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Dimensioni
e forma del bulbo (zavorra) Le seguenti sono alcune
considerazioni che ho fatto negli anni, riguardo alla
forma dei bulbi di zavorra
della deriva. Il bulbo sull’originale TS2 (N.d.t.
TS2: classe un metro Australiana di successo), fu acquistato da un
modellista locale che lo ha fatto in accordo alla forma “Gopher Gold”. Il
bulbo era di lunghezza pari a quella del vecchio Red Wine (N.d.t
modello classe IO M di Bantock di qualche anno fa) sebbene molto
differente nella sezione trasversale (circa 45 mm diametro massimo).Quando
Craig Smith (noto skipper R/C) fece i propri
bulbi per la produzione dei TS2 io volli un bulbo più sottile e più lungo
solo perché non mi piacevano esteticamente le sezioni alari spesse e tozze.
Il bulbo del TS2 divenne quindi circa lungo 300 mm e con diametro massimo di
41 mm con un rapporto spessore/corda di 13.67%, in accordo con un profilo NACA
a quattro cifre. Provando il modello equipaggiato con questo bulbo con altri
sei TS2 molto competitivi, si evidenziò che con vento a 10 nodi la barca con
il nuovo bulbo era più veloce di 4-6 lunghezze sul lato di poppa. Le altre
barche furono convertite al nuovo bulbo nel giro di poche settimane e
l’equilibrio fu di nuovo ristabilito. La scelta del nuovo bulbo era stata
fatta senza tenere conto di nessun criterio scientifico. Feci quindi altre forme di bulbo nel
corso del 1995 e trovai che il miglior risultato era un bulbo lungo 360 mm con
un diametro di 36.4 mm come compromesso tra l’aumento della superficie
bagnata e la riduzione della resistenza di forma. (N.d.t.
a parità di volume, e quindi di peso, la forma che minimizza la superficie
bagnata è una sfera, che però ha una grossa resistenza di forma
all’avanzamento. Allungando la sfera lungo il diametro parallelo al moto e
facendola diventare a forma di fuso, aumenta la superficie bagnata e quindi la
resistenza d’attrito ma diminuisce quella di forma. Ovviamente esiste un
compromesso) Questo risultato è stato raggiunto utilizzando i dati
ricavati da prove su galleria del vento del gruppo di Micheal Selig al UIUC ed
adimesionalizzando i dati di resistenza al moto basati sul volume del bulbo
piuttosto che sull’area in pianta dei profili, come si fa solitamente nei
test in galleria del vento. Questo approccio mi consentì di valutare diverse
forme ai numeri di Reynolds tipici
dei modelli. (N.d.t. i parametri del moto di un
modello sono normalmente caratterizzati da numeri di Reynolds molto bassi,
tipici del moto laminare) Non ho poi utilizzato questo tipo di bulbo
sul TS2 per i successivi tre anni, perché non volevo avere un vantaggio sui
TS2 appena modificati non ostante avessi già pronta una fusione con le
dimensioni ottimali . Questa forma, lunga e sottile, sembra
in controtendenza rispetto alle barche reali. Perché? La ragione risiede
proprio nei differenti numeri di Reynolds con i quali hanno a che fare i
modelli a differenza degli yacht reali. Con i nostri numeri di Reynolds
noi modellisti abbiamo sempre il pericolo di separazione delle strato
limite laminare (il formarsi di bolle di separazione o completa separazione)
dalla superficie delle nostre derive e dei bulbi, con il risultato di avere un
aumento di resistenza di forma. Le sezioni spesse sono molto sensibili a ciò
come lo sono le tipiche sezioni da flusso laminare viste sugli alianti e sugli
yacht in scala piena. Esempio: la sezione, che penso sia la
migliore per un IO M, se adottata per una deriva di una barca di 40 piedi (12
m), genererebbe il 32% in più di resistenza all’avanzamento rispetto ad un
bulbo di forma Eppler E520. (questo per un 40 piedi che ho disegnato per un
vento di 7.5 nodi). Ma visto che il bulbo rappresenta solo una frazione della
resistenza totale di scafo, questo 32% contribuisce ad una variazione della
resistenza totale dello scafo di solamente 0,6%, che comunque è pur sempre
significativa nelle regate. Comparando analogamente un bulbo di un modello IO
M alla velocità di 1 nodo si trova che un bulbo lungo e sottile produrrebbe
un 41% di resistenza in meno che un equivalente di forma E 520.
(questi dati di resistenza all’avanzamento sono stati ottenuti usando
il programma di Mark Drela X-foil al numero di Reynolds corrispondente. Riguardo invece all’influenza del
momento di inerzia sulle prestazioni della barca, un bulbo lungo e sottile
aumenta il momento di inerzia longitudinale della barca (di beccheggio), e in
misura molto ridotta anche il momento di inerzia trasversale (di rollio). (N.d.t.
il momento di inerzia è la
caratteristica di un solido che rappresenta la resistenza alla rotazione,
ovvero la capacità di immagazzinare energia. Si pensi ad esempio ad un volano
che richiede energia per essere messo in rotazione, e analogamente restituisce
energia se si tenta di rallentarlo) Negli yacht reali è dimostrato che
la riduzione del momento di inerzia longitudinale generalmente si traduce in
un aumento significativo della velocità attraverso le onde. La prua si
immerge meno nell’avvicinamento all’onda e la poppa frena meno quando
l’onda lascia lo scafo. Ci sono poche occasioni in cui l’aumento del
momento di inerzia si traduce in un vantaggio, questo accade solo con piccole
onde rispetto all’intensità del vento, esempio nel momento in cui il vento
sta crescendo da una situazione di calma. Alcuni regatanti di Dinghy fanno
spostare il prodiere verso prua ed il timoniere verso poppa per sfruttare
questo fenomeno in certe condizioni di vento. Queste condizioni però durano
molto poco, secondo la mia esperienza solamente per un lato, e gli stessi
equipaggi ritornano rapidamente al centro barca come si alza il mare. Il mio punto di vista personale è
che l’aumento del momento di inerzia longitudinale di un bulbo lungo e
sottile è più che compensato dalla riduzione della resistenza di un modello
IO M sulle prestazioni, visto che l’aumento di momento di inerzia del solo
bulbo contribuisce minimamente al momento
di inerzia dell’intero scafo. (N.d.t.
si potrebbe concludere che nei nostri laghetti dove non esiste onda o
quasi, il momento di inerzia longitudinale abbia poca importanza, mentre la
resistenza di scafo, vista anche l’intensità del vento, sia fondamentale,
quindi ben vengano i bulbi lunghi e sottili. Ovviamente esiste un limite, come
riportato nel testo, aumentando a sproposito l’allungamento del bulbo
aumenta la superficie bagnata e questo vanifica la benefica diminuzione della
resistenza di forma)
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