VASCA NAVALE "fai da te", forse

[giorgio7]

Ai colleghi di hobby che come me hanno il gusto di progettare e costruire le proprie barche, propongo il racconto di questa esperienza per condividerla e averne ,se possibile ,opinioni, idee, suggerimenti,critiche costruttive ecc…
L’estate scorsa costruii una vasca ,feci qualche prova, senza fare misure,poi dovetti smontare il tutto; poco tempo fa ho utilizzato alcune indicazioni tratte da quelle prove in una discussione ma i due Claudi, V e D, mi fecero capire , con garbo , che sbagliavo e avevano ragione.Allora ho ripreso il lavoro per mettere a punto lo strumento e capire gli errori; per farvi seguire meglio il discorso ecco lo schema utilizzato e alcune foto :

Progetto all’insegna dell’economia ( meno di 50 euro ) ma le 11 staffe ad U in angolare o piatto di ferro me le sono tagliate e saldate ,pareti in compensato marino ( 2 fogli di “brasiliano” 24 euro ), la vasca impermeabile in naylon da ferramenta poggia direttamente sul pavimento.



A mio parere uno strumento così ha senso solo se ti consente di fare delle misure attendibili
della resistenza all’avanzamento nel range di velocità di ns. interesse diciamo tra 0 e i
2 m/sec ( circa 3 nodi ): allora sì che si potrebbero fare confronti tra i vari disegni di carene
modifiche e ottimizzazioni con facilità. Basterebbero dei manichini in poliuretano espanso
( cosa che già faccio ma solo per prove statiche ) e con poco lavoro si passerebbe dal disegno
all’acqua.Per la misura della resistenza l’ho risolto così :





Con rapporto di leva di 4 a 1 e una buona bilancia (precisione 1 gr ) siamo a posto.
Allora perché tutti quei condizionali : il nocciolo del problema è la turbolenza dell’acqua. Nelle due foto che seguono la velocità è di poco sotto i 2 m/sec, sembra un torrente di montagna, ma già a 0,5 m/sec la trazione sulla bilancia comincia ad oscillare tanto da rendere impossibile una misura attendibile




A questo punto a meno di vostre idee geniali, in cui spero, vedo solo 3 possibilità :
1) – rassegnarsi ad uno strumento solo per basse velocità , per quel che può dare
2) – provare a raddoppiare la lunghezza dei canali contando sullo smorzamento naturale
3) – come nelle vere vasche navali tenere ferma l’acqua e far correre un carrello che tira
il modello , fase di accelerazione controllata e poi fase di moto uniforme per le misure
molto più complicato costoso ed ingombrante.
Claudio D ha avuto probabilmente una buona idea: suddividere la potenza su più eliche, magari
di fuoribordo elettrici tutto da verificare, io non li ho.
Concludo con un’affermazione : più lavoro sugli scafi e più penso che una barca competitiva lo
deve molto di più alle vele che al resto, nel senso che un ottimo scafo con vele scadenti fa una barca scadente mentre uno scafo mediocre con ottime vele può dare delle soddisfazioni. Con ciò spero di non innescare una polemica infuocata di cui non abbiamo bisogno!
Probabilmente ho abusato della vs. pazienza, mi scuso e grazie a chi vorrà intervenire

[francescob]

Ciao....
Io so come si progetta una galleria del vento...una vasca navale è piu' o meno identica....ti dico secondo me dove sono gli errori....

Si vedono subito questi errori:
A) Il modello è troppo vicino ai bordi della vasca...se non si puo' allargare quel punto devi fare una correzione dei risultati considerando quello che in gergo tecnico è detto "bloccaggio"...per tua fortuna ci sono delle formule correttive.

Nelle zone angolari si devono mettere preferibilmente delle alettature curve che guidino il flusso d'acqua...sono gli spigoli che fanno turbolenza.

C) Cosa ben piu' importante...non ci sono gli attenuatori di turbolenza....queste sono delle reti (reti tipo le zanzariere) a monte del modello...il perchè di questo risiede nel fatto che le reti (nella galleria che ho usato io ce ne sono 3 in cascata separate da 20 cm l'una dall'altra) rompono i vortici diminuendone le dimensioni e facendo si che il piu' piccolo che trovi è pari alla dimensione della maglia....

Le soluzioni potrebbero essere:
- Mettere gli attenuatori di turbolenza (vendono in ferramenta delle belle reti metalliche tipo zanzariera...non puoi sfruttare l'attenuamento naturale in quanto di fatto non esiste....la turbolenza dovuta ai bordi tende ad aumentare sempre piu' lungo il canale.
-Tagliare dei tubi da idraulica (quelli arancioni e fare le guide angolari)
-Personalmente stringerei il canale di accesso dell'acqua sul motore allargando quello dove c'è il modello...al limite farlo largo come l'elica...
Così tendi ad eliminare il problema A e migliorare il C
-Tirerei il modello un po' più a monte su allontanandolo dall'angolare...

Al dilà di tutto....ottima inventiva....

Ciao
Francesco

[giorgio7]

Ciao Francescob,ottimo è proprio il tipo d’intervento che speravo di susci
tare, ricco, costruttivo, competente. Veniamo ai punti sollevati :

A -) Larghezza del canale ( se non fossi a letto con l’influenza ,almeno
una volta ci si andava con l’asiatica!, sarei già lì a modificare ) posso
guadagnare circa il 50% anche se poi avrò qualche difficoltà in più
per la Q d’acqua da movimentare a parità di velocità. Posso sempre
giocare anche sulla profondità però.
B -) Deflettori del flusso. Questi ci sono si vedono nello schema e nella prima
foto in alto a dx la parete verde di fondo in policarbonato ha forma semi
circolare, inoltre quella forma a pera ( ultima foto a dx ) sempre in policarbonato
è frutto di molte prove ed ha migliorato parecchio prima c’erano vortici in
grado di risucchiarsi un tappo di sughero. Secondo te i deflettori d’angolo
possono essere utili anche a valle del modello ?
C -) Filtri rompi vortice. Bellissimo e logico, non ci avrei mai pensato; ho detto a mia
moglie, che andava in città, di comprare 2 tipi diversi di rete da zanzariere
mi ha guardato come solo le donne sanno fare in certe occasioni !
Quelli che hai visto tu erano per acqua o aria ?
Concludo , grazie ancora per le idee e per la tempestività dell’intervento
ma toglimi una curiosità quale mestiere fai che alle 9 e 30 ti consente di
essere in rete e sul forum ? Bellissimo . Ciao a risentirci , si fa per dire.

[francescob]

Ciao...allora...
A) Tanto di acqua ne muovi sempre quella che gestisce l'elica...sulle gallerie il ventilatore è largo come il tubo.
I deflettori non sono solo sui bordi ma vanno in pratica messi come lame su tutta la larghezza del condotto....
Comunque sia vanno sia a monte sia a valle del modello..su tutti gli angoli...
La forma a "pera" è scomoda...ti consiglio davvero di tagliare dei tubi...migliorano di molto le cose accompagnando il percorso del fluido.
C)Sulla galleria che ho usato io le "zanzariere" erano di due tipi....
rete-alveolare-rete-rete
In pratica la prima rete rompe i vortici, la seconda (alveolare) che non troverai a basso prezzo - quindi non la mettere - allinea i vortici e la terza e la quarta li rompe ancora di più.
Ti giuro sono identici alle zanzariere metalliche....poiu non imoorta se per aria o acqua...tanto alla fine sono comunque fluidi....quella che ho io a casa da ferramenta è in acciaio...
D) Pensavo ancora...a valle del motore metti dei raddrizzatori di flusso...in pratica delle paratie verticali che evitano il movimento di Swirl che produce l'elica...
E)Cerca di allontanare un po' il modello dall'angolo finale della vasca e allargare un po' la camera di prova.

Ti descrivo come è fatta una galleria:
-Motore...con elica grande come il diametro del tubo.
-Condotto divergente che rallenta il flusso
-2 Angolari con guide
-Filtri anti-turbolenza
-Camera di calma (è in pratica una zona con poca turbolenza)
-Condotto convergente che accelera il flusso
-Camera di prova
-Divergente a basso angolo...lunghissimo
-2 angolari con guide

I Convergenti e divergenti però non si possono fare ad occhio...allora modifica solo le larghezze e metti i filtri.

Magari lavorassi....sono laureando.....le foto che ti allego (per capirci qualcosa) sono in pratica delle ricostruzioni 3D della galleria che ho usato per il laboratorio e per la tesi...spero ti possano essere utili.

Ciao
Francesco

[claudioD]

Ciao giorgio7,
complimenti sinceri, ti invidio, ah se potessi !
dopo le varie intemperanze di un paio di ...... sul forum, avevo deciso di andarmene, ma i molti messaggi di simpatia ricevuti mi hanno fatto cambiare idea e ritorno con piacere su un soggetto spesso discusso nei "saloni buoni" , ma mai concretizzato : La vasca .

Sono d’accordo con quanto detto da FrancescoB su questi punti :
- Il canale barca deve essere più largo almeno 3 volte il baglio massimo
- i ritorni centrali o mezzaria, devono essere guidati, ma vedo che l'hai fatto almeno su una separazione.
- I bordi esterni, anche loro devono essere arrotondati per convogliare meglio il flusso.

Non so niente sull’ uso delle reti, ma penso che si possa anche metterre delle lame verticali parallele , vedi alluminio da 2 o 3 mm con bordo arrotondato come una deriva, distanti i fra di loro, vedi 10cm, lunghe almeno 30 - 40cm. "Un blocco" di paratie di questo tipo potrebbe essere usato più volte ad una distanza da verificare ( diciamo tra 1 e 2 metri).
Se poi le reti sono cosi' efficienti anche per una viscosità e densità che é 800 volte superiore a quella delll'aria, allora non ho detto niente.
C'é anche il nido d'ape, con dimensioni variabili, ma é molto costoso .



La bilancia per me é troppo sensible non c'é nessun effetto ammortizzatore o filtro che ti dia un valore medio, che in fine é quello che si vorrebbe leggere.
C'era in commercio un "Knot meter" che usava lo stesso pricipio, io l'ho usato sul Dragone. Era capace di una precisione vicina al 1%, cosi' dicevano.

Ti avevo proposto di usare una molla pre compressa capace di sopportare la forza di traino. forse molto inferiore 0.50 kg. Alla molla, che dovrebbe essere a pelo d’acqua, gli fissi un filo da pesca che si collega allo scafo in un punto vicino alla linea di galleggiamento.
In questo caso si misura l'allungamento in mm della molla, per cui una molla piccola si allungherà più di una grossa e permetterà una misura più facile e dettagliata.
L'idea del bilancino che hai usato potrebbe essere modificata con una molla e trasformato come un ago da bilancia, (faro' un disegnino).

La cocca, oppurtamente zavorrata, si potrebbe inclinare, per esempio, a 30 gradi e se lo scafo fosse vuoto, si potrebbe caricare con acqua per far variare la linea di immersione e vedere gli effetti ‘in diretta’.

Questo insieme di instrumentazione (vasca) , serve comunque, a fare solo delle "misure relative’’, per cui, anche le eventuali turbolenze, se esistono, sono presenti per tutti i modelli e quindi gli errori, essendo comuni, si annullerebbero.

sulla base del tuo disegno ho modificato qualche cosa più per discuterne che altro.
Ti allego il disegnino che farebbe uso di quattro eliche, due spingenti e due tiranti.
Ciao
ClaudioD

[francescob]

L'assorbimento di turbolenza è identico....funziona sia con aria che con aqua perchè lo scopo della rete è solo ridurre le dimensioni dei vortici, le paratie andrebbero messe in verticale ed orizzontale e dovrebbero essere mooooolto fitte..cosa che ovviamente non è facile da realizzare.

Altre modifiche che mi sono venute in mente....ma prima devo dire qualcosa sull'idea di Claudio...
Fare un canale in quel modo ridistribuisce solo la spinta finale ma hai il problema che i due flussi d'acqua dovrebbero avere la stessa velocità...cosa che non è facile da realizzare, inoltre il punto di congiunzione anteriore produrrebbe un'onda che perturberebbe le misure, per non parlare delle eliche a monte del modello e subito a valle dello stesso....in pratica...il canale singolo è piu' efficiente....

Piu' che altro....da noi si usano bilance di misura (dinamometriche) che non sono ammortizzate (altrimenti stai misurando altro) e restituiscono la misura i millivolt.
Moltiplicando i millivolt per un fattore di scala si ottiene il peso con la precisione di 1/1000 di Newton.
In un modello in galleria di solito l'oscillazione delle misure è più o meno di un millivolt....riassumendo...ammortizzare fa male.

L'altra cosa che mi è venuta in mente.....
Lo scafo è in pratica tirato, e tra il punto di aggancio e quello attorno al quale avviene la rotazione (cioè il centrgo di gravità) c'è una certa distanza...
In pratica le tue misure non sono di una forza ma di un momento (ovvero forza per braccio)
Se vuoi misurare la forza ti devi inventare un supporto che si innesti nel punto preciso del centro di gravità o nel centro di galleggiamento dello scafo...se trovi qualche foto di prove in vasca navale vedrai che il modello raramente è tirato, ma invece è montato in modo che i supporti che lo trainano siano passanti per il centro di galleggiamento.

Ciao
Francesco

[claudioD]

FrancescoB
forse hai ragione sul fatto di usare una sola corsia, ed é anche vero che le paratie dovrebbero essere anche orrizzontali, ma la cosa diventa complicata. Credo che più semplice é meglio é , cosi altri potrebbero aver voglia di fare la stessa cosa nel loro giardino (se in famiglia sono
ok !!!)
Se tu dici che una rete va bene, ci devo credere.
Quello che pensavo della bilancia, e che la visualizzazione digitale non starà mai ferma e sarà difficile da leggere. Io preferirei un visualizzazione "analogica", perche hai la memoria visiva sulle variazioni.
Come dicevo il mio Speed meter era molto stabile ed era trainato con un filo di circa 3-4 metri dietro la barca. Faro' un disegnino per spiegare il principio.
In quanto al sistema di ancoraggio al centro di gravità dello scafo é ovvia comme soluizione, ma mi sembra che diventi una cosa un po complicata da fare, ma se ci sono delle idee pratiche, perché no.

Da non dimenticare, ma prende più spazio, che c'é sempre la possibilità di usare una corsia d'acqua come una corona circolare, dove l'acqua sta ferma, ma é la barca che si muove , trainata da una barra radiale messa in rotazione da un motorino elettrico che si trova al centro. Si tratta allora di stabilire le dimensioni dell'insieme.

Ciao
Claudio

[claudioD]

lo "speedo-metro" di cui parlavo basato su una molla pre-compressa

ClaudioD

[claudioD]

ecco il principio di cui parlavo a proposito dell'ago della bilancia



Se poi l'asta fosse incernierata al centro di gravità, sarebbe meglio teoricamente, ma bisognerà fare in modo che la barca resti al centro zenza deviazioni varie, e qui le cose si complicano, le quali a loro volta introducono delle frizioni, etc ..

ClaudioD

[rivetto]

Originalmente inviato da claudioD

dopo le varie intemperanze di un paio di ...... sul forum, avevo deciso di andarmene

Perchè non decidi di mettere concretamente in pratica queste buone idee? Non però per ciò che riguarda la fluidodinamica, vedo che non è il tuo forte.
Max