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Lo scafo con carena a geometria variabile - quarta parte

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Lo scafo con carena a geometria variable - quarta parte
Lo scafo con carena a geometria variable - quarta parte

In questa ultima parte dell’articolo proseguiamo con il progetto di questa nuova carena. Dopo aver calcolato la potenza della carena inferiore, con la velocità compresa tra 0 e 60 nodi, proseguii con il calcolo della resistenza e potenza motore della carena totale, assimilandola a una carena con larghezza allo spigolo \( B_{C1} \), quella della carena superiore (Figura  1), e angolo di rialzo \(\beta\) del fondo calcolato in funzione dell’influenza del fondo delle due carene con i loro rispettivi angoli di rialzo \(β_1 \) e \(β_2\) (Figura 8), in un campo di velocità compreso tra 0 e 60 nodi, come evidenziato dal grafico in Figura 11.

Figura 1: sezione trasversale del fondo
Figura 1: sezione trasversale del fondo
 

Per trovare la potenza dell’apparato motore in mare calmo e in assenza di vento occorre conoscere il rendimento propulsivo totale. Infatti \(P_A = P_E \cdot \eta_P\)

dove

PA = potenza dell'apparato motore;

PE = potenza effettiva;

ηP = rendimento propulsivo totale;

Figura 8: sezione trasversale del fondo
Figura 8: sezione trasversale del fondo
 

Il rendimento propulsivo totale è determinato dalla somma di diversi rendimenti, infatti \(\eta_P = \eta_H \cdot \eta_0 \cdot \eta_R \cdot \eta_M\)

dove

ηP = rendimento propulsivo totale;

ηH = rendimento di carena;

η0 = rendimento dell'elica isolata;

ηR = rendimento rotativo relativo;

ηM = rendimento meccanico;

Figura 11: curve caratteristiche della carena totale
Figura 11: curve caratteristiche della carena totale
 

Il rendimento di carena è dato dal rapporto tra l’efficienza di risucchio e il fattore di scia, infatti \(\eta_H = {{(1-t) \over (1-w)}}\)

dove

(1 - t)  = R / T = rapporto fra la resistenza R della carena a rimorchio e la spinta T che si ha sull’asse dell’elica in autopropulsione ed è definito come “l’efficienza di risucchio”;

(1 - w) = VA / V dove VA  è la velocità d’avanzo che si ha per l’elica isolata allo stesso numero di giri ed allo stesso valore di spinta T e V è la velocità della carena nelle prove di rimorchio e di autopropulsione ed è definito come “il fattore di scia”;

R = resistenza di rimorchio = RR  + RF  + RAPP  ;

V = velocità d'avanzo;

V = velocità dello scafo;

T = spinta dell'elica.;

Figura 12: potenza motore PA della carena inferiore e totale
Figura 12: potenza motore PA della carena inferiore e totale
 

Nel grafico in Figura 12 è riportata la potenza motore  \(P_A\)  per la carena inferiore e per quella totale, utilizzando le potenze effettive \( P_E \), presenti nelle Figure 10 e 11. La Figura 13 rappresenta la curva della potenza motore \( P_A \) della carena risultante, ricavata tenendo presenti i seguenti punti:

- nel campo di velocità tra 0 nodi e 30 nodi si sarebbe sovrapposta perfettamente alle curve in Figura 12;

- nel campo di velocità dai 45 nodi (velocità alla quale la carena superiore si sarebbe dovuta sicuramente staccare dall’acqua) ai 60 nodi si sarebbe sovrapposta perfettamente alla curva della carena inferiore della Figura 12;

- nel campo di velocità dai 30 nodi ai 45 nodi avrebbe mantenuto un andamento quasi intermedio tra le due curve della Figura 12, facendo una seconda leggera gobba come se fosse stata una seconda planata.

Figura 13: curva finale della potenza apparato motore
Figura 13: curva finale della potenza apparato motore
 

Poiché l’imbarcazione avrebbe avuto due motori MTU da 1640 CV, si sarebbe dovuta raggiungere una velocità di 55 nodi.

La curva della potenza motrice ottenuta in seguito alle successive prove in VASCA NAVALE con il modello (Foto 1 e 2), come riportato in Figura 14, confermarono la curva della potenza riportata in Figura 13, come si può constatare mettendo a confronto i due andamenti appena menzionati. Si poté verificare, inoltre, che alla velocità di 42 nodi la carena superiore non veniva più bagnata dall’acqua. Ulteriore conferma del vantaggio di una simile carena, alla velocità di 55 nodi, è una riduzione della potenza motore \( P_A \) del 14% circa, come è evidente dalla Figura 12.

Figura 14: confronto tra la curva PA calcolata e quella della prova in vasca navale
Figura 14: confronto tra la curva PA calcolata e quella della prova in vasca navale
 

Tutto quanto detto fu altresì confermato dalle prove in mare del M/Y realizzato, dove, nelle stesse condizioni di carico, si raggiunse una velocità massima di 54,7 nodi e velocità basse di planata e di crociera.

Penso che non ci sia niente di più bello e stimolante che far prendere vita e realizzare le proprie idee!

Angelo Sinisi

 

[Allegati]

  • Lo scafo con Carena a Geometria Variabile - legenda