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Eliche: spieghiamo il passo

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Elica in carbonio
Elica in carbonio

Il passo di una vite rappresenta la profondità della penetrazione che la vite accresce ad ogni giro: ma le viti sono fatte per il legno o per i metalli. Se una vite ha un passo di 2 mm ad ogni giro penetra per 2 mm e ci vogliono due giri per farla penetrare di 4 mm: certo, possiamo prendere una vite con passo 4 mm e ci basterà un solo giro per ottenere la stessa penetrazione. Ma per far fare un giro ad una vite a passo 4 occorre una forza molto più grande, così grande che talvolta diventa impossibile esercitarla.

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Abbiamo tentato di illustrare nella figura come funziona in effetti una vite: se dobbiamo far rotolare un corpo su un piano inclinato, che è capace di assorbire e neutralizzare solo le forze S che sono perpendicolari alla sua superficie, quando il piano è molto inclinato per far salire ad una certa altezza il corpo dobbiamo esercitare una forza F molto grande. Se vogliamo fare meno sforzo dobbiamo disporre di un piano meno inclinato, come si vede a destra, e la salita allo stesso livello sarà molto più agevole, con lo svantaggio che il percorso di salita si allunga di molto,  quindi con il risultato che la velocità per arrivare al culmine sarà di molto più lenta.

Passo dell'elica e piano inclinato
Passo dell'elica e piano inclinato

Con l’elica le cose funzionano più o meno allo stesso modo: però, se da una parte è vero che, con una forte inclinazione delle pale e con una forza maggiore (leggi “coppia”) disponibile, l’avanzamento ad ogni giro (e quindi la velocità) diventa più importante, dall’altra parte non ci stiamo muovendo in un solido ma in un fluido, dove possono innescarsi altri fenomeni talvolta prevalenti.

In altre parole l’avanzamento della barca ad ogni giro dell’elica dipende oltre che dal peso e dal tipo della barca, dalla potenza del motore e dalla coppia che il motore riesce a produrre ai bassi regimi. Perché la potenza è il prodotto della coppia per il numero di giri: se il numero di giri non riesce ad aumentare perché l’elica fa troppa resistenza si genereranno condizioni di inefficienza che possono portare ad una accelerazione insufficiente, ad uno spegnimento del motore, ad ingolfamento; se invece si usa una potenza esuberante capace comunque di far girare un’elica molto resistente, si possono provocare perdite di aderenza e locali condizioni di acqua “frullata” senza nessuna spinta.

La cultura dell’elica non è sviluppata, perché il progetto dovrebbe tenere conto di molti parametri. Succede così che i fabbricanti di motori fuoribordo forniscano un’elica standard basata sulle condizioni medie di utilizzo e sul peso ipotetico delle imbarcazioni su cui i motori vengono generalmente installati. E succede anche che all’utente non sia consentito di fare una sperimentazione provando varie eliche che dovrebbe ordinare e comprare senza poi utilizzarle.

Una regola generale, empirica e molto approssimata, impone la osservazione del comportamento del motore.

Con una imbarcazione leggera, quando il motore sale rapidamente di giri e resta al massimo regime facilmente e senza incrementare la velocità, può voler dire che il passo può essere accresciuto e che un’elica più “dura” sarebbe tollerata dal motore e consentirebbe una andatura più efficace.

Se invece la imbarcazione è pesante ed il motore non ce la fa a prendere potenza ed a spingerla efficacemente, bisogna pensare ad un’elica più “leggera”, con un passo più piccolo. I piccoli motori ausiliari per le barche a vela o per barche plananti sono una eccellente riserva sempreché si consideri che il passo della loro elica non deve essere quello progettato per le andature plananti di piccoli scafi, ma deve essere dimensionato per una piccola velocità, sicuramente dislocante, e per una forte spinta.

Ricordate infine che una situazione critica nell’uso della imbarcazione con un’elica non adatta può provocare consumi che sarà ingiusto attribuire al motore.

Alfredo Gennaro

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