Portanza di un'ala in acqua: America Cup AC75

[marcofa]

Penso che sia inutile un grafico per alfa=3 poichè da come ho letto, l'aumento dell'angolo di incidenza di 1° porta all'incremento del Cp del 10%.
Nel grafico allegato ho riportato il Cp al variare del flap da -8° a +8° per un'ala con la parte fissa di incidenza 2°.
Per i punti cerchiati ho poi calcolato le velocità V110 a portanza 110N (peso barca 10 Kg)
La velocità di decollo con il flap a 10° è 2,8 m/s = 5.4 Knot
Aumentando Alfa a 3° la velocità scende a 2,75 m/s che è irrisorio.
Mi pare che forse Alfa=2° e flap 10° sia la soluzione migliore.
In fase di decollo vi sono due foil immersi e quindi la V110 scende a 2 m/s = 3,9 Knot = 7,2 Km/h. Mi pare un ottimo risultato.
Vorrei però sapere quanta perdita di velocità ci sarà a causa della resistenza dell'ala nel cui grafico non so interpretare i valori, ed anche sapere quanto può influire il bulbo Diam 40mm, il tutto per predire una velocità di decollo il più possibile reale.

[Ehstìkatzi]

Originalmente inviato da marcofa

Penso che sia inutile un grafico per alfa=3 poichè da come ho letto, l'aumento dell'angolo di incidenza di 1° porta all'incremento del Cp del 10%.
Nel grafico allegato ho riportato il Cp al variare del flap da -8° a +8° per un'ala con la parte fissa di incidenza 2°.
Per i punti cerchiati ho poi calcolato le velocità V110 a portanza 110N (peso barca 10 Kg)
La velocità di decollo con il flap a 10° è 2,8 m/s = 5.4 Knot
Aumentando Alfa a 3° la velocità scende a 2,75 m/s che è irrisorio.
Mi pare che forse Alfa=2° e flap 10° sia la soluzione migliore.
In fase di decollo vi sono due foil immersi e quindi la V110 scende a 2 m/s = 3,9 Knot = 7,2 Km/h. Mi pare un ottimo risultato.
Vorrei però sapere quanta perdita di velocità ci sarà a causa della resistenza dell'ala nel cui grafico non so interpretare i valori, ed anche sapere quanto può influire il bulbo Diam 40mm, il tutto per predire una velocità di decollo il più possibile reale.

Flap 10 non è stato calcolato per incapacità del programma.
Il grafico della resistenza si legge nello stesso modo di quello della portanza.
Per quanto riguarda le domande relative al bulbo non posso rispondere non avendo programmi in grado di valutare le resistenze dovute a corpi di forma cilindrica e alle relative interferenze che sono valutazioni complesse.

Tanto per darti un'idea di come sia complessa la cosa e quasi impossibile trovare dati di partenza adeguati allego un paio di immagini da un libro di aerodinamica per aerei.

[marcofa]

OK complicato.
Una valutazione a spanne sei in grado di ipotizzarla sulla fase di decollo?
Quanta velocità in più per bilanciare la resistenza? 1 Knot, 2 Knot?
Marco

[marcofa]

Ho detto una fesseria
La velocità di decollo è sempre la stessa, quello che aumenta è la potenza in più necessaria per raggiungere quella velocità, quindi più vento.
Vedremo in prova
Marco

[Clabe]

Originalmente inviato da marcofa

Ho detto una fesseria
La velocità di decollo è sempre la stessa, quello che aumenta è la potenza in più necessaria per raggiungere quella velocità, quindi più vento.
Vedremo in prova
Marco

Scusate se mi intrometto ma secondo me perdi di vista una cosa, il fatto che ti trovi davanti ad un sistema variabile che non si comporta in maniera lineare. Quando tu dai 1 grado di flap é vero che con quella velocitá in teoria non sollevi la barca ma quel poco che sollevi fa diminuire la parte immersa e di conseguenza diminuisce la resistenza dello scafo che accellera facendo aumentare la portanza. Per sollevare la barca secondo me bastano meno gradi di quelli che ipotizzi. Bisognerebbe anche provare a ragionare sui profili da adottare analizzando anche quelli che vengono usati nelle vere imbarcazioni.
Se ad esempio studi le ali dei surf vedrai che piccole superfici sostengono piú di 100kg. Forse non servono nemmeno i servocomandi ma solo un motoriduttore con vite senza fine che ne varia l'incidenza lasciando l'ala e la pinna piú sottili possibili per avere meno resistenza.
Claudio

[giocavik]

Concordo su tutto....ma il sistema di regolazione/cabra, lo suggerirei come quello di un aereo, sull'ala posteriore, lasciando fisse, rigide e pulite (senza bulbi o altre amenità) le alette anteriori, a cui darei poca freccia e diedro per stabilità.Userei i servocomandi e sistemi di radiocomando modellistici per semplicità, e
il basculamento delle ali (solidali con tutto il relativo supporto) anteriori lo farei adattando il meccanismo dei carrelli retrattili per aeromodelli, evitando di impazzire dietro l'invenzione di motori, attuatori, etc.
Alla fin fine non sarebbe altro che avere un aereo sommerso, che "vola" sottacqua invece che in aria, dotato della sua stabilità intrinseca, e comandato col cabra, o con l'ala posteriore tutta mobile (ma una volta trovate le incidenze di autostabilità, usare il cabra sarebbe immensamente più facile rispetto che fare tutta la superficie mobile).
Se si guardano i surf/aliscafi che fanno ora, hanno la parte immersa che non è altro che un piccolo aeroplano (molto solido e robusto per sostenere i carichi e le velocità di un fluido più viscoso e più denso dell'aria) comandato dallo spostamento del cg dal surfista/pilota.
Altra questione importante e' quella dell'aliscafo sommerso piuttosto che in superficie (quest'ultimo enormemente più semplice da realizzare, visto l'ambito olonomo/anolonomo del passaggio tra acqua/aria, per cui lo suggerivo nel mio post precedente a questo).
Quelli veri (e molto più grandi) li fanno sommersi, perché si vede che hanno capito che molta resistenza al moto si verifica al pelo libero, e sviluppato sistemi di regolazione e dell'altezza, profondità e assetto, abbastanza veloci, ma gli studi al riguardo risalgono alla seconda guerra mondiale da parte dei soliti scienziati tedeschi, che svilupparono un battello (capostipite di innovazione navale che tarda ad arrivare) per sfruttare tale peculiarità.
Ma il sistema fatto con arduino e relativa catena di comando, sarà abbastanza rapido da funzionare su dimensioni così ridotte..?
Inoltre, riuscirebbe a compensare l'effetto della cresta delle onde, che su 15/20 cm di affioramento potrebbero essere sempre interferenti toccando lo scafo..?
Personalmente, per le cose serie, e/o la prestazione, suggerisco sempre di rivolgersi all'elettronica vera, ovvero affrontare la questione tramite pic, ma l'impegno aumenta, nulla volendo togliere e non me ne vogliano, i progetti e ambiti didattici.

[marcofa]

Per Hestikazi
Non potendo costruire i flap in carbonio (costi) essendo in fase di prova ho pensato di realizzare i flap in poliammide stampa 3D rinforzati con una barra inox diam8mm.
Per posizionare la barra nel centro di spinta del flap ho dovuto ingrassare un po il profilo tenendo la corda di 70 mm uguale.
Nella foto il profilo con 10,528 è l'originale NACA, quello con 13,802 è la mia modifica.
Quale potrebbe essere grossomodo la variazione di portanza?

Grazie per la tua pazienza
Marco