Derive e timoni, forme e profili....

[ciccio59]

Come avrete forse notato, China Team è in una posizione di stallo, dovuta, oltre alla mancanza di tempo (cronica...), ad un problema con i modelli delle appendici (in MDF...), i quali sono venuti fresati non come speravo (più altri problemi...), quindi sto valutando di rifarli con l'aiuto di un amico che ha una CNC più piccola (la mia ha un momentaneo problema al motore-mandrino, e poi è a 30km. da me...), a questo punto non so se rifare la stessa deriva (e timone) progettata inizialmente, o aumentarne la superficie. Vengo alle domande che mi pongo: quanto incide la superficie della lama sulle prestazioni dello scafo e in che modo? quanto incide il suo spessore e che profilo usare correttamente? Per i profili, inizialmente avevo usato un NACA0010 *, poi ho letto, da un post di Luca, che sugli IOM viene usato (spesso...) l'EPPLER con 6% di spessore, quindi molto più sottile del mio e con un bordo d'ingresso diverso (anche Matthias insiste sulla massima sottigliezza di deriva e timone), ma, alle velocità in cui vanno le AC20, un profilo così sottile non è negativo? E poi, la mia deriva era trapezoidale (75mm. base superiore, 60mm. base inferiore, 38 cm. lunghezza fuori scafo, con gli spessori max al 25% della corda allineati uno sotto l'altro, cosa che porterebbe ad una maggiore distanza CAD-bulbo) ma vedo sempre (o quasi) derive rettangolari... perché non trapezoidali? motivi di costruzione?

* Profilo Naca0010, perché?
Tempo addietro ne discussi con un amico che me lo consigliò sia per la deriva che per il timone (e così sono attualmente progettati), non ne faccio il nome perché non è utile ne corretto in questo momento (e credo -spero- non se la prenda se pubblico parzialmente la sua risposta), alla mia domanda, generata da Matthias (vedi sopra) del perché mi consigliasse un profilo così spesso (la domanda era riferita al timone...), rispose:

Ah...per il timone....non ti ripeto la storia del copiaticcio....
Scusa...ragiona...se i timoni sottili fossero così superiori a quelli spessi, perchè sulle barche da regata non mettono delle tavole?? quelle sono le migliori....evidentemente non si fa perché non servono....o semplicemente non funzionano bene.
E' come la storia dei bordi d'attacco a lama di coltello.....semplicemente non funzionano e in pratica li ottimizzi solo per la poppa dove non servono, invece di ottimizzarli per la bolina quando servono.
Ti dico io perché li fanno a lama...semplicemente perché così usano due lamine in carbonio incollate invece di laminare un timone curvo che è notevolmente piu' complicato... e poi ci buttano la scusante dell'ottimizzazione.
Forse molti non sanno che a basse velocità il bordo d'attacco curvo è migliore sotto molti punti di vista....io poi non ho mai sentito parlare nessuno di allungamento.....i timoni sono tutti tozzi e poco allungati...io invece tendo all'opposto....

A voi la palla.....
Buon vento...

[luca71-5]

Ciccio59 ha i riaperto una ferita , questa è una delle tipiche discussione da teorici , amanti del calcolo , aprire argomenti del genere si rischia la 3a guerra mondiale , sei mattooOO .

In questi giorno ho aperto 2 post descrittivi sulle barche IOM campioni del mondo 2005-2007 , 2 barche differenti tra loro come scelte di derive e timoni .

Per darti un ulteriore indizzio apro in questo momento il catalogo di Bantock alla sezione FINS , ne produce diverse per classe M , IOM , A 10R , costano dalle 120 a 178 sterline , è indicato chiaramente che sono tutte derive con profilo di spessore 6% , lui le fa tutte trapezioidali .

Ora guardo + in basso alla sezione RUDDERS vanno dalle 22 alle 67 sterline ed è indicato chiaramente spessore 6 - 6,5% .

Il sig. Bantock spende migliaia di sterline in tampi per ottenere dei prodotti degni del TUV .

A questo punto pensi che sia possibile che li faccia solo di 4mm perchè è + facile incollare 2 semplici fogli tra loro ??

Se hai ancora dei dubbi andiamo avanti ......a dopo ora vado a fare la spesa.

I n° di Reinolds lasciali usare a chi li sa usare

ciao

[claudio v]

Per rispondere in maniera un po' precisa e a questi quesiti e non dare solo delle opinioni a sentimento o moda penso sia necessario introdurre il concetto di Numero di Reinolds
su Wikipedia :Numero di Reynolds - Wikipedia

Il numero di Reynolds (Re) è un gruppo adimensionale usato in fluidodinamica, proporzionale al rapporto tra le forze d'inerzia e le forze viscose.

Chi vuole approfondire il concetto puo` andare al link, per raccontarla in maniera semplificata si puo` dire che questo numero adimensionale e` tanto piu` grande quanto piu` e`denso il fluido, lungo il corpo immerso al suo interno, elevata la sua velocita`.
Serve a far capire il "campo di moto" di quel fluido a quella velocita` con quel corpo all'interno.
Questo perche` il flusso intorno ad un oggetto immerso nell'acqua si comporta in modo diverso al variare delle dimensioni dell'oggetto e della velocita` del flusso stesso.

Piu` un oggetto e` piccolo e piu` va lento e piu` le cose si complicano e i rendimenti scendono.
Tutti i programmi di calcolo fluidodinamico esprimono i propri risultati in funzione del RE di funzionamento.
Noi con i nostri barchini siamo su una border line dove i calcoli arrivano, talvolta non ci azzeccano tanto in precisione assoluta, ma nelle comparazioni sono abbastanza efficaci.

Il Re delle appendici dei nostri barchini (IOM e similari) va da zero (barca ferma) a poco meno di 100000 alla max velocita`.
A quei Re i profili che ottengono i migliori rendimenti ad angoli di attacco plausibili, diciamo tra zero (in poppa) e 5-6 gradi di bolina sono tutti profili con la curvatura tra il 25 e il 35%.
Curvature piu` arretrate non offrono vantaggi, anzi di solito funzionano molto peggio.
I profili con curvatura tra il 25 e il 30 % hanno tutti il "naso" arrotondato e lo hanno tanto piu` quanto piu` sono "spessi" (spessore %).
Il bordo d'attacco arrotondato migliora di solito il rendimento ai massimi angoli d'attacco e fa perdere molto poco a incidenze vicino a zero.

Parliamo ora dello spessore relativo.
I profili simmetrici possono generare portanza quanto piu` sono spessi.
In base ai grafici che potete vedere in allegato si possono vedere vari profili
non molto diversi tra loro ma con spessori % differenti.
In base ai grafici si vede chiaramente che a parita` di famiglia il NACA al 6% va globalmente molto peggio di quello al 9%
Il piccolo vantaggio del profilo al 6% c'e` solo a incidenza prossima allo zero.

A questo punto occorre domandarsi: quando e` che la deriva fa resistenza? Chiaramente ai massimi angoili di attacco dove la % di resistenza della deriva arriva a essere importante nella somma totale.
In poppa o a bassisimi angoli di attacco il "freno" che genera e` piu` che altro legato alla superficie bagnata perche` i valori di CD (drag coefficient) sono bassissimi.
Quindi in poppa la resistenza generata dalla deriva diventa una parte minima rispetto al totale.

In base a questi dati verificati sia con il programma Profili 2 sia con il CFD posso tranquillamente "quotare" in pieno l'intervento sopra citato.
Naturalmente le differenze sono spesso piccole in quanto le appendici nel computo globale del drag sono solo una parte e, come abbiamo visto prima, talvolta quasi trascurabile.

Originalmente inviato da ciccio59

.... del perché mi consigliasse un profilo così spesso (la domanda era riferita al timone...), rispose:

Per quanto riguarda l'ottimizzare la deriva e il timone in forme e superfici... magari domani, ora devo scappare.
Saluti

[ciccio59]

Allora, siccome sono sempre molto curioso e Claudio, con la sua risposta, mi ha fatto tornare di nuovo il "virus" della curiosità, ho fatto un po delle mie ricerche internettiane, e ho trovato varie cose interessanti, non sto a indicarvele tutte, ma una sola per tutte (poi, magari, qualche altra se la cosa interessa ancora...):
Professional BoatBuilder - June/July 2005
aspettate che si apra la pagina, poi nel menù in alto cliccate su "PAGES" e andate a cercare la pag.76 nelle varie miniature che vedrete....
Buona lettura (è in inglese....)
@Luca: hai ragione, si trovano quasi sempre profili molto sottili, ma diventa più interessante "che" profilo è, principalmente per il suo bordo d'entrata e dove è posizionato il massimo spessore....comunque, se guardi ancora sul sito di Bantock, vedrai che, insieme alle derive e ai timoni, vende anche una "anima" per farseli (suppongo..) 70mm. corda x 7mm. spessore = 10%....
"sottile" non vuol dire necessariamente "migliore", specialmente per le velocità in gioco, vedi il tuo Widget che ha le lame più spesse dell'Obsession.... (a proposito di IOM (OT), date una occhiata qui: Azetone IOM - Products e ditemi che ne pensate dei prezzi.......)
Teorici si, ma vogliamo applicare nel modo più corretto possibile....
Buon vento....

[luca71-5]

A me non disturba che voi teorizzite , io vi ho sempre fatto la cornaca di quello che si trova sul campo , per fare in modo che voi teorizzatori possiate ottimizzare i vostri SW al fine di migliorarli in quanto l'ottimizzazione sul campo è già stata fatta da tanti e con tante ore di lavoro con riscontri visivi non con numeri .

Io se posso dire la mia aggiungerei che :

Visto che vuoi farti una lama per un'AC20 che porta un bulbo di 2,800kg anzichè i classici 2,400Kg potresti pensare di utilizzare un profilo leggermente + spesso per migliorare le caratteristiche di flessione e torsione .

Bantock che lamina le derive per gli M che portano bulbi anche da 3,6kg non ha di questi pensieri xchè lui le sa fare in modo indeformabile . Tu ?

Penso che + che farsi notti insonni a pensare se è meglio l'eppler o il naca sia meglio analizzare il prodotto in questi termini , + pragmatici e meno sofisticati , io con le mie capacità e conoscenze non posso fare diversamente .

[TONICLE]

visto che si parla di derive volevo fare una domanda, ma le derive costruite da Bantock, hanno già la forma che entra nella scassa? spero di essere stato chiaro, mi interessa saperlo perchè le mie barche hanno una forma di scassa quindi se compro una deriva bantock è possibile trafilarla secondo quella forma?

[ciccio59]

Originalmente inviato da luca71-5

..........
Io se posso dire la mia aggiungerei che :
Visto che vuoi farti una lama per un'AC20 che porta un bulbo di 2,800kg anziché i classici 2,400Kg potresti pensare di utilizzare un profilo leggermente + spesso per migliorare le caratteristiche di flessione e torsione .
Bantock che lamina le derive per gli M che portano bulbi anche da 3,6kg non ha di questi pensieri xchè lui le sa fare in modo indeformabile . Tu ?

Beh, io certamente non sono Bantock, ma tutta la mia questione parte da due motivi (principalmente):
1) non navigo nell'oro, quindi "devo" fare da solo nei limiti delle mie economie;
2) non metto in dubbio le capacità (e esperienze e... etc. etc.) degli altri, ma non sottovaluto molto neanche le mie capacità (anche se mi sento un "nessuno qualunque" - Rivetto non mi sgridare ancora...), quindi voglio tentare la strada dell'auto costruzione, e perché non al meglio possibile? E' ovvio che parlo di costruire qualcosa che, almeno in parte, sono già capace a fare, per le vele, infatti, mi sono rivolto a te...e con grande soddisfazione....

Quindi, senza mettere in dubbio la bontà dei prodotti di Bantock, dimmi xchè il tuo Widget ha le lame spesse con percentuali superiori all'8% della corda, oppure xchè va così bene.... oppure perchè non dovrei farle così pure io senza essere un "teorico" (magari avessi le conoscenze per esserlo...), poi vedrò di farla rigida (la deriva...)
E grazie x le tue ottime cronache e informazioni, leggo e guardo le immagini sempre con molta avidità e sete di conoscenza....(e le ho scaricate quasi tutte sul mio pc....)
Ciao Luca, a presto.... e buon vento...

[TONICLE]

io mi sono costruito una deriva tutta in carbonio, ma con il peso non ci sono, la deriva sembra una spada rigidissima (forse anche troppo), ma il peso è elevato da quanto ho capito una buona deriva pesa 100gr, e la mia pesa molto di più, intorno ai 160 -170 gr, quindi o miglioro il modo di costruirla o mi sa di doverne comprare una!!!

[claudio v]

Originalmente inviato da claudio v

Per rispondere in maniera un po' precisa e a questi quesiti e non dare solo delle opinioni a sentimento o moda .......
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Naturalmente le differenze sono spesso piccole in quanto le appendici nel computo globale del drag sono solo una parte e, come abbiamo visto prima, talvolta quasi trascurabile.
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Per quanto riguarda l'ottimizzare la deriva e il timone in forme e superfici... magari domani, ora devo scappare.
Saluti

Per continuare a rispondere a Ciccio riguardo l'ottimizzazione di forme della deriva si possono fare, in base a quanto scritto nel mio messaggio precedente, alcune considerazioni.

Prima di tutto bisogna prendere atto che le differenze tra un profilo a punta e uno tondo non sono molto gradi (perlomeno nelle dimensioni di IOM e classe M), cosi` come le scelte dei costruttori non sono le medesime.
Non tutti usano profili a punta del 6% e infatti molte IOM (come cita Ciccio il Widget) usano derive spesse l'8% cioe` il 30% in piu` di quelle di Bantock.

Per fare un'altro esempio si possono prendere le appendici di Walicki che con in suoi M ha vinto un po' di mondiali se non ricordo male e che sono certamente piu` spesse del 6% e soprattutto senza il bordo d'attacco affilato.

Penso che copiare sia una scelta molto intelligente: inventare l'acqua calda e` abbastanza stupido
Ma copiare avendo compreso i motivi, aiuta a copiare meglio mettendo insieme esperienze anche di campi diversi.
A questo punto, perche` qualcuno fa in un modo e qualcun altro in un altro?

Se ci si ricollega a quanto detto sui profili, bisogna ricordare che un profilo piu` spesso e` in grado di sviluppare piu` portanza di uno piu` sottile e che un bordo d'attacco arrotondato sopporta meglio gli angoli di incidenza maggiori.

Al contrario un profilo piu` sottile e con il bordo d'emtrata sottile fa un po' meno resistenza, ma solo ai bassi angoli di attacco.

Pero` la portanza generata dalle appendici che deve essere sviluppata per contrastare lo scarroccio e per "manovrare" e piu` o meno la stessa a parita` di tipologia di barca.
Ma la portanza si genera o con una deriva/timone + grande che sviluppa basso cp (coefficiente di portanza) e lavora a basso angolo di attacco o con una piu` piccola che sviluppa un Cp piu` alto a un angolo di attacco maggiore.

A questo punto risulta abbastanza evidente che in all round saranno preferibili profili sottili con superfici di appendici piu` grandi (quindi meno resistenza di forma e un po' piu` di superficie bagnata) o appendici un po' piu` piccole con profili piu` spessi (piu` resistenza di forma e meno superficie bagnata).

Globalmente non avremo grossi vantaggi ne` da una ne` dall'altra scelta.
Se pero` faremo appendici mediamente piccole con profili sottili o mediamente grandi con profili spessi probabilmente qualcosa ci perderemo.

Se invece un mezzo nasce per utilizzo "specialistico" a bassa o alta velocita` il compromesso andra` a spostarsi verso miscellanee particolari un po' atipiche, almeno a prima vista.

Uscendo dal campo modellistico posso citare un'esperienza che sto facendo in collaborazione con la federazione italiana Moth dove ho potuto verficare l'ultimo strillo ipertecnologico di queste barche a vela che negli ultimi anni hanno introdotto anche i Foil.
Li` il Re di utilizzo e` piu` normale, quindi tra la realta` e i calcoli, le differenze sono molto piccole.
Dall'esame e` risultato che nessuna delle barche prese in considerazione (bladerider e fastacraft) si sogna di fare profili ipersottili su deriva e timone anche se viaggiano a velocita` molto piu` elevate di quelle dei modelli e con calettamenti molto bassi (almeno sulle derive)

Soprattutto il bladerider (attuale CdM) non ha appendici con meno del 12-14 % di spessore relativo e con curvature non troppo arretrate, specie sul timone.
Altre barche di quel tipo usano profili con curvature piu` arretrate, pero` risultano un po' piu` critiche e meno facili da condurre.

A questo punto, visto il mix di elementi, rimangono ancora da prendere in considerazione almeno 2 aspetti per completare il "progetto" preliminare di una deriva/timone: il dimensionamento della superficie in funzione dell'utilizzo e le problematiche costruttive.

Saluti, alla prox

[ciccio59]

Bene, nel continuare a ringraziare Claudio x i suoi interventi (esplicativi....), pongo una questione attinente, ma leggermente diversa....
Nelle tante pagine di quella rivista "virtuale" (Professional BoatBuilder - June/July 2005) che vi avevo citato sopra, ad un certo punto si parla del timone.... una delle cose che mi è balzata all'occhio (oltre alle forme/forma consigliata/usata, quella ellittica) è che, secondo la rivista, il timone deve avere il suo asse (dove per asse si intende, nel ns. caso, il tondino in esso affogato per ruotarlo) "perpendicolare" alla linea di galleggiamento e non al fondo dello scafo, questo perché, se fatto come nella seconda ipotesi, nella rotazione, a barca sbandata, il timone diventerebbe un'ala e solleverebbe inutilmente la poppa....
Quindi, "seconda palla" da aggiungere alla prima......
E' ovvio che l'interesse consiste anche nel conoscere le scelte individuali di costruzione (e qui Luca potrebbe fare una delle sue ottime cronache corredata di immagini come quella di cui al post #9 e quella delle appendici del Widget....), oltre alla parte teorica....
Ancora un buonissimo vento....