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プロペラ電動ボート

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sarò pessimista ma vedo diverse complicazioni.
cerco di spiegare il perchè riallacciandomi ad un precedente mio post di "sopra e sotto le onde".

la resistenza al moto di un’imbarcazione dipende essenzialmente da due cause, indipendentemente dal tipo o dalle dimensioni.
- la resistenza d’attrito causato dall’attrito dell’acqua contro la superficie dello scafo e dipendente dal numero di reynolds.
- la resistenza d’onda generata dalle onde di superficie.
a questi fattori poi se ne assommano altri meno influenti.
e’ da notare che la resistenza di attrito, aumenta all’aumentare della velocità pertanto occorre cercare per il dislocamento richiesto e la velocità desiderata, le forme di carena che porteranno al minor spreco di potenza.
le forme che la carena può assumere sono fondamentalmente due, tonda o a spigolo.
la carena tonda, detta “dislocante”, con l’aumentare della velocità raggiunge una resistenza d’onda superiore a quella d’attrito ed è quindi preferibile per velocità medio/basse (caso di barca a vela).
la carena a spigolo detta “planante”, raggiunta una certa velocità ha una resistenza di attrito che supera quella d’onda.
esiste poi una terza opzione data dalla carena “semiplanante” o “semidislocante” detta anche “deep-v” ma che a noi ora non interessa.
come già detto, le resistenze al moto sono dipendenti anche dalla resistenza di onda che è data dalla differenza tra le pressioni nella zona prodiera dirette da prora verso poppa e le pressioni della zona poppiera che hanno risultante opposta.
la resistenza d’onda di una nave dipende dalla velocità, dalla lunghezza, dalla forma di carena e cioè dall’angolo di penetrazione delle linee d’acqua, dalla distribuzione del volume in senso longitudinale.
con il nome di "resistenza residua" s’intende la somma tra la resistenza d’onda (indicata con rw) e la resistenza di scia o resistenza dei vortici, conseguente alla formazione di vortici creati dalla carena stessa e dalle "appendici". (indicata con rv).
le "appendici di scafo" sono: i timoni, le eliche, le alette di rollio e, in generale, tutte le componenti della nave immerse nell'acqua ma esterne alla carena che provocano una resistenza aggiuntiva all'avanzamento.
per determinare la resistenza totale all’avanzamento rt (che non è possibile nonostante i continui studi in materia calcolare matematicamente per le tante e complesse variabili in gioco), si ricorre a metodi sperimentali tramite la "vasca navale".
si misura la resistenza totale di un modello in scala che incontra nell'avanzamento (queste misurazioni si ripetono per varie velocità, così da ottenere dei diagrammi nei quali la resistenza si rappresenta in funzione della velocità).
con i dati così ottenuti, si calcola la resistenza d'attrito del modello alle varie velocità.
si sottrae la resistenza d'attrito, così calcolata, dalla resistenza totale del modello misurata con le prove di rimorchio ottenendo in questo modo la resistenza residua del modello.
i dati così ottenuti vengono rapportati alla nave reale utilizzando i principi di similitudine meccanica.
e’ dimostrato che, ottenendo il rapporto fra la lunghezza della nave reale (ln) e la lunghezza del modello (lm) la resistenza residua della nave al vero (rrn) si ottiene moltiplicando la resistenza residua del modello (rrm) per detto rapporto elevato al cubo.
si calcola la resistenza d'attrito della nave in grandezza naturale (rf). la resistenza totale della nave è data dalla somma delle resistenze così calcolate.
la resistenza residua, al disopra di una certa velocità, è soprattutto resistenza d'onda (rw), modesta alle basse andature ma, che varia con il cubo della velocità.
si può ridurre la rw applicando alla prora della nave un’appendice chiamata "bulbo", il quale assume forme differenti, a seconda del tipo di nave cui è applicato.

l'unico modo di ridurne il valore di resistenza dei vortici consiste: nel limitare il numero delle appendici di carena, nel disegnarle in modo che siano per quanto possibile idrodinamiche.

quindi, torno a ripetere, il grosso problema è l'efficienza di un sistema che nasce già penalizzato dalle caratteristiche nautiche dello scafo stesso.
una barca a vela, dotata di deriva, disturberà in modo sensibile il flusso che investe il generatore penalizzandolo ulteriormente.
non parlo di peggioramento della velocità massima dell'imbarcazione, ma dall'efficienza del generatore.
 
ma io monto un aggeggio che potenzialmente potrebbe tirarmi fuori 2 kw, anche se dovvesse rendere solo 1 kw non importa è sempre tanto rispetto ad altri sistemi, (eolico e solare) e rispetto ai consumi di una barca di 10 m.

comunque mi sembra che qui si stia divagando: io ho aperto una discussione per avere consigli su come disegnare un'elica, non ho chiesto giudizi sul mio sistema...
a parte i benvenuto ed i brevi commenti l'unico che ha centrato il discorso (grazie per i preziosi consigli) è stato drag.

grazie, scusate la precisazione

rb
 
ma io monto un aggeggio che potenzialmente potrebbe tirarmi fuori 2 kw, anche se dovvesse rendere solo 1 kw non importa è sempre tanto rispetto ad altri sistemi, (eolico e solare) e rispetto ai consumi di una barca di 10 m.

comunque mi sembra che qui si stia divagando: io ho aperto una discussione per avere consigli su come disegnare un'elica, non ho chiesto giudizi sul mio sistema...
a parte i benvenuto ed i brevi commenti l'unico che ha centrato il discorso (grazie per i preziosi consigli) è stato drag.

grazie, scusate la precisazione

rb

precisazione un par di ciufoli.
se ti disturba il fatto che si prenda spunto dalla tua idea per discutere anche di interazione tra carena e elica, di come si comporta uno scafo in acqua, di quale sono le cause dello scarso rendimento ecc. ecc. forse non ti è chiaro lo spirito del forum.
in ogni caso io sono il moderatore di tale area e come tale, intervenendo in questo 3ad, non sono andato a calpestare orticelli privati.
comunque mi guarderò bene da ora in poi, visto che probabilmente ti disturba il fatto che non abbia espresso entusiasmo per la stessa, dal perdere altro tempo in consigli o suggerimenti.

stammi bene.

p.s. per quanto riguarda la competenza di drag, mi sembra di aver auspicato il suo intervento. conosco la sua cultura sull'argomento e mi pregio di annoverarlo tra i miei amici. ma se ti rileggi il suo post, mi sembrava sufficientemente concorde con quanto da me espresso.
forse le mie allora non sono solo divagazioni...
 
buongiorno,
forse ieri sera sono stato un poco sgarbato e vi chiedo scusa, le critiche ed i dubbi (specie se pertinenti) aiutano molto ad evitare di prendere cantonate.

permettetemi però di riformulare la mia domanda:
che software posso usare per progettare e sperimentare virtualmente questa mia elica, magari valutando anche l'effetto dei disturbi da voi elencati?
 
quale caratteristica dell'elica è la curvatura?
intendo la forma della linea media del profilo, che può essere rettilinea oppure curva. vedi:
http://it.wikipedia.org/wiki/profilo_alare
oppure
http://www.aero.polimi.it/~auteri/bacheca_fluido/apx_g.pdf
come riferimento indicativo
si può stimare, come e con che approssimazione il numero di giri che farà l'elica usata come turbina in funzione della coppia applicata?
cosa intendi, date le caratteristiche motore elettrico, coppia (potenza) giri,
elica costruita, vuoi sapere, come andrà in termini di giri quando la utilizzi come turbina?
che software posso usare per progettare
trovi qualche cosa su internet a pagamento
sperimentare virtualmente questa mia elica, magari valutando anche l'effetto dei disturbi da voi elencati?
vasca navale o cfd ............ la vedo dura in faidatè

saluti
 
vasca navale o cfd ............ la vedo dura in faidatè
cfd è duretta...però forse facendosi fare in prototipazione rapida qualche elica variando i parametri, e facendo le prove in casa attaccandola ad un motore elettrico e mettendo un pitot d'avanti, forse qualche curva dei rendimenti in funzione dei parametri che non sia completamente campata in aria si dovrebbe riuscire a tirar fuori.

dico giusto o dico sciocco?
 
@drag
dubbio atroce...come si scalano le eliche?
vale il teorema di buckingam come per le carene (resistenza che va col cubo dei rapporti lineari), o, come immagino, qualcosa di più complesso?
 
dubbio atroce...come si scalano le eliche?
bisogna considerare che coeff. di spinta kt coeff.di momento kq e rendimento sono funzione:
similitudine geometrica
di orientamento
di posizione
numero di reynolds
di weber
di mach per l'acqua
di mach per il metallo
di froude
indice di cavitazione
coeff. di avanzo
e basta per eliche convenzionali.
i valori di questi parametri in scala e reali devono essere uguali per poter confrontare i risultati ottenuti.

saluti
 
grazie per i links,

citazione
"cosa intendi, date le caratteristiche motore elettrico, coppia (potenza) giri,
elica costruita, vuoi sapere, come andrà in termini di giri quando la utilizzi come turbina?"

esatto, io conosco il rendimento del sistema motore/azionamento/batterie perchè ho i dati di fabbrica, e posso regolare la coppia negativa applicata all'elica perchè uso un azionamento in 4 quadranti, mi piacerebbe poter stimare gli ampere di carica in funzione dell'elica utilizzata e della velocità della barca.
si potrebbe inserire un fattore arbitrario di perdita dovuta alle turbolenze e all'inclinazione dell'asse, e magari quando finalmente sarò in mare verificare e correggere con i dati sperimentali....

ho trovato questo "programmino" simpatico, penso possa essere utile o perlomeno divertente, cosa ne pensate? si possono inserire eliche conosciute per verificarne l'attendibilità?

http://www.mh-aerotools.de/airfoils/javaprop.htm

in merito ai software a pagamento: qualcosa tipo "propcad"?

grazie a presto

rb
 
mi piacerebbe poter stimare gli ampere di carica in funzione dell'elica utilizzata e della velocità della barca
non credo che si possa fare, ci sono troppe incognite in gioco.
ho trovato questo "programmino" simpatico
non va bene per il calcolo delle eliche navali
in merito ai software a pagamento: qualcosa tipo "propcad"?
si è una soluzione.
 
nelle istruzioni di javaprop dicono che mettendo la densità dell'acqua al posto di quella dell'aria si può usare per le eliche marine... perchè tu dici che non va bene?
 
qui ho trovato un interessante documento che tratta di modellazione di eliche e di prototipazione del modello sperimentale. c'é anche una interessante immagine di prototipo di elica montato su motore elettrico per il test in vasca. in fondo al documento c'é anche il codice completo di openprop v1.0 in versione di scripting per rhino,

presso questo link si trova la pagina principale di openprop con le versioni più recenti ma scritte per matlab.
 
ciao a tutti , riuppo la discussione per segnalare che la prossima estate ci sara' una manifestazione itinerante dalla liguria fino alla toscana fatta da barche elettriche di vario tipo , uno dei temi che verranno provati sul campo e' anche il regen , usando l'elica come "generatore" in caso di vento forte o in caso di necessita' di ridurre la velocita' (es pesca a traina)
 
grazie per l'informazione, spero proprio di essere in acqua per l'estate prossima.
c'è qualche contatto con l'organizzazione di questa manifestazione?

buone feste e buon anno nuovo a tutti.

roberto

p.s. ho disegnato l'elica con javaprop usando un profilo simmetrico fatto con javafoil e la sto realizzando in acciaio e carbonio.
 
come contatto puoi chiedere a me.
sia per l'evento di questa estate (se si trova un po' di finanziatori ) sia per il campionato barche elettrosolari
 

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