare a termine interventi così radicali, come ho detto mi devo limitare ad interventi di “ritocco” su un’elica peraltro già di ottimo livello.
Si tratta in sostanza di interventi volti a eliminare le turbolenze che hanno un doppio effetto negativo:
1) Nell’equilibrio energetico generale coppia motrice applicata / spinta utile ottenuta tutta l’energia assorbita da movimenti passivi dei filetti fluidi (intendendo come passivi quelli che non si traducono in spinta utile in direzione opposta a quella di avanzamento e che chiamiamo turbolenze) abbassa il rendimento dell’elica;
2) Dal punto di vista idrodinamico generano fenomeni di “vaporizzazione” locale che comportano locali (in particolari punti della pala) fenomeni di cavitazione con conseguente perdita di spinta.
In fase di realizzazione di un’elica i fenomeni di cui sopra possono essere verificati e misurati con sofisticate strumentazioni. Non disponendone dovrò necessariamente fare ricorso a qualche espediente. Parto da un fatto abbastanza noto: la continuità dei filetti fluidi (da ricercare per evitare turbolenze) è nemica dei cambi bruschi di direzione originati dalla presenza di spigoli vivi lungo il loro percorso. Con uno schizzo senza pretese provo a rendere l’idea:

Resist pala3.jpg
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I filetti fluidi sono rappresentati dalle linee blu. In corrispondenza del bordo di uscita della pala (riproduce di massima la forma di quello dell’Enertia) la mancanza di un raccordo dolce genererà delle turbolenze rappresentate in figura dai riccioli a spirale. Il “risucchio” da queste generato crea una resistenza all’avanzamento della pala rappresentato dal “Vettore resistenza acqua” di direzione opposta a quello di avanzamento. Il vettore (si tratta dimensionalmente di una forza) è proporzionale al valore della depressione e alla superficie su cui essa agisce. Riducendone la superficie otterremo quindi una diminuzione della forza resistente. Graficamente avremo qualcosa del genere:

Resist pala4.jpg
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La parte in rosso è quella da asportare per ridurre la superficie del bordo di uscita. Di conseguenza si ridurrà il vettore resistenza.
Apparentemente si tratta solo di teorie ma nel caso dell’elica in mio possesso (evidentemente non nuovissima) la presenza di turbolenze ha generato della cavitazione nei punti ipotizzati dalla teoria dando in pratica un riscontro oggettivo: i vapori acquei della cavitazione con la loro azione chimica e fisica hanno attaccato l’acciaio inox riuscendo perfino ad ossidarlo. Ecco la prova di quanto asserito:

cavit1.jpg
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Si tratta del bordo di attacco della pala, sono presenti tracce di ossido evidenziate con il cerchietto giallo. Ancora più evidenti sono nel bordo di uscita:




Qui oltre all’ossidazione, in corrispondenza dello spigolo, si possono notare tracce di erosione. E’ un lavoro di deformazione che ha i suoi costi in termini di efficacia dell’elica.

Continua
cavit2.jpg
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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda Leo F » 29/08/2013, 23:54

Molto interessante il tutto,complimenti a te..
Mi chiedo:esistono enertia anche per marche diverse da mercury?pensi che il mio Vento ne beneficerebbe con un suzu 40-60(che ancora non ho provato)
Ho avuto modo di apprezzare la tua blacksteel sul Vento di akes,grande grip sembrava di andare in moto,prontissima in ripresa e niente cavitazione anche quando si facevano virate molto strette.

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Re: Tuning eliche: teoria e pratica

Messaggioda Blackfin » 30/08/2013, 13:43

Il proseguo dell'intervento di Leo f. è stato spostato nel thread:
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