SETTEMBRE 2010
Quattro baldi ciclisti alle prese con il mitico passo dello Stelvio.
Ma che c' entra la bici con la nauticautile ?
Ormai Luca Cesca rappresenta un ospite fisso in questo sito; stavolta rispondo, per quel che posso, ad una serie di domande che senza dubbio interesseranno anche altri magnifici lettori.
Ecco il testo di Luca:
“Volevo porti un quesito in merito alla scarsa velocità del mio Comet .
Non so se ti ricordi i problemi di raffreddamento avuti un paio d'anni fa, sembrano risolti dopo aver effettuato una revisione generale del motore ed alcune sostituzioni preventive, tuttavia persisteva una scarsa velocità anche con carena appena pulita : 6 - 6,5 nodi a 2200rpm ed elica J-prop , il motore Nanni MB 180 42 Hp salendo ancora come numero di giri non riusciva a spingere oltre come velocità, aumentava solo la temperatura che si avvicinava pericolosamente ai 100 ° .
Il mese scorso , mi sono deciso a far variare il passo da un sub passando dalla tacca 8 alla 10.
Risultato: ora "filo" a 7 - 7,5 nodi a 2000 rpm con temperatura stabile sugli 80° , però mi è parso si accentuassero le vibrazioni trasmesse al timoniere attraverso le paratie e lo scafo .
Pensi possa trattarsi di un problema di boccole dell'asse di trasmissione ?
Inoltre, al minimo, la barca risulta molto più veloce di prima, per cui ti lascio immaginare l'incertezza iniziale nell' avvicinarmi all' ormeggio (per attraccare di poppa io mi devo fare tutto il pontile in retro) subito dopo la variazione di passo, con un abbrivio quasi doppio rispetto a quanto fossi abituato ; d'altronde se riduco eccessivamente il numero di giri si accende la spia della pressione dell'olio, per cui la manovra risulta un po' "articolata" .
Seconda domanda, non ho capito bene perchè il motore non salga più come giri : ora i 2200 rappresentano il regime massimo di rotazione .
Ho cercato di documentarmi un po', nel sito che ti indico qui sotto ho trovato un articolo abbastanza ben fatto, la teoria l'ho anche capita ma non è così chiara, almeno per me, come quando tu la esponi nei tuoi articoli .
Gentilmente, in uno dei prossimi mesi, potresti occuparti della faccenda e darci un po' di lumi / consigli ?
Un caro saluto a te e famiglia , Luca
http://www.nautica.it/info/motore/eliche.htm
Molte sono le differenze che separano i “motoscafisti” dai “velisti” e una di queste riguarda proprio l’ apparato meccanico propulsivo.
Se è vero infatti che i primi hanno sempre a che fare col problema dell’ ottimizzazione dei consumi dei motori in relazione all’ erogazione della potenza e alla corrispondente velocità della barca, i secondi invece possono trovare una “buona situazione di equilibrio” purchè abbiano dotato le loro barche di un’ elica a pale orientabili, tipo Max-Prop o J-Prop.
Una Max-Prop con linea d' asse a sinistra e una Max-Prop con S-Drive a destra.
Questi due brevetti (mi permetto di dire simili per funzionamento e prestazioni) non solo permettono di contenere gli attriti nella pura navigazione a vela, ma consentono la stratosferica possibilità di dotare la barca di una specie di “cambio automatico”.
Per ben comprendere quanto appena detto e quanto seguirà, invito i lettori a trasformarsi in ciclisti perchè solo in questo modo potranno sul loro corpo sperimentare ciò che effettivamente "sente" il motore della barca.
Salite pertanto su una bicicletta dotata di cambio (ma non fatelo figurativamente standovene davanti al computer a leggere queste mie consuete idiozie, fatelo per davvero considerando queste idiozie come istruzioni).
Non occorre che abbiate a disposizione una Mountain Bike con cambio Shimano a 593 velocità….sarà sufficiente una bici normale da strada anche con una sola volantina ma con qualche rapporto al pignone posteriore.
BREVE COMMENTO
Di questi tempi non ho mai visto tante biciclette tipo Mountain Bike con tanti rapporti (inutilizzati) come quelle che ci sono qui da noi in pianura…Che poi va a finire che restano nei garages perchè “tanto si usa l’ automobile”.
Stabiliamo subito un paragone iniziale.
I muscoli delle gambe rappresentano la potenza del motore della barca: essi riescono a svilupparla completamente solo a un determinato numero di pedalate al minuto (frequenza di rotazione dell’ albero motore) che varia da persona a persona…in genere un valore medio è intorno alle 70 – 75 pedalate al minuto (Giro d’ Italia, Tour de France e Vuelta insegnano).
La stessa cosa fa qualsiasi motore : la “curva di potenza” è un grafico che indica come il massimo dei CV (ora si chiamano KW, chilowatt) venga raggiunta dal motore solo a un determinato numero di giri.
Tanto per mettere giù dei numeri, mettiamo che il Nanni-Mercedes di Luca esprima tutti i suoi 42 CV a 2700 r.p.m. (giri al minuto).
Stabilito questo saliamo in bicicletta, in pianura, inserendo il rapporto posteriore più grande che abbiamo.
DIGRESSIONE FURBA
I rapporti al pignone posteriore della bici rappresentano naturalmente il passo dell’ elica Max-Prop o J-Prop della barca. (Lo scrivo lo stesso anche se so che ci siete arrivati da soli…Che menti, eh?).
Rapporto posteriore grande significa elica con passo piccolo, cioè con scarso avvitamento (e quindi avanzamento) nell’ acqua.
Rapporto posteriore piccolo significa elica con passo grande, cioè con molto avvitamento (e quindi avanzamento) nell’ acqua.
DIGRESSIONE PIUTTOSTO UTILE
Non sto qui a perder tempo nel parlare di avanzamento e regresso (cose che vengono insegnate nei corsi di patenti nautiche) in quanto lo ritengo ininfluente ai fini della comprensione di ciò che mi preme spiegare e anche perché complicherebbe tremendamente il paragone tra barca e bicicletta.
Se la barca infatti è soggetta a regresso, la bici è esente da regresso…Il perché è facilmente comprensibile in quanto la barca pone a contatto tra loro un solido con un fluido (pale dell’ elica con acqua di mare) mentre la bici pone a contato tra loro due solidi (pneumatico della ruota con asfalto stradale).
ULTERIORE DIGRESSIONE A COMPLETAMENTO DELLA PRECEDENTE
In effetti anche la bici può avere regresso, occorrerebbe però avere due cosce tipo quelle di Mario Cipollini o Alessandro Petacchi e spingere come dannati sul fango col pneumatico posteriore liscio… In questa eventualità la ruota “sgomma” eliminando parte dell’ attrito col terreno e si ha il regresso.
Non so a chi cavolo possa interessare il fatto di "pedalare regredendo" ma il mondo - si sa - è fatto anche da molta gente che fa cose molto inutili (e non mi riferisco ai ciclisti…).
Cominciamo ora a pedalare - come abbiamo detto in pianura - col rapporto posteriore più grande che abbiamo e ci accorgeremo che riusciremo con facilità a superare le 75 pedalate al minuto e che nel contempo la velocità della bici non sarà entusiasmante.
Saremo senza dubbio in grado di scaricare tutta la nostra potenza muscolare ma senza ottenere le velocità che ci aspettavamo; avanzeremo con le “gambe imballate” (in gergo non significa che esse siano racchiuse in cartone e polistirolo e protette per un viaggio in treno, ma che gireranno furiosamente e inutilmente ci faranno sudare).
La stessa cosa succede al motore della barca collegato ad una elica con passo ridotto, oppure ad un’ elica di diametro troppo piccolo.
Il Nanni-Mercedes sarà senza dubbio in grado di raggiungere i 2700 r.p.m. (anche di superarli se il limitatore di fuori giri glielo consentisse) ma la velocità della barca a fatica raggiungerà i 6 nodi; il motore consumerà e scalderà parecchio, ma con scarso rendimento.
Ora cambiamo il rapporto della bici, innestando quello “più duro”, cioè il pignone posteriore più piccolo.
Ripartiamo, percorrendo sempre un tratto di pianura.
Ora sarà un po’ più difficile raggiungere le 75 pedalate al minuto; può darsi che, per quanti sforzi facciamo, proprio non ci riusciamo e che quindi non riusciamo a scaricare sulla catena tutta la potenza che i nostri muscoli potrebbero esprimere.
La velocità della bici è assai più consistente, ma rappresenta il massimo?
No, perché non riusciamo ad esprimere il massimo di potenza.
Quindi dovremo ricercare il migliore compromesso, cioè quel rapporto posteriore che si adatti meglio alle caratteristiche di potenza dei muscoli delle nostre gambe.
Ma quale sarà il migliore compromesso?
La risposta sembra ovvia, sceglieremo un rapporto posteriore intermedio.
Questa difficoltà ha cause sia oggettive che soggetive.
Le cause oggettive sono rappresentate per esempio da un po’ di maretta di prua, da una carena un po’ sporca, da qualche organismo marino tenacemente ancorato su una pala dell’ elica.
Sono tutti fattori che diminuiscono il rendimento dell’ elica (cioè la quantità di energia che essa è in grado di trasformare in spinta di avanzamento, rapportata a quella che le viene offerta dal motore).
Applicando lo stesso ragionamento alla bici, è come se lasciassimo la strada in pianura per affrontare un po’ di salita.
Anche se avessimo trovato il “rapporto giusto” per la pianura e stessimo pedalando con soddisfazione a 70 pedalate al minuto correndo felici a 30 Km/h, basterà imboccare la rampa di un cavalcavia perché questo equilibro improvvisamente svanisca, il ritmo delle pedalate diminuisca, la fatica aumenti e i 30 Km/h si trasformino in un sogno ben lontano.
Un po’ di maretta di prua per la barca è esattamente paragonabile alla rampa di un cavalcavia per la bici.
Le due foto che precedono illustrano alcuni tipi di "salita nautica".... impossibile a superarsi con l' elica.
Le cause soggettive invece sono rappresentate dalla personalità dello skipper.
Ci sono skipper che preferiscono avanzare rigorosamente o solo a vela o solo a motore, ci sono quelli che se c’è poco vento tollerano comunque di sfruttare simultaneamente entrambi i sistemi di propulsione.
I primi amano che il motore sviluppi la massima velocità della barca al massimo dei giri del motore.
I secondi tollerano che il motore pur non riuscendo a sviluppare tutti i giri comunque faccia viaggiare veloce la barca (anche se non sarà il massimo, tanto c’è la vela che aiuta).
I primi sistemeranno l’ elica a pale orientabile così da avere un passo un po’ più corto, i secondi così da avere un passo un po’ più lungo.
I primi riusciranno meglio a risalire il mare un po’ mosso da prua.
I secondi consumeranno meno carburante.
I primi avranno il motore che scalderà un po’ di più.
I secondi avranno una barca troppo veloce col motore al minimo all’ ormeggio.
C’ est la vie ! E' una scelta. Tutto non si può avere.
Anche nel ciclismo è così.
Alessandro Petacchi va male in salita ma vince le volate.
Ivan Basso non si sogna certo di fare gli sprint all' arrivo, ma vince gli estenuanti tapponi dolomitici.
Quale sarà allora la tacca giusta per l’ elica della tua barca ?
Non resta che provare e vedere come si trova meglio lei (con le sue caratteristiche oggettive) e come ti trovi meglio tu (con le tue caratteristiche soggettive).
Per quel che riguarda le vibrazioni percepite dal timoniere quando il passo dell' elica è elevato, dobbiamo ricordare ciò che ci hanno insegnato ai corsi di patente nautica relativamente all' elica destrorsa e sinistrorsa. Poichè le eliche delle nostre barche lavorano pochi centimetri sotto la superficie dell' acqua, le loro pale spingono l' acqua in modo diverso : quando la pala è sopra (più vicino alla superficie) spinge su un fluido le cui particelle hanno meno pressione tra loro, quando la pala è sotto (più lontano dalla superficie) essa spinge su un fluido le cui particelle hanno più pressione tra loro.
Ciò implica il fatto che la pala sopra rende meno della pala sotto e quindi avanzando si produce un effetto di "spinta laterale sulla poppa" (verso dx se l' elica è destrorsa, verso sx se l' elica è sinistrorsa).
Questo effetto si inverte quando si va in retro (spinta laterale a sx se l' elica è destrorsa, verso dx se l' elica è sinistrorsa) rendendo a volte complicale le manovre di ormeggio.
Ebbene questo effetto di "spinta laterale sulla poppa" si avverte tanto più elevato quanto più grande è il passo dell' elica....sembra quasi che il timone sia più "duro" perchè occorre tenerlo premuto da una parte per avanzare.
I sacri testi di meccanica recitano infatti che "l' elica ideale è quella con diametro tendente a infinito e passo tendente a zero".
Le pale dei mulini a vento si avvicinano a questo concetto...ma per le eliche delle nostre barche è naturalmente impossibile "avere un' elica con diametro infinito".
Questo è Silvio (vedi giugno 2008 e luglio 2008), molto soddisfatto della sua elica in carbonio che con un diametro di 2 metri e mezzo e un passo di 6 metri riesce a spingere la sua barca a vela di 40 piedi alla splendida velocità di 38 nodi, come è ampiamente dimostrato dalla grande scia schiumosa di poppa....
Sarà vero, sarà falso, o si tratta della scia di un aliscafo della SNAV (rigorosamente in carbonio) appena passato tra Ischia e Procida (per fortuna non ancora fatte in carbonio) ?
DIGRESSIONE FINALE
Non credere, o affezionato lettore, che io scriva certe cose per puro spirito ironico (che poi nelle mie intenzioni vorrebbe essere anche divertente).
Il fatto di truccare le foto di nautica è una prassi consolidata nei depliants pubblicitari delle imbarcazioni a vela dei cantieri più noti. Osserva con attenzione le foto delle barche in vendita : a fronte della superficie del mare appena increspata (conseguenza di una brezzolina sui 7 - 9 nodi) l' onda di prua o la scia di poppa della barca reclamizzata fa letteralmente paura...Sembra quasi che la barca stia per planare !
Una volta quando si scriveva una lettera era un vezzo aggiungere in calce un P.S. (che non significa né Pronto Soccorso, né Pubblica Sicurezza, bensì Post Scriptum, cioè scritto dopo).
Forse non tutti sanno che tutte le imbarcazioni a vela riescono a sviluppare il massimo di velocità non a motore ma a vela. Il perchè è presto detto.
Gli scafi dislocanti hanno la velocità limitata dal cavo dell' onda che formano nel loro spostamento (cose di cui ci siamo già ampiamente occupati nel novembre 2006 e dicembre 2006).
Quando l' elica spinge, dato che il punto di applicazione della spinta è forzatamente sommerso, essa tende a far "tuffare la poppa" in acqua, quindi a "far navigare lo scafo in salita" (mi si perdoni questa ultima frase che tecnicamente fa veramente schifo).
Quando invece sono le vele a spingere, dato che il punto di applicazione della spinta è circa a 1/3 dell' altezza dell' albero, esse tendono a "tener sollevata la poppa" in acqua, quindi a "far navigare lo scafo in discesa".
Insomma, navigando a vela lo scafo trova un migliore equilibrio di forze lungo il suo asse longitudinale, e quindi è in grado di spuntare una velocità massima migliore.
Naturalmente lungo l' asse trasversale le cose vanno peggio perchè navigando a vela la barca si inclina da una parte, ma l' onda responsabile delle prestazioni velocistiche si sviluppa da prua a poppa ed è longitudinalmente che la spinta data dalle vele migliora l' assetto....Provare per credere !
Con 42 CV di motore il mio Comet 12 raggiunge i 7 nodi e mezzo... e se lo dotassi di un motorazzo bionico da 80 CV non correrebbe di più perchè metterebbe sott' acqua lo specchio di poppa (cosa che fa già con 42 CV).
A vela invece ho raggiunto 8,2 nodi, al traverso e con la bora.....ma so che potrebbe fare anche qualcosa in più.
CIAO LUCA, E BUONE PEDALATE !