Risonanza

[Kayser_Soze]

Salve,
secondo me lombafly non hai compreso la questione,l'effetto "risonanza" per come lo intedi tu o per come viene descritto nella pagina che hai allegato si ottiene con un bel tubo a diametro costante e funziona perfettamente su un bel motore a 4 tempi, mentre su un 2 tempi creerebbe una perdita di prestazioni. Quello che mimmo chiama scarico a risonanza , forse sarebbe più esatto chiamarlo scarico ad espansione. Allego il link di una pagina in cui si spiega in parole povere il suo funzionamento (è riferito ad un motore da moto ma i concetti sono i medesimi).
http://www.apriliars250.altervista.org/2Tt...arichi%202t.htm

Ciao.

[Hannibal]

Yes Kayser, per quanto te ne possa fregare mi hai convinto. Quello che io immaginavo accadesse nelle marmitte in generale è il principio spiegato nelle pagine di lombafly. Pensandoci bene però non centra molto, infatti, come spiegato in quel testo, l'effetto riguarda i motori 4 tempi (che non a caso hanno marmitte a tubo e non a doppio cono) sia nell'aspirazione che nello scarico. Cosa diversa nei 2 tempi...

In effetti ci avrei dovuto pensare qualche anno fa quando smanettavo con il mio amatissimo cinquantino fuorilegge...

Ok, ok, mi tocca dare ragione pure a fai...

[favonio]

E pensare che tutto è nato da una semplice domanda
Perchè si dice scarico a risonanza.
Torno a dire che è pefettamente legittimo ed allego un articolo apparso su modellistica nel 1984 per la penna di ITALO MAGROTTI "Il Magher"
Che allego scusandomi con l'autore per eventuali errori di trascrizione dovuti all'OCR.
Ci sono le immagini ma non so come metterle
Saluti a tutti, Mauro.





Due Tempi che passione



Il motore due tempi è stato ideato e realizzato circa un secolo fa; nato come surrogato economico del motore quattro tempi presentava notevoli doti di semplicità ma contemporaneamente denunciava diversi grossi difetti congeniti. Mentre per il motore quattro tempi il ciclo e l'architettura generale sono rimasti pressoché immutati fino ai giorni nostri, contrariamente il motore due tempi è stato in continua evoluzione e nella sua ricchissima antologia solo da non molto ha raggiunto la sua definitiva fisionomia. Inizialmente i costrutto l'i miravano ad una affermazione singola verso uno dei due tipi di motori, mentre l'esperienza dimostrò che entrambi i tipi di motori presentavano possibilità e convenienza di impiego in applicazioni diverse. Il motore due tempi rispetto al quattro tempi si presenta più leggero e più semplice per la mancanza degli organi meccanici di distribuzione: questi fattori sono stati determinanti per rendere idoneo il tipo di motore per impiego modellistico.
Però anche nel nostro campo questo formidabile motore è stato oggetto di studio da parte di una miriade di tecnici, i quali si sono prodigati ad eliminare o quanto meno diminuirne i difetti di base.
Tra le modifiche sostanziali presentiamo forse la più significativa: lo scarico accordato che, unito al lavaggio «tangenziale», ha permesso al motore due tempi di conquistare la completa supremazia in campo agonistico.
Sugli scarichi accordati sono stati spesi fiumi di parole, quindi non sappiamo cosa aggiungere, lo scopo del Magher diventato plurale (nostro) grazie a Modellistica è di presentare un servizio semplice alla portata di tutti i lettori, oltre a questo in un secondo tempo Modellistica completerà il servizio presentando uno studio eseguito su un motore commerciale.
In questo contesto non verranno specificati i vari tipi di «pipe» al fine di un confronto di prestazioni, il nostro studio è soprattutto indirizzato ad illustrare esattamente come funziona lo scarico accordato; per i più esperti certe spiegazioni potranno sembrare superflue, ma Modellistica intende soprattutto aiutare i lettori più «digiuni» in materia.
Prima di iniziare il discorso, precisiamo che le attuali potenze specifiche ottenute nei nostri motori non derivano solo dall'impiego dello scarico accordato; dobbiamo sottolineare che in certe categorie la «pipa» è vietata, ma la potenza è aumentata sensibilmente anche a scarico libero, soprattutto il perfezionamento è dovuto al «genio» Italiano che ha apportato sostanziali e piccole modifiche per le quali è impossibile segnalarne gli autori, ricordiamo comunque: l'accoppiamento AB.C. il lavaggio laminare Supertigre, le candeline integrali, le sempre più numerose luci di lavaggio nel cilindro e la loro disposizione ecc. inoltre numerose soluzioni sono state «reinventate» e rispolverate nonché favorite dalla migliore qualità dei materiali e dai moderni sistemi di lavorazione, queste riscoperte si sono dimostrate a distanza di tempo validissime permettendo di andare decisamente oltre alle più rosee previsioni di chi per primo ne aveva sperato i vantaggi.
Un po' di storia. (Veramente poca).
Le marmitte ad espansione sono state inventate e basta; dimensioni a parte, il principio è sempre stato e sempre sarà lo stesso, prima inventate poi messe in disparte e successivamente reinventate.
Questo per i motori tradizionali mentre nel nostro campo il «VIA» è stato dato dal motore T.W.A il cui progettista sembra abbia preso lo spunto osservando un motore da Go Kart, munito appunto di scarico ad espansione (una curiosità il motore era di costruzione Italiana e precisamente il Komet).
Correva l'anno 1964 quando l'americano Wisniewski segnò una svolta decisiva nell'evoluzione del motore per modellismo. Questi si presentò ai campionati mondiali di velocità VCC con un motore munito di scarico accordato oltre ad impiegare nel motore un lavaggio tangenziale tipo Schnurle. Tornando indietro con il pensiero, iniziando ad «armeggiare » i motori per modellismo, un particol mi aveva particolarmente colpito era il modesto diagramma di scarico che nel caso specifico del Supertigre con lavaggio «laminare» era di valore uguale al diagramma di travaso. Nonostante questo il Supertigre non solo presentava una ottima «coppia» (giustificata dallo scarico basso), ma permetteva di ottenere anche un alto regime di rotazione: questo per il Magher era (motoristicamente) un assurdo perché logicamente confrontava il tutto con i motori tradizionali i quali presentavano un diagramma di scarico decisamente superiore. Tutti i tentativi di alzare la luce di scarico per aumentare il regime di rotazione, fatalmente, comportava di conseguenza una perdita di potenza, evidentemente il travaso Supertigre aveva i suoi limiti.
Dello stesso male soffrivano i motori motociclistici tanto che il motore due tempi sparì dalla scena agonistica lasciando il campo al motore quattro tempi (chi non si ricorda le numerose vittorie del binomio Agostini M.v. Agusta?), per i motori tradizionali le sorti si invertirono grazie all'avvento delle moto giapponesi sulle quali venne reinventato lo scarico accordato che permise al motore due tempi di prevalere totalmente sul motore quattro tempi; mentre nel nostro campo lo scarico accordato come già accennato fu introdotto dal motore T.W.A Theobald-Wisniewski Associated. Intendiamoci sarà ben difficile (non impossibile) con i nostri motori (1800 di scarico) raggiungere diciamo «geometricamente» i motori tradizionali (2050 di scarico), anzi prima di introdurci nel discorso tecnico, una piccola parentesi prendendo in esame il motore motociclistico più... piccolo, la categoria 50 cc. da velocità. I moderni motori da 50 cc. per competizione presentano una potenza di 20 CV a 15000 giri per un totale di 400 CV L. (sic!), potenza che permette di raggiungere una velocità di 200 Kmh, ebbene la scala del contagi l'i di questi microbolidi inizia a 10000 perché sotto tale regime il motore non sta in moto. Non solo per «muoversi» occorre lavorare in modo deciso con la frizione fino ad ottenere almeno 13000 giri, poi a questo punto basta indugiare un attimo con "acceleratore per trasformare il nostro «bolide » in un ciclomotore conforme al codice stradale da 40 Kmh. Campo di utilizzo per questi motori? 2000 giri, al di sotto dei quali per usare un nostro termine, pena lo «stallo ». Conclusione, per motori particolarmente «tirati» occorre disporre di un cambio con diversi rapporti per mantenere il motore in coppia.
Di questa mutilazione soffrono meno i motori da velocità aerea dove interessa un solo massimo regime di rotazione, mentre nella categoria CAR cominciamo a vedere in pista macchine equipaggiate di cambio: come volevasi dimostrare, ma! ci lasciamo trascinare dalla passione, torniamo al punto





Dis. N' 1 (a sinistra) In un lavaggio «trasversale» i gas freschi (palline vuote) fatalmente si mischiano con i gas combusti (palline piene). da questo ne deriva che l'onda proveniente dalla «pipa» rimanda nel cilindro una carica inquinata. Dis. N" 2 (a destra) Con un lavaggio «tangenziale I), la carica fresca espelle i gas combusti dal cilindro in modo regolare senza cioè mischiarsi con essi. in questo modo l'onda positiva rimanda nel cilindro solo gas freschi.




Wisniewski dopo la cui prestazione tutti i «motorari » gridarono al miracolo dando il via ad una serie di modifiche sui motori esistenti per poter adattare lo scarico accordato.
La speranza di ottenere risultati strabilianti con i motori allora disponibili, i quali adottavano il lavaggio «trasversale », svanirono molto presto tanto che occorse da parte delle ditte costruttrici di rivedere tutti i progetti sostituendo il lavaggio «trasversale» con il più valido lavaggio tipo Schnurle impiegato ora anche nei motori destinati alle categorie minori. Il tutto era necessario perché le attuali potenze, utilizzando lo scarico accordato, sono categoricamente dovute all'abbinamento con il lavaggio tipo Schnurle (tangenziale), Vediamo di spiegarci meglio precedendo un attimo i tempi per poi lasciare per sempre il discorso lavaggio «trasversale». Come potremo chiarire in seguito lo scopo principale della «pipa» è di creare una onda positiva rivolta verso lo scarico (tralasciamo per il momento le dimensioni delle luci e relativi incroci) in modo da «ricacciare» al momento opportuno nel cilindro i gas freschi precedentemente sfuggiti dalla luce di scarico; ora in un lavaggio «trasversale» fatalmente i gas freschi sono mischiati con i gas bruciati, di conseguenza rimandiamo nel cilindro una carica inquinata di gas inerti quindi dannosi alla nuova combustione; il tutto è chiaramente illustrato sul dis. N1


a

Dis. N" 3 Aumentando il diagramma di scarico (altezza della feritoia X) si riduce in proporzione la fase utile di lavoro derivata dalla fase di espansione che, se non controbilanciata da un effettivo aumento di massimo regime di potenza, fatalmente ne consegue una diminuzione di prestazioni.


A differenza in un lavaggio «tangenziale», i gas bruciati vengono evacuati dal cilindro attraverso la luce di scarico dalla carica fresca opportunamente indirizzata dall'inclinazione; delle luci in modo regolare senza mescolarsi con essi; in questo modo l'onda positiva proveniente dalla «pipa» rimanda nel cilindro solo gas freschi, dis. N° 2.
Logicamente tra le due soluzioni illustrate esistono tutte le condizioni intermedie che possono rendere un motore: non bono, bono, ottimo, valido e super. Concludendo, possiamo affermare categoricamente senza nessun indugio che tutti gli studi attuali sul motore due tempi di qualsiasi cilindrata sono indirizzati ad ottenere la condizione «ideale» illustrata su dis. N' 2; ogni qualsiasi altra miglioria indirizzata in un altro senso non darà mai risultati degni di nota.
Il diagramma di scarico
Occorre precisare che se la «pipa» deve essere adatta al motore, non di meno il motore deve essere adatto alla «pipa », difatti le ditte costruttrici precisano in catalogo due tipi di motori: il normale ed il risonanza per il quale viene fornita la propria marmitta; la differenza tra i due motori solitamente è solo il diagramma di scarico ferme restando tutte le altre condizioni geometriche (solo un leggero ritocco al rapporto di compressione). Il fattore è facilmente spiegabile: in un motore non destinato alla velocità dove interessa una buona coppia oltre ad una certa «elasticità » di funzionamento (vedi categoria R/C) il diagramma di scarico è di circa 130-140' di rotazione dell'albero motore; questo consente di sfruttare ottimamente l'unica fase utile di lavoro derivata dall'espansione dei gas (Dis. N' 3a), mentre nei motori particolarmente spinti il diagramma di scarico è di circa 180'. Questo è necessario perché contrariamente risulterebbe estremamente ridotto lo spazio di tempo (causa l'aumento di rotazione) nel quale i gas com busti devono perdere la loro pressione, tutto questo però comporta sia una diminuzione della fase utile di lavoro (rispetto al motore normale), sia una perdita di carica fresca dalla finestra di scarico (Dis. N' 3b); che, se non controbilanciata da un effettivo aumento di «massimo regime di potenza », fatalmente ne consegue una diminuzione delle prestazioni, quest'ultimo particolare che noi abbiamo spiegato «terra terra» è stato per anni il «tallone di Achille » del motore due tempi.
" tutto si modifica sostanzialmente se alla feritoia di scarico viene applicata una marmitta opportunamente concepita che permette di migliorare le prestazioni del motore.


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Dis. N' 4 Elemento cilindrico primario; i gas combusti che escono dal cilindro grazie all'alta pressione, trasformandosi in energia cinetica, creano una depressione che ne diminuisce i tempi di evacuazione favorendo in questo modo anche la fase di lavaggio, contemporaneamente si innesca una onda sonica (freccia nera).





L'impianto di scarico
Dis. 4 dopo la fase di espansione i gas combusti fuoriescono dal cilindro attraverso la feritoia di scarico spinti dall'alta pressione, percorrendo il condotto cilindrico si trasformano in energia «cinetica» alla quale di conseguenza fa seguito una depressione che favorisce l'uscita dei gas bruciati oltre a diminuirne il tempo di evacuazione, favorendo in questo modo l'entrata dei gas freschi nel cilindro; contemporanea


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Dis. N° 5 All'elemento primario viene aggiunto un cono «divergente » che funge da megafono, in questo cono i gas combusti si espandono mentre l'onda Il sonica » continua il suo percorso con una velocità propria.

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Dis. N° 6 AI cono divergente poi viene contrapposto un cono Il convergente» provvisto di un piccolo terminale che funge come terzo elemento di taratura; come possiamo notare i gas combusti affollano il cono prima di uscire nell'atmosfera attraverso il terminale, in questo modo si comprimono tra di loro fino a formare diciamo un (tappo) che rimanda verso la luce di scarico l'onda Il sonica» ora positiva.
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Dis. N° 7 In questa condizione ideale è chiaramente visibile l'onda positiva che giunge a creare una zona di pressione nel condotto primario, quando il pistone in moto ascendente ha chiuso totalmente le luci di lavaggio; l'anticipo di apertura dello scarico rispetto al travaso permetterà ai gas freschi di ritornare nel cilindro mentre il pistone provvederà a coprire la finestra di scarico in modo da Il tagliare» fuori i gas bruciati.

mente si «innesca» all'apertura della luce di scarico un'onda «sonica » (non possiamo tralasciare l'aspetto sonico) che percorre il tubo primario con una velocità propria. Precisiamo che fino a questo punto è interessato lo scarico del motore quattro tempi dove interessa solo un «effetto» di estrazione quindi di lunghezza del tubo (vedi i motori formula uno con i tubi di scarico perfettamente cilindrici con andamento «tortuoso » per ottenere la stessa lunghezza), il condotto poi viene chiuso meccanicamente dalla valvola di scarico impedendo così preziose fughe della carica fresca mentre l'onda «sonica» va a suonare in ... cielo.
Successivamente al condotto primario viene collegato un cono «divergente» il quale funziona da «megafono» (Dis. n° 5), in questo cono i gas combusti si espandono cominciando in parte a «tamponare» la massa dei gas bruciati: precisiamo che questa mezza «pipa» è già di per sé un impianto di scarico (un momento, dimenticavamo, l'onda sonica continua il suo percorso) anzi nei motori tradizionali il «megafono'» è"stato usato con successo per un certo periodo di tempo (ci ricordiamo di una moto RUMI bicilindrica che oltre ad essere velocissma faceva un «casino» infernale); nei nostri motori il «megafono» è stato impiegato in quelli destinati alla categoria «racer» da velocità al pilone nei quali l'impiego dello scarico accordato ne comprometteva totalmente il funzionamento.

Dobbiamo sottolineare le difficoltà di lancio di questi modelli che galleggiano al limite e quindi occorre «lanciarli » in acqua con il motore che gira al massimo.
AI cono divergente poi viene contrapposto un cono convergente provvisto di un tubicino terminale (che funge da terzo elemento di taratura (Dis. N° 6); i gas combusti prima di uscire dal terminale nell'atmosfera affollano il cono convergente comprimendosi e creando così una «pressione». A questo punto l'onda sonora, grazie alla compressione, ritorna verso lo scarico trasformandosi in onda positiva. È noto che la luce di scarico si apre e si chiude creando un fenomeno di vibrazione che crea un gran «avanti e indrè» nella «pipa », da questo deriva il termine risonanza.
Logicamente la prima cosa da ottenere è la giusta risonanza dell'onda positiva con il movimento alternato del pistone (il così chiamato giusto accordo) condizione che come potremo. vedere si ottiene con una determinata lunghezza complessiva dell'impianto di scarico ed in un stretto regime di giri del motore.
Prendiamo ora in esame una condizione illustrata sul Dis. N° 7, condizione che in pratica è ben difficile ottenere in modo completo. Tralasciamo l'aspetto «sonico » (anche se di primaria importanza) per essere più semplici: il pistone apre e chiude la finestra di scarico dalla quale escono i gas bruciati i quali nel condotto primario si trasformano in energia cinetica quindi, spingendo i precedenti, si espandono nel cono divergente per poi affollare il cono convergente prima di uscire dal terminale.


Dis. N° 8 (a sinistra) In un accordo lungo, l'onda positiva giunge in ritardo alla luce di scarico quando il pistone ha già chiuso la finestra di scarico X, di conseguenza ne deriva che l'onda non apporta nessun beneficio. A tutte le aperture parziali dell'anticipo di scarico rispetto al travaso esistono condizioni intermedie di «accordo » e quindi di prestazioni. Dis. N' 9 (a destra) Con un accordo «corto» l'onda positiva giunge allo scarico in anticipo quando tutte le luci sono scoperte (condizione di incrocio), fatalmente in questo modo ostacolerà sia l'uscita dei gas com busti sia l'entrata dei gas freschi; anche in questo caso esistono condizioni intermedie per tutte le aperture parziali dell'incrocio (Y).


A questo punto grazie ai gas compressi si crea una situazione che crea un'onda positiva che ripercorre in senso contrario la «pipa» cioè verso la luce di scarico; questa onda deve giungere alla luce di scarico quando il pistone in moto ascendente ha già chiuso le luci di lavaggio, in questo modo i gas freschi precedentemente usciti vengono rimandati nel cilindro con il chiaro beneficio di ottenere una combustione più «carica» e quindi un effettivo aumento di regime di massima potenza; oltre a questo un particolare raramente segnalato è che i gas freschi rimandati nel cilindro vengono compressi, condizione questa che permette una pre-turbolenza molto utile al fine della propagazione della fiamma. Tutto questo per un perfetto accordo: mentre con una marmitta complessivamente lunga (accordo lungo) ronda positiva giunge in «ritardo» alla luce di scarico, quando cioè il pistone ne ha già chiuso il bordo superiore, ne deriva quindi che l'onda non apporta nessun beneficio (il tutto è spiegato nel Dis. N'8); logicamente per tutte le aperture parziali dell'anticipo di scarico rispetto il travaso si ottengono condizioni di funzionamento intermedie dell'accordo X.
Contrariamente, con marmitte complessivamente corte ronda giunge allo scarico in anticipo (accordo corto) quando le luci di travaso sono aperte (condizione di incrocio, si intende quando tutte le luci sono scoperte) ostacolando sia l'uscita dei gas bruciati sia l'entrata della carica fresca (Dis. N'g). Anche in questo caso esiste una condizione intermedia per tutte le aperture parziali dell'incrocio Y.
Da tutto questo deriva la necessità di rendere l'elemento primario della marmitta estensibile in modo da poter «intonare » lo scarico ad espansione a seconda del regime desiderato, questo intervento manuale è necessario perché i calcoli teorici possono solo determinare in modo approssimativo la complessiva lunghezza dello scarico accordato.
Riguardo il regime di utilizzazione dell'accordo questo è enormemente influenzato da 'diversi fattori: pressione di lavaggio, diagramma di scarico, rapporto di compressione, anticipo di apertura della luce di scarico rispetto il travaso ecc. comunque segnaliamo che più salto abbiamo tra le luci (anticipo di scarico rispetto il travaso) più è esteso il campo (o tempo) di utilizzazione dell'accordo, certi valori però si possono raggiungere solo in particolari motori che presentano una forte coppia e quindi elevata potenza in un ampio campo di giri.
Una curiosità: le marmitte estensibili sono tuttora impiegate in campo motonautico da competizione, dove i motori lavorano come i nostri cioè in assenza di cambio, ebbene queste marmitte sono comandate con cinematismi manuali (meglio dire con i piedi dato che il comando è un pedale) dal pilota alla cui sensibilità o orecchio è affidata l'operazione di estensione al disotto di un certo regime.
Nel nostro campo in special modo nella categoria scafi R/C dove esistono condizioni di funzionamento simili ai motori moto nautici: si potrebbe collegare un servo all'elemento estensibile della marmitta e....
Concludendo questa «panoramica» sul motore due tempi, più di una volta leggendo di scarichi accordati abbiamo notato la parola «sovralimentazione », termine a nostro avviso fuori luogo. Non si può certo parlare di «sovralimentazione » in un motore «aspirato », forse sarebbe più esatto dire cilindro sovralimentato perché con la «pipa» rimandiamo nel cilindro gas freschi che il motore aveva precedentemente respirato e travasato a fatica, ma anche questo suona storto e poi tutti i sistemi di sovralimentazione solitamente sono situati a monte del carburatore: non vogliamo essere dei disfattisti ma! più che «sovralimentazione» oseremo dire (scusate raffronto) ridiamo ... pardon! «diamo a Cesare quello che è di Cesare ».

ITALO MAGROTTI

[fai4602]

Appunto...diamo a Cesare quel che è di Cesare........
.........CVC.
Buona settimana ....lavorativa o...........studiosa a tutti.
Ciao.

[BaroneRosso]

Oggi hanno postato sulla ML Aeromodellismo questo link http://www.mh-aerotools.de/airfoils/javapipe_en.htm

Per far funzionare l'applet java occorre usare Java1.4 con la Java Virtual Machine di Microsoft non funziona.

[korrado]

Scusa Barone, sul sito della Java non ci capisco niente... ma quale e` il file da scaricare per far funzionare quel programmino? mi manderesti il link direttamente?
Grazie!!!!!

[BaroneRosso]

In questa pagina http://java.sun.com/j2se/1.4.2/download.html devi scaricare J2SE v 1.4.2_04 JRE includes the JVM technology.
Il link non te lo posso mettere perche' cambia in base alla sessione dell'utente.
Una volta scaricato ed installato funziona tutto tranquillamente.

[korrado]

grazie barone!!! :-) poi bastava che leggevo meglio e cera scritto tutto!!

una domanda, sicuramente la sai, le marmitte che non hanno il doppio cono... cioe` al posto del cono riflettente hanno una parete piatta e lo scarico laterale, che differenza hanno, e per calcolarle?
ti e` mai capitato un sito dove ne parlano?

Grazie mille

[BaroneRosso]

Per il cosidetto "barilotto" hai ben poco da calcolare, io di solito uso la regola che il volume deve essere 10 volte la cinlidrata del motore.

[Baron_snoopy]

scusate l'S61 Super Tigre puo' usare la marmitta a risonanza? dato che ho sia il motore che la marmitta... non si sa mai...