Esclusi i fattori connessi alla distribuzione dei pesi, alla conformazione della carena (tutto invariato rispetto all’anno scorso) i fattori “nuovi” sono la presenza dei flaps, la piastra distanziatrice del motore (50 mm.) e l’elica non modificata.
I flaps, al momento delle prove effettuate sulla velocità di punta, erano tirati completamente su, quindi non avevano alcuna influenza sull’assetto longitudinale.
Tenendo per il momento da parte la presenza della piastra distanziatrice, non resta quindi che l’elica non modificata a cui attribuire la tendenza del mio Flyer, in velocità, a sollevare la poppa. Questa azione:
- ha creato un crescente “schiacciamento” sulla superficie acquea della parte prodiera incrementando la superficie bagnata di carena e il volume d’acqua spostato nell’avanzamento;
- ha sollevato contemporaneamente l’asse elica (con un effetto incrementato dal sia pur minimo maggiore braccio dovuto alla piastra distanziatrice del motore) che è incorsa molto prima della 19” nel fenomeno della ventilazione con conseguente perdita di grip e di spinta propulsiva.
Ce n’è più che abbastanza imho a giustificare il rilevante calo di prestazioni con l’elica da 20” rispetto alla 19” e a far decidere di ritornare all’elica precedente.
Questa decisione sarebbe giustificata, se non entrasse in gioco la mia curiosità nel comprendere le motivazioni per cui due eliche della stessa marca e concezione, diverse solo nel passo (tra l’altro solo di 1”) e nel diametro (solo di 0,2”) possano dare dei risultati così diversi.
L’unica logica spiegazione è che le modifiche da me apportate alla 19” sono state così determinanti da originarne un comportamento profondamente diverso dalla 20” (ma, a questo punto, anche dalla 19” non modificata).
Domanda. Come si spiega questo comportamento dell’elica Enertia originale?
Ho spesso sentito parlare di eliche che “sollevano la poppa”. Considerato che, specie sui RIB di vecchia concezione, progettati per fuoribordo a 2 tempi molto più leggeri a parità di potenza, il montaggio di propulsori a 4 tempi, comporta un sensibile squilibrio nella distribuzione corretta dei pesi, questo effetto, appare benefico per riportare in assetto corretto lo scafo.
Mi sono chiesto quindi quali sono le forze che agiscono per dar luogo a questo effetto. Ecco quello che imho accade (sono mie considerazioni, pertanto suscettibili di essere riconsiderate se qualcuno ha altre, più valide e motivate, spiegazioni).
In un’elica di serie, per quanto ben conformata come l’Enertia, una percentuale non trascurabile della massa d’acqua messa in movimento dalla pressione esercitata dalle pale in rotazione anziché (come sarebbe auspicabile) far parte del flusso proiettato all’indietro, quindi parallelamente all’asse di rotazione dell’elica (perciò in direzione coincidente con quella del vettore velocità dello scafo ma di verso contrario) viene, per effetto della forza centrifuga generata dalla rotazione stessa, proiettata in direzione radiale rispetto al mozzo dell’elica stessa.
Si tratta, in pratica, di energia motrice in gran parte sprecata perché genera turbolenza alla periferia dell’elica. Una parte di questa massa acquea però, cioè quella in direzione della piastra anticavitazione, esercita una rilevante pressione su quest’ultima
che genera tre effetti.
Uno è quello (in minima parte) di essere deflessa in direzione del flusso propulsivo incrementandolo, uno quello (che determina il nome della piastra) di allontanare il momento in cui si genera il fenomeno della cavitazione e/o ventilazione in virtù dell’aumento di pressione all’interno del volume di lavoro dell’elica. E’, limitatamente ad un certo angolo di rotazione, quello che si verifica, per esempio, all’interno dei 360° del volume di lavoro di un’elica intubata. Il rischio di incorrere in tale, dannoso fenomeno è dovuto alla vicinanza della superficie acquea (con conseguente bassa pressione idrostatica) e aumenta con elevati angoli di trim positivo per quanto riguarda la ventilazione (cioè il prelievo di aria da parte delle pale dell’elica quando queste fuoriescono anche parzialmente dalla superficie). Situazione da evitare sia per le perdite di spinta propulsiva, sia per i deleteri effetti erosivi che la turbolenza determina ai danni della superficie delle pale dell’elica.
Il terzo effetto è quello a cui attribuisco l’effetto di sollevamento della poppa da parte di queste eliche.
Questa forza, esercitata come detto sulla piastra anticavitazione, origina una coppia di rotazione centrata sul baricentro dell’imbarcazione che, sollevando la poppa, determina un abbassamento della prua.
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Da notare che, più il baricentro è vicino (o anteriore) al centro geometrico della lunghezza al galleggiamento, maggiore è questa coppia, in virtù del maggiore braccio di leva.
Paradossalmente quindi un effetto positivo su scafi in cui, per la disposizione dei pesi, l’assetto è tendenzialmente appoppato, su Era Ora che è, invece, (in conseguenza delle consistenti modifiche rispetto al Flyer 646 originale) abbastanza neutro (con positivi effetti su velocità minima di planata, morbidezza di navigazione e comportamento dinamico in virata) è un effetto deleterio ai fini della scorrevolezza dello scafo a elevata velocità, a causa del già accennato “affondamento” della prua.
Da qui il calo della velocità di punta e, in conseguenza del sollevamento della poppa, il più limitato angolo di trim positivo oltre il quale interviene il fenomeno della cavitazione/ventilazione.
Domanda: quali sono quindi le conseguenze del lavoro di “preparazione” sull’elica Enertia da 19”, tali da annullare questa coppia “appruante” (è brutto ma rende l’idea)?
Evidentemente sull’elica da 19” il lavoro effettuato sulle pale per:
- raccogliere il maggior volume possibile di acqua da parte di un bordo di attacco della pala tangente all’angolo (medio) con cui i filetti fluidi si presentano davanti alla pala durante l’avanzamento dello scafo;
- avvicinarsi alla conformazione ideale (per l’aumento dei già citati “rake” e “cupping”) per “trattenere” nella cavità della pala il volume d’acqua raccolto dal bordo di attacco della stessa;
- rendere progressivo l’incremento dell’accelerazione della massa d’acqua raccolta, attraverso un progressivo incremento del “passo” della pala tra il bordo di attacco e quello di uscita;
- ridurre al minimo le turbolenze del bordo di uscita della pala raccordando gli spigoli vivi nello spessore dello stesso;
hanno determinato una rilevante riduzione della massa d’acqua proiettata verso la periferia per la forza centrifuga, a fronte di un incremento rilevante della massa proiettata in direzione opposta al moto. In questa situazione imprimendo angoli positivi al trim si genera una coppia contraria alla precedente
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Che origina, a condizione (già sperimentata l’anno scorso) di alzare il trim in modo progressivo
il voluto effetto di sollevamento della prua, con conseguente riduzione della superficie bagnata e, incremento della scorrevolezza mantenendo così più ampio l’angolo di lavoro del trim positivo prima che sopravvengano i deleteri effetti di ventilazione/cavitazione.
Futuri sviluppi di questa sperimentazione
Intanto sto procedendo, visti i lusinghieri effetti ottenuti, a perfezionare il lavoro già iniziato sulla Enertia da 19” contando di rimontarla presto per riverificare tutte le ipotesi sopraelencate in presenza dei nuovi elementi (presenza di flaps e piastra distanziatrice).
