Derive e timoni, forme e profili....

[claudio v]

Originalmente inviato da claudio v

Per rispondere in maniera un po' precisa e a questi quesiti e non dare solo delle opinioni a sentimento o moda .......
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Naturalmente le differenze sono spesso piccole in quanto le appendici nel computo globale del drag sono solo una parte e, come abbiamo visto prima, talvolta quasi trascurabile.
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Per quanto riguarda l'ottimizzare la deriva e il timone in forme e superfici... magari domani, ora devo scappare.
Saluti

Per continuare a rispondere a Ciccio riguardo l'ottimizzazione di forme della deriva si possono fare, in base a quanto scritto nel mio messaggio precedente, alcune considerazioni.

Prima di tutto bisogna prendere atto che le differenze tra un profilo a punta e uno tondo non sono molto gradi (perlomeno nelle dimensioni di IOM e classe M), cosi` come le scelte dei costruttori non sono le medesime.
Non tutti usano profili a punta del 6% e infatti molte IOM (come cita Ciccio il Widget) usano derive spesse l'8% cioe` il 30% in piu` di quelle di Bantock.

Per fare un'altro esempio si possono prendere le appendici di Walicki che con in suoi M ha vinto un po' di mondiali se non ricordo male e che sono certamente piu` spesse del 6% e soprattutto senza il bordo d'attacco affilato.

Penso che copiare sia una scelta molto intelligente: inventare l'acqua calda e` abbastanza stupido
Ma copiare avendo compreso i motivi, aiuta a copiare meglio mettendo insieme esperienze anche di campi diversi.
A questo punto, perche` qualcuno fa in un modo e qualcun altro in un altro?

Se ci si ricollega a quanto detto sui profili, bisogna ricordare che un profilo piu` spesso e` in grado di sviluppare piu` portanza di uno piu` sottile e che un bordo d'attacco arrotondato sopporta meglio gli angoli di incidenza maggiori.

Al contrario un profilo piu` sottile e con il bordo d'emtrata sottile fa un po' meno resistenza, ma solo ai bassi angoli di attacco.

Pero` la portanza generata dalle appendici che deve essere sviluppata per contrastare lo scarroccio e per "manovrare" e piu` o meno la stessa a parita` di tipologia di barca.
Ma la portanza si genera o con una deriva/timone + grande che sviluppa basso cp (coefficiente di portanza) e lavora a basso angolo di attacco o con una piu` piccola che sviluppa un Cp piu` alto a un angolo di attacco maggiore.

A questo punto risulta abbastanza evidente che in all round saranno preferibili profili sottili con superfici di appendici piu` grandi (quindi meno resistenza di forma e un po' piu` di superficie bagnata) o appendici un po' piu` piccole con profili piu` spessi (piu` resistenza di forma e meno superficie bagnata).

Globalmente non avremo grossi vantaggi ne` da una ne` dall'altra scelta.
Se pero` faremo appendici mediamente piccole con profili sottili o mediamente grandi con profili spessi probabilmente qualcosa ci perderemo.

Se invece un mezzo nasce per utilizzo "specialistico" a bassa o alta velocita` il compromesso andra` a spostarsi verso miscellanee particolari un po' atipiche, almeno a prima vista.

Uscendo dal campo modellistico posso citare un'esperienza che sto facendo in collaborazione con la federazione italiana Moth dove ho potuto verficare l'ultimo strillo ipertecnologico di queste barche a vela che negli ultimi anni hanno introdotto anche i Foil.
Li` il Re di utilizzo e` piu` normale, quindi tra la realta` e i calcoli, le differenze sono molto piccole.
Dall'esame e` risultato che nessuna delle barche prese in considerazione (bladerider e fastacraft) si sogna di fare profili ipersottili su deriva e timone anche se viaggiano a velocita` molto piu` elevate di quelle dei modelli e con calettamenti molto bassi (almeno sulle derive)

Soprattutto il bladerider (attuale CdM) non ha appendici con meno del 12-14 % di spessore relativo e con curvature non troppo arretrate, specie sul timone.
Altre barche di quel tipo usano profili con curvature piu` arretrate, pero` risultano un po' piu` critiche e meno facili da condurre.

A questo punto, visto il mix di elementi, rimangono ancora da prendere in considerazione almeno 2 aspetti per completare il "progetto" preliminare di una deriva/timone: il dimensionamento della superficie in funzione dell'utilizzo e le problematiche costruttive.

Saluti, alla prox

[ciccio59]

Bene, nel continuare a ringraziare Claudio x i suoi interventi (esplicativi....), pongo una questione attinente, ma leggermente diversa....
Nelle tante pagine di quella rivista "virtuale" (Professional BoatBuilder - June/July 2005) che vi avevo citato sopra, ad un certo punto si parla del timone.... una delle cose che mi è balzata all'occhio (oltre alle forme/forma consigliata/usata, quella ellittica) è che, secondo la rivista, il timone deve avere il suo asse (dove per asse si intende, nel ns. caso, il tondino in esso affogato per ruotarlo) "perpendicolare" alla linea di galleggiamento e non al fondo dello scafo, questo perché, se fatto come nella seconda ipotesi, nella rotazione, a barca sbandata, il timone diventerebbe un'ala e solleverebbe inutilmente la poppa....
Quindi, "seconda palla" da aggiungere alla prima......
E' ovvio che l'interesse consiste anche nel conoscere le scelte individuali di costruzione (e qui Luca potrebbe fare una delle sue ottime cronache corredata di immagini come quella di cui al post #9 e quella delle appendici del Widget....), oltre alla parte teorica....
Ancora un buonissimo vento....

[ciccio59]

Intanto ho quasi definito la deriva, misure certamente e anche forma e profilo, un nacaXXXX all'8.5%, qualche immagine e poi la domanda....

rastremata


testa trapezia...


profili...

come si vede dai rendering, ho disegnato due possibilità per la testa della deriva, rastremata o trapezoidale, ci sono motivi per preferire luna all'altra?
Per gli smanettoni anche il file dxf dei profili esportato da Rhino (non affidabile al 100%)....ma discreto x verifiche....
Buon vento (qui è molto...) e buona serata....

[chesgiai]

perchè la forma trapezioidale?

se argomento già trattato ... chiedo venia

[chesgiai]

inoltre .. quale è il senso di moto? da dx verso sx o viceversa?

scusate le mie banali curiosità .....

[luca71-5]

Personalmente dico che mi piace , ben dimensionata .... come soluzione di testa farei il 1° disegno .

Sambra che tu abbia scelto la tipologia Widget per la deriva , farai altrettanto per il timone ?

ciao

[claudio v]

Originalmente inviato da claudio v

Per continuare a rispondere a Ciccio riguardo l'ottimizzazione di forme della deriva si possono fare, in base a quanto scritto nel mio messaggio precedente, alcune considerazioni.
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A questo punto, visto il mix di elementi, rimangono ancora da prendere in considerazione almeno 2 aspetti per completare il "progetto" preliminare di una deriva/timone: il dimensionamento della superficie in funzione dell'utilizzo e le problematiche costruttive.

Saluti, alla prox

Per parlare di dimesionamenti e forme varie delle derive vorrei citare un link molto interessante, il sito di Lester Gilbert Lester Gilbert's Radio Sailing dove nell’area dedicata al design ci sono moltissime informazioni utili e tecnicamente “corpose”. Alcuni di questi articoli si trovano anche sul sito dell’Amon tradotti in Italiano a questo link: TECNICA

In un articolo dedicato alle aree della deriva sul sito di Lester (Fin area) ci sono parecchi calcoli forse di non immediata comprensione e con all’interno dei coefficienti “arbitrari” per avere dei risultati più “qualitativi” che quantitativi.
Comunque, se non si vuole fare i conti è importante capire il senso che è racchiuso nella frase “The amount of lift needed is a function of the righting moment (which includes the displacement) the height of the rig, the depth of the fin and of course the sail area (which is expressed in the formula as it relates to heel angle). All these things are accounted for in this method.”

Traducendone il senso generale risulta che “la portanza (della deriva) necessaria è direttamente proporzionale al momento raddrizzante globale (peso e forma), alla lunghezza della deriva e alla superficie velica”.

A questo punto un esame parametrico osservando la media “dei modelli ben funzionanti” ci può offrire delle preziose informazioni che opportunamente coefficientate possono permetterci, entro un certo range, di prevedere una superficie ragionevole per la deriva.
Da alcune osservazioni sulle IOM risulta che la superficie della deriva va mediamente da un minimo di 2,3 a un max di circa 3 dm2.
Un classe M, pur avendo maggior momento raddrizzante e più superficie velica in media non ha molta più superficie: diciamo da 2,8 a 3,5 circa. Sugli M ho meno dati e le tipologie di barche, a differenza del quasi monotipo IOM, possono essere anche molto diverse per dislocamento e piani velici.

Inoltre, mentre nelle IOM la lunghezza della deriva è quasi uno standard, nei classe M il pescaggio max è molto maggiore e quindi si è più liberi di gestire le forme.
E’ infatti da tenere in considerazione, nel rendimento idro/aerodinamico, il fattore “allungamento” che è il rapporto tra la lunghezza e la larghezza media: al suo aumentare, aumenta anche il rendimento.
Nel momento in cui scegliamo una certa superficie e abbiamo un pescaggio imposto (tipo IOM) non abbiamo molte scelta: a superficie data corrisponderà un certo allungamento.

Se invece possiamo giocare di più sul pescaggio (classe M) una deriva stretta e lunga dovrebbe funzionare meglio (a pari superficie) di una larga e corta.
Però, al ridursi della larghezza (corda), come abbiamo visto nel mio primo post, si riduce anche il numero di Re.
A un numero di Re basso scendono i rendimenti e quindi può essere che quello che guadagniamo da una parte lo buttiamo via dall’altra, alle volte anche con gli interessi.
Da osservazioni fatte, sui nostri modelli scendere sotto corde medie di 35-40 mm genera molto spesso problemi a causa del basso RE a meno di usare profili particolari, non volere CP elevati e “incrociare le dita”.

Questo è il motivo fondamentale per cui se noi copiassimo ad esempio una IACC e ne realizzassimo le appendici in scala 1 a 10 o 1 a 20 andremmo incontro solo a guai: le nostre piccole appendici lavorano con rendimenti bassi a causa del basso Re e con un rapporto sfavorevole tra momento sbandante e raddrizzante.

Quindi, parlando di forme di derive, si può pensare che per motivi sia strutturali sia idrodinamici siano meglio fare una deriva rastremata, con più corda verso lo scafo e meno verso il bulbo.
Il suo centro di portanza si avvicinerà al galleggiamento riducendo il momento sbandante (il cui braccio è approssimabile come distanza tra Centro velico e Centro Deriva).
Però nel contempo la corda “minore” della deriva funzionerà un po’ peggio e quindi… forse meglio non esagerare e scendere sotto ai 40 mm o al 50-60% della corda alla radice.

Saluti, alla prox

[renderman]

Mai pensato di realizzarne una con profilo variabile?

[claudio v]

Originalmente inviato da renderman

Mai pensato di realizzarne una con profilo variabile?

Cosa intendi per variabile: diverso da radice a estremità o a forma variabile (tipo trim tab)?

[claudio v]

Originalmente inviato da luca71-5

Personalmente dico che mi piace , ben dimensionata .... come soluzione di testa farei il 1° disegno .

Sambra che tu abbia scelto la tipologia Widget per la deriva , farai altrettanto per il timone ?

ciao

Concordo con Luca per le forme in acqua. Per la parte nello scafo la farei invece trapezia solo avere una scassa e una deriva più semplici da costruire e per ridurre il peso della deriva e della scassa dentro lo scafo.

Facendo una scassa trapezia in vista laterale e rettangolare in pianta si tratta solo di inserire la lama di deriva e "spessorare" attorno al profilo per bloccare l'incastro.
Eventuali problemi e disallineamenti si possono correggere e magari montare altre derive diverse / cambiarne la posizione risulta più facile.