Portanza di un'ala in acqua: America Cup AC75

[fabiovitti]

Il mio consiglio è di considerare solo il profilo alare.
Il movimento degli alettoni serve a disturbare la condizione di equilibrio per volerla cambiare.
Pertanto se vuoi calcolare portane a varie velocità considera solo l'ala e la sua incidenza.
La portanza generalmente si applica sul centro di pressione che modellisticamente parlando è ad 1/4 della corda alare partendo dal bordo di entrata.
Il centro di pressione varia al variare dell'incidenza ma se cominci a considerare tutte queste cose non ne esci più.
Io mi concentrerei sulla velocità di decollo che voglio ottenere e sulla stabilità di un assetto di equilibrio

[fabiovitti]

Per curiosità che mestiere fai?

[Ehstìkatzi]

Originalmente inviato da marcofa

Considerazioni:
angolo d'attacco 3° e velocità 4 Knot abbiamo portanza di 40N per foil quindi 80N con due foil immersi: siamo vicini al decollo: con una piccola azione sugli alettoni possiamo raggiungere facilmente 55*2N = 110N di portanza totale che produce il decollo (presumibilmente a più di 6Knot del primo calcolo che aveva 6° di incidenza e non 3°, ma come ha influito l'alettone?). Domanda: quale sarà questa velocità?
Ora dobbiamo attendere che l'aumento di velocità permetta di avere 110N su un solo foil per poterne alzare uno. Bisognerà diminuire alettone progressivamente per non decollare e ridare immediatamente alettone al momento del sollevamento del foil per non ammarare. Tutto questo dovrebbe essere gestito dal mio codice Arduino basato sul sonar di livello. Se Arduino non ce la facesse dovrà essere fatto in manuale tramite radiocomando.
Ipotizzando una velocità massima raggiungibile di 20Knot bisognerà avere la possibilità di ridurre alettoni al crescere della velocità in maniera adeguata (l'angolo d'attacco dell'ala è fisso a 3° quindi probabilmente bisognerà andare in negativo con l'alettone.
Domanda: quale portanza ci sarebbe con 3° di attacco e 20Knot di velocità con un solo foil? Quanto alettone negativo dovremo dare per mantenere la portanza intorno a 110N e non decollare?
Forse dovremmo impostare l'ala a 0 incidenza e lavorare solo con l'alettone. Domanda: quale portanza a 0 incidenza e 20Knot di velocità?
Per inciso: cosa è il grafico Cd a destra? la resistenza?
Domanda: come influisce l'alettone sull'angolo di attacco? Come si comporta un'ala simmetrica ad incidenza 0 al variare dell'angolo dell'alettone? Dove si scarica la portanza? Sulla superficie di tutta l'ala? Solo sull'alettone?

Non ho ancora ben capito cosa intendi 'per ala e alettone. Per gli aerei l'alettone è una superficie sul bordo d'uscita dell'ala che può ruotare verso l'alto e verso il basso modificando in tal modo asimmetricamente la portanza delle semiali e quindi producendo un momento di rollio. Credo che tu intenda invece parlare di una superficie sempre sul B.U. e a questo completamente estesa che serve o modificare la curvatura del profilo in modo da aumentare o diminuire la portanza pur mantenendo l'angolo di attacco dell'intero profilo costante.E' quello che fa l'alettone, ma in questo caso si pensa ad un movimento simmetrico delle 2 semiali. In questo modo la dizione convenzionale è flap. Per sapere come cambia il Cp è necessario sapere il punto di cerniera della parte mobile , detto questo bisogna calcolare le polari per un numero discreto, 1 grado o mezzo grado di rotazione del flap, e vedere i Cp corrispondenti. Tieni presente che oltre che cambiare il Cp il flap modifica anche il Cr o, come indicato nell'immagine precedente con notazione inglese Cd ( drag ). Il Cp è indicato con Cl ( lift ) E quindi aumento di portanza sì, ma anche di resistenza il che, ovviamente, riduce la velocità.

[marcofa]

Ala intendo la parte fissa
Alettone = Flap parte mobile

Se totale 70 mm allora 50 mm fisso e 20 mm mobile
Se totale 85 mm allora 50 mm fisso e 35 mm mobile

Quale scegliere delle due soluzioni?

[marcofa]

Originalmente inviato da fabiovitti

Per curiosità che mestiere fai?

Sono un ex imprenditore ingegnere meccanico in pensione da 15 anni
Sono bravo in meccanica pura ma nulla in aerodinamica o idrodinamica

[marcofa]

Originalmente inviato da fabiovitti

Il mio consiglio è di considerare solo il profilo alare.
Il movimento degli alettoni serve a disturbare la condizione di equilibrio per volerla cambiare.
Pertanto se vuoi calcolare portane a varie velocità considera solo l'ala e la sua incidenza.
La portanza generalmente si applica sul centro di pressione che modellisticamente parlando è ad 1/4 della corda alare partendo dal bordo di entrata.
Il centro di pressione varia al variare dell'incidenza ma se cominci a considerare tutte queste cose non ne esci più.
Io mi concentrerei sulla velocità di decollo che voglio ottenere e sulla stabilità di un assetto di equilibrio

Avevo pensato anche di adottare un'ala senza flap da far ruotare integralmente per cambiare l'incidenza.
Sarebbe una semplificazione meccanica notevole, ma vi sono due controindicazioni
1) la sensibilità di regolazione automatica dei servocomandi è molto ridotta, grande variazione di portanza per piccoli gradi di rotazione e quindi cattiva precisione
2) carichi e momenti elevati per i servocomandi utilizzabili che non possono essere dei carri armati

[Ehstìkatzi]

Originalmente inviato da marcofa

Avevo pensato anche di adottare un'ala senza flap da far ruotare integralmente per cambiare l'incidenza.
Sarebbe una semplificazione meccanica notevole, ma vi sono due controindicazioni
1) la sensibilità di regolazione automatica dei servocomandi è molto ridotta, grande variazione di portanza per piccoli gradi di rotazione e quindi cattiva precisione
2) carichi e momenti elevati per i servocomandi utilizzabili che non possono essere dei carri armati

Hai calcolato la coppia necessaria ? Con quali dati ? Ci sono servocomandi per aeromodellismo con coppie di 50 kg*cm.

P.S.
sono anch'io ingegnere meccanico, o meglio ero dato il rincoglionimento attuale, dalla laurea sono passati 52 anni.

[Ehstìkatzi]

Questi i grafici per il profilo scelto di corda 70 mm e flap 20.
Inclinazione di 2 gradi

Nota come il Coefficiente di momento aumenti in valore assoluto.
Il Cm serve a calcolare il momento generato dal flusso considerato applicato al 25% della corda.
La formula per la determinazione è la stessa usata per portanza e resistenza .

[marcofa]

In quanto a rincoglionimento non mi batti, io sono un 68ino classe '46.
Riguardo ai servi devo alloggiarli nel tamburo di rotazione che vedi nelle foto postate.
Il massimo che ho trovato, per non trasformare il tamburo (già diam 60mm) in una botte da vino ha 18 Kgcm ; ma soprattutto è la sensibilità e precisione necessaria che boccia l'ala integrale

[sub53]

Originalmente inviato da marcofa

Avevo pensato anche di adottare un'ala senza flap da far ruotare integralmente per cambiare l'incidenza.
Sarebbe una semplificazione meccanica notevole, ma vi sono due controindicazioni
1) la sensibilità di regolazione automatica dei servocomandi è molto ridotta, grande variazione di portanza per piccoli gradi di rotazione e quindi cattiva precisione
2) carichi e momenti elevati per i servocomandi utilizzabili che non possono essere dei carri armati

Progetto affascinante che seguo con molto interesse !
Mi permetto, umilmente, di suggerirti una soluzione per il servo: se metti una riduzione sul movimento del servo (es.: 1:10 ) praticamente 100° del servo diventano 10° e, ovviamente, ottieni più precisione e più coppia ma meno velocità e movimento.
Ho utizzato questa soluzione per un mio progetto e funzionava alla grande.