Bilanciamento Dei Sottomarini R/c - Cenni Teorici

[Ocean's One*]

Carissimi comandanti,

come avevo anticipato tempo fa, vorrei proporvi un thread che tratti il bilanciamento dei modelli subacquei dal punto vista teorico.

Io sono il primo estimatore di chi, grazie alla propria sensibilità ed esperienza, riesce in pochi tentativi a bilanciare il proprio sottomarino R/C. Tuttavia, penso sia di interesse generale dare qualche regoletta teorica per questi interventi, che mi auguro sia di utilità ai più.

Mentre il bilanciamento dei modelli in kit è relativamente facile, per quelli autocostruiti o convertiti dagli statici le scelte sono molteplici: dimensionamento e posizione del wtc, volume e posizione della cassa di immersione, quantità e posizione della zavorra.

E' necessario valutare le doti di stabilità del modello quando non è ancora troppo tardi, perché a un progetto nato male non sempre si può rimediare con il semplice spostamento della zavorra. Qualche semplice valutazione teorica al momento giusto potrebbe quindi essere d'aiuto.

 

In questa esposizione vorrei iniziare con qualche cenno generale sul galleggiamento e sulla stabilità. Sono argomenti già noti a buona parte di noi, e spero mi scuserete se partiremo proprio dalle basi e tratteremo tutto in modo piuttosto semplificato.

Del resto, la trattazione "somma" di questi argomenti ce l'abbiamo già, grazie ai lavori dell'eccelso Varo5 sulla stabilità della nave (vd. sez. Tecnica). Io qui vorrei solo proporvi un "bigino" con gli argomenti direttamente utili al nostro scopo e con esempi di applicazione ai nostri modelli.

 

Attualmente sto preparando un po' di testo e disegni, che vi sottoporrò a breve.

Nel frattempo, lasciatemi fare un paio di riconoscimenti:

 

- Al Comandante Varo5, ai cui lavori mi sono ispirato e a cui rimando per ogni ulteriore approfondimento tecnico. (Varo, mi rendo conto che i miei post saranno la "brutta copia" dei tuoi: sentiti libero, anzi benvenuto, di aggiungere qualsiasi nota tecnica tu ritenga utile per integrare o correggere quanto scrivo).

 

- Al Comandante Andreavcc, che ha già preparato per tutti i frequentatori del forum un ottimo thread sui sistemi di immersione per i modelli RC. Quello è il posto giusto per ogni chiarimento in merito, che fra l'altro si riallaccia facilmente con alcuni dei temi che tratteremo qui.

 

 

Speriamo che questa mia iniziativa sia gradita.

Per il momento vi saluto. A presto,

 

Ocean's

[dasboot]

^{molto bene Ocean....ho giusto cominciato lo studio di fattibilità dello Skipjack della Revell...........e data la mole del modello, credo che qualche nozione ben assestata sia di aiuto}

Modificato 27 Maggio, 2013 da dasboot

[Ocean's One*]

Molto bene, Dasboot. Speriamo di esserti utile.

Io ora inizierei con qualche nozione generale sulla stabilità.

___________________

 

1.1. STABILITA' TRASVERSALE - CONCETTI BASE

 

L'obiettivo è che il modello resti in condizioni di equilibrio nella posizione orizzontale sia in emersione che in immersione, ed inoltre che questo equilibrio sia "stabile": il natante deve essere in grado di riacquistare la condizione di equilibrio iniziale se una perturbazione lo fa sbandare rispetto ad essa.

 

FIG. 1-2

 

Riferiamoci all'esempio semplice di Figura 1. Se spostiamo un pendolo dalla sua condizione di equilibrio, questo poi ritornerà nella posizione iniziale. Le due forze verticali applicate alle estremità dellasta (peso e reazione del fulcro) sono in grado di generare un braccio di leva fra le rispettive rette di azione, che determinerà la rotazione per il riallineamento (Figura 2).

 

Sui natanti avviene esattamente la stessa cosa: alle due estremità del "pendolo" ideale ci sono la spinta idrostatica, forza diretta verso l'alto, e il peso diretto verso il basso.

Queste due forze sono uguali fra loro, sia in caso di galleggiamento in emersione, sia in immersione in assetto neutro. (Solo per un sottomarino in assetto negativo il peso è maggiore della spinta idrostatica, ma vogliamo notare che questa NON è una condizione di equilibrio ma di continua discesa, finché qualcosa di spiacevole accade).

In emersione, per un assetto "leggero", lo scafo di un sottomarino esce dall'acqua per una certa quantità, sacrificando parte della spinta idrostatica, finché la porzione residua di questa spinta non arrivi nuovamente a bilanciare il peso, diminuito grazie allo svuotamento delle casse di immersione .

 

La spinta idrostatica agisce sul "centro di carena", che è il centro geometrico dei volumi immersi. Per modelli molto semplici con WTC cilindrico e scafo a libera circolazione di spessore trascurabile, il centro di spinta in pratica coincide con il centro del WTC, in asse e a metà della sua lunghezza.

 

La posizione del baricentro dipende invece dalla disposizione dei singoli pesi parziali (WTC, motori, zavorra, batterie, ecc.). Nel baricentro possiamo considerare idealmente applicato tutto il peso del battello,

Per alcuni casi semplici, è possibile calcolare lesatta posizione del baricentro, in altri casi bisognerà fare delle prove pratiche. Già ora possiamo però dire che in un modello ben costruito la posizione del baricentro dovrà essere piuttosto bassa, visto che la zavorra, le batterie e tutti i componenti più pesanti vengono di solito posizionati nella parte inferiore del modello.

 

Tornando all'esempio del pendolo, vediamo che per un corretto bilanciamento occorre che il baricentro ("G" in Figura 3) si trovi più in basso del centro di carena "C", punto di applicazione della spinta idrostatica. Solo così si ha un equilibrio stabile che consente al battello di autoraddrizzarsi.

 

FIG. 3-4

 

Guardiamo la posizione sbandata di Figura 4: il centro di carena "C" e il baricentro "G" non si trovano più sulla stessa verticale, ma sono sfalsati di un certo braccio di leva. Costituiscono quindi una "coppia di forze" che genera un "momento raddrizzante" in grado di ruotare lo scafo e riportarlo in equilibrio.

Evidentemente, ciò dipende dal fatto che il centro di carena si trova sopra il baricentro. Se invece si trovasse al di sotto, il battello si capovolgerebbe.

 

A questo punto, per parlare di grandezze numeriche, introduciamo il concetto importantissimo di "altezza metacentrica", che per ora definiamo come distanza verticale dal baricentro al centro di carena.

Più laltezza metacentrica è elevata, maggiore sarà la stabilità dello scafo e la sua tendenza ad autoraddrizzarsi.

L'altezza metacentrica si misura in cm per le navi vere. Qui useremo la stessa unità di misura anche per i nostri modelli. Forse sarebbero meglio i millimetri, ma l'insieme di unità omogenee centimetri / grammi / millilitri farà nascere numeri un po' più gestibili nei calcoli che andremo a fare.

 

Ecco quindi la sintesi di tutto il lavoro: occorre calcolare (o stimare, o verificare nella pratica) dove siano il centro di carena e il baricentro, e da essi calcolare l'altezza metacentrica.

Il baricentro deve necessariamente trovarsi al di sotto del centro di carena, pena il capovolgimento del modello. Inoltre, tanto più sarà alta la distanza fra questi punti, ossia l'altezza metacentrica, tanto più il modello sarà stabile. Vedremo più avanti come fare queste valutazioni.

 

_______________

 

Per ora mi fermo qui.

Il linguaggio non è ipertecnico, spero sia risultato chiaro alla maggior parte dei Comandanti che leggono. (Del resto, per una trattazione più completa ed infinitamente più accurata, abbiamo già i validi thread di Varo5.)

Ora mi aspetto un'obiezione da parte dei più accorti, che vorranno puntualizzare la differenza esistente fra "centro di carena" e "metacentro" e la stessa definizione di altezza metacentrica.

Sono d'accordo anch'io ma, per non mettere troppa carne al fuoco, ne parlerò nei prossimi post.

 

 

EDIT: Rimesse immagini, non certo grazie ad ImageShack

Modificato 11 Aprile, 2018 da Ocean's One

[corazzata_littorio]

Ottima discussione!

nei prossimi giorni se per voi sta bene provvedo a spostarla tra le discussioni in evidenza!!

 

ciao Luca.

[Ocean's One*]

Va benissimo.

Anzi, ti ringrazio per la premura...

[andreavcc]

bellissimo!!! un post di cui si sentiva la mancanza

[Ocean's One*]

Andrea,

ti ringrazio dell'apprezzamento, ma lo sai che questa idea me l'hai data proprio tu?

Quando, a suo tempo, avevo visto la tua discussione sui sistemi di immersione dei sub RC, fatta ad uso e consumo dei Comandanti della Base, mi ero proposto di fare anch'io qualcosa di divulgativo, un insieme di consigli tecnici che potessero aiutare i modellisti di Betasom.

Ora, dopo qualche annetto, eccomi qui a provarci. Speriamo di riuscire nello scopo...

 

A domani con un nuovo post. Ciao!

[BERILLO*]

Ce la fai, Cte Ocean's One,..ce la fai..." Alla Via Cosi'.. "

 

BERILLO

[Ocean's One*]

Ce la farò!

 

Riprendiamo allora l'analisi della stabilità dei battelli.

Questo post forse sarà un po' ostico e risulterà di livello molto teorico, ciononostante occorre affrontarlo subito per sgomberare il campo da possibili malintesi. Dopodiché, capiremo che possiamo fare importanti semplificazioni e procedere con calcoli più leggeri per la verifica della stabilità, nello specifico caso dei sottomarini RC.

 

Sostanzialmente, la domanda è la seguente: per ottenere stabilità, basta mantenere il baricentro sotto al centro di carena oppure può aiutare anche la forma stessa dello scafo?

Pensiamo per esempio alle controcarene esterne di qualche vecchio sommergibile: sui nostri modelli R/C, ci servirà realizzare vere controcarene a tenuta stagna oppure ciò è ininfluente per la stabilità del modello?

 

Sentiamo parlare di "stabilità di peso", per le barche con molta zavorra in chiglia, oppure di "stabilità di carena" o "di forma", se questa caratteristica dipende più che altro dalle forme larghe e squadrate dello scafo delle navi.

Dei due meccanismi, il primo è sicuramente utile per i sottomarini RC, come abbiamo già visto. Ma il secondo? Ci chiediamo ora che contributo possa dare la "stabilità di carena" se applicata ai nostri modelli. E, prima ancora, cerchiamo di dare una descrizione mirata delle grandezze in gioco.

 

1.2. STABILITA TRASVERSALE - METACENTRO

Riferiamoci in particolare ai natanti in galleggiamento e alla loro stabilità rispetto ai movimenti di rollio.

In Figura 5 consideriamo uno scafo molto squadrato di nave, con pesanti sovrastrutture che determinano un baricentro G piuttosto alto.

In effetti, il baricentro si trova addirittura al di sopra della posizione del centro di carena C, in cui è applicata la spinta idrostatica. Siamo allora di fronte ad una condizione di instabilità?

Da quel che abbiamo detto in precedenza ci verrebbe da dire di sì, ma in realtà non è così.

Infatti, in condizioni di galleggiamento il centro di carena non è fisso ma si sposta a causa delle porzioni di scafo che si immergono o escono dall'acqua per effetto della rotazione dello scafo.

 

FIG. 5/6/7

 

In Figura 6 abbiamo ipotizzato uno sbandamento della nave verso destra. La parte destra dello scafo risulterà quindi immersa in maggior misura e guadagnerà spinta idrostatica, mentre quella sinistra, maggiormente fuori dall'acqua, perderà spinta di galleggiamento.

Questi due contributi opposti fanno sì che il centro di applicazione della spinta idrostatica (ossia il centro di carena) si sposti verso destra nella posizione C', generando rispetto al baricentro un certo braccio di leva che agirà per riportare l'equilibrio.

 

In pratica, grazie all'escursione laterale del centro di carena, viene nuovamente ottenuta la condizione di "pendolo in equilibrio stabile" di cui parlavamo in precedenza. La differenza è che qui il fulcro non è più il centro di carena ma un nuovo punto, detto "metacentro".

Se guardiamo lanalisi geometrica di Figura 7, la spinta idrostatica sta agendo in direzione verticale a partire dal nuovo centro di carena C'. Questa retta incrocia nel punto "M" la linea di mezzeria dello scafo (la quale corrisponde alla retta d'azione della spinta idrostatica a scafo non sbandato).

In conclusione, durante il rollio, è come se la spinta idrostatica ruotasse rispetto alla nave attorno al punto "M"; questo punto, detto "metacentro", è quindi il vero punto di sospensione del pendolo ideale che schematizza il natante, la vera "cerniera" attorno a cui la nave ruota.

Dal disegno possiamo facilmente notare che, anche se il centro di carena si trova sotto il baricentro, il metacentro è invece posizionato al di sopra di quest'ultimo.

E' questo il motivo per il quale l'equilibrio stabile è garantito anche in queste condizioni, grazie alle forme di scafo molto piene e squadrate: ecco la "stabilità di carena".

 

A questo punto, dovremmo rivedere la definizione già data di altezza metacentrica: essa è la distanza verticale del baricentro "G" dal metacentro "M", e non dal centro di carena "C" come detto in precedenza.

Infatti, l'altezza metacentrica viene anche indicata con la sigla "GM".

Così espressa, l'altezza metacentrica descrive globalmente l'insieme di "stabilità di peso" e "stabilità di carena" che il battello possiede, e ricordiamo che il secondo fattore diviene determinante per le navi reali di un certo dislocamento.

 

Al contrario, per i sottomarini RC la "stabilità di carena" è quasi sempre trascurabile.

Possiamo quindi supporre, semplificando, che il metacentro M di un nostro modello coincide con il centro di carena C. Quest'ultimo è più facilmente calcolabile specialmente per WTC di forma geometrica molto semplice e ne trarremmo quindi vantaggio, specialmente se non abbiamo una competenza tecnica pari a quella di Varo5.

Come vedete, siamo quindi tornati alla definizione data nel precedente post.

Per i nostri modelli RC l'altezza metacentrica è data (approssimativamente) dalla distanza verticale fra centro di carena e baricentro, con il secondo necessariamente posizionato al di sotto del primo.

 

 

Mi fermo qui, anche se in effetti non ho ancora dimostrato che per i sottomarini R/C la "stabilità di carena" è veramente un fattore trascurabile, salvo casi eccezionali.

Lo farò nel prossimo post, con qualche schemino esemplificativo.

A presto.

 

 

EDIT: rimesse immagini, non certo grazie ad ImageShack

Modificato 11 Aprile, 2018 da Ocean's One

[Ocean's One*]

1.3. STABILITA TRASVERSALE DEI SOTTOMARINI R/C IN IMMERSIONE

 

Se la stabilità di carena è estremamente importante per le navi vere, essa diventa quasi ininfluente per i sottomarini RC.

Vediamo i motivi di questo fenomeno, concentrandoci per ora sul comportamento in immersione dei nostri modelli.

In immersione, tutto lo scafo del sottomarino è completamente bagnato, senza possibilità che alcuna sua parte possa emergere dall'acqua.

Di conseguenza, è impossibile che un movimento di rollio possa far emergere in modo asimmetrico alcuna porzione di scafo, visto che questo è sempre completamente sott'acqua. La posizione del centro di carena, che è il centro geometrico delle parti immerse, rimarrà pertanto invariata, a prescindere dall'inclinazione che assumerà il sottomarino immerso in caso di rollio.

 

Ma se il centro di carena non si può spostare, il meccanismo si cui si basa la stabilità di carena non si può applicare.

La "stabilità di carena" in immersione non esiste.

Pertanto, possiamo affermare che in immersione il metacentro "M" coinciderà sempre con il centro di carena "C". Il vero punto di sospensione del nostro schematico "pendolo ideale" è appunto il centro di carena, che resta sempre fisso ed inamovibile rispetto allo scafo.

In immersione, centro di carena e metacentro sono quindi la stessa cosa.

 

Questa è un'importantissima semplificazione, che ha benefiche conseguenze pratiche.

Infatti possiamo affermare che, agli effetti della stabilità in immersione, la forma dello scafo stagno non ha alcuna influenza. L'unica cosa che veramente conta è che il centro di carena si trovi il più in alto possibile, e al contrario il baricentro sia posizionato molto in basso.

Non importa se nel vostro modello inserirete un WTC stretto e lungo oppure uno corto e tozzo (a patto che ci stiano, ovviamente!), o persino due o tre WTC di diverso diametro uniti insieme. In tutti i casi, se garantirete la stessa altezza metacentrica, sarete certi di avere ottenuto anche un'identica stabilità in immersione.

In immersione, si ha pura e semplice stabilità di peso, la forma non conta.

 

Tutti i vostri sforzi progettuali dovranno pertanto essere orientati ad installare sul modello un WTC abbastanza grosso: la sua spinta servirà a compensare il peso del sottomarino, ma vi consentirà anche di installare in chiglia una cospicua quantità di zavorra, in modo da massimizzare l'altezza metacentrica e la stabilità.

Sempre per questo motivo, il WTC andrebbe posizionato il più in alto possibile, in modo da innalzare il metacentro / centro di carena.

Attenzione però ad una cosa importantissima: il WTC deve necessariamente rimanere sotto il pelo dell'acqua per esercitare spinta idrostatica, visto che "in aria" non funziona! Quindi posizionatelo nella parte alta dello scafo, ma sempre al di sotto della linea di galleggiamento del modello in emersione.

Questo è uno dei consigli pratici più importanti che mi sento di darvi.

 

Alla prossima.

Modificato 30 Maggio, 2013 da Ocean's One

[Ocean's One*]

Mi sto accorgendo che la trattazione teorica si sta allungando un po' rispetto ai miei piani iniziali.

In effetti, prima di affrontare il problema del bilanciamento vero e proprio ho preferito fare diverse premesse sul galleggiamento dei nostri modelli, che saranno le basi per gli interventi successivi.

Se preferite arrivare direttamente al problema, posso dire che in un paio di post faremo un primo calcolo dell'altezza metacentrica di un modello, per ora vi chiedo ancora un po' di pazienza.

Per chi invece apprezza la completezza, oggi continuerò ad esaminare l'influenza delle forme di scafo sulla stabilità dei sommergibili RC, questa volta per la navigazione in superficie.

 

In tutto questo, però ho bisogno di una vostra opinione per calibrare bene la mia esposizione.

Io desidero che questi contenuti vi arrivino in modo chiaro, quindi capita che ripeta più volte gli stessi concetti con interventi lunghi e magari noiosi.

Ditemi voi se posso andare avanti così oppure è bene che cambi un po' il registro. Grazie!

 

 

1.4. STABILITA TRASVERSALE DEI SOTTOMARINI R/C IN SUPERFICIE

Valutiamo ora la stabilità in superficie dei nostri modelli.

Quanto conta la "stabilità di carena"? Ha senso curare le forme di scafo per migliorare la stabilità? Vale la pena di sfruttare eventuali controcarene e riempirle di polistirolo o di WTC addizionali?

(In merito all'ultima domanda, è logico che se vi è venuto un modello troppo pesante e avete bisogno di ogni spazio per guadagnare spinta, la risposta è affermativa. Ma ai soli effetti della stabilità, vedrete che l'utilità delle controcarene è molto più dubbia)

 

In generale, sui nostri sottomarini lo scafo è piuttosto tondo e non certo a forma di "chiatta". Anzi, è uso comune che i WTC siano perfettamente cilindrici.

Dal punto di vista geometrico, questo tipo di scafo non possiede caratteristiche tali da manifestare una sensibile "stabilità di carena", non potendo manifestare in superficie l'immersione asimmetrica di grosse porzioni laterali dello scafo.

Come vediamo in Figura 8/9, durante il rollio la parte immersa del WTC tondo praticamente non cambia forma e resta sempre un cerchio quasi completo. Pertanto, non può cambiare nemmeno la posizione del suo centro di carena (C' in pratica coincide con C).

 

FIGURA 8/9

 

Addirittura, se vogliamo mantenere il WTC completamente al di sotto della linea di galleggiamento (cosa saggia), il volume immerso sarà sempre e comunque pari all'intero WTC ed avrà un centro di carena fisso ed inamovibile in corrispondenza dell'asse del WTC stesso.

Durante il rollio, non ci sarà quindi alcuno spostamento del centro di carena, se non le minime variazioni legate allo scafo esterno a libera circolazione, che ha pareti sottili ed un volume molto ridotto.

Quindi, per la grande maggioranza dei modelli la stabilità di carena è un meccanismo che non influisce sulla stabilità in superficie.

 

 

Detto ciò, cerchiamo di valutare l'effetto di eventuali controcarene stagne.

Il modello di Figura 10 ha due grosse controcarene, che abbiamo reso stagne con WTC aggiuntivi o riempiendole di polistirolo. Queste strutture sono quindi in grado di fornire un sensibile contributo alla spinta di galleggiamento totale.

Analizziamo la sua condizione sbandata (Fig.10): i volumi immersi cambiano, perché una delle controcarene viene a trovarsi sopra il pelo dell'acqua e perde spinta di galleggiamento, mentre l'altra si immerge completamente e ne guadagna.

Di conseguenza, la spinta idrostatica sarà sbilanciata a favore del lato con la controcarena più immersa. Questo farà spostare il centro di carena dalla posizione C alla posizione C', innescando il meccanismo della "stabilità di carena" e generando un metacentro M posto più in alto, come indicato nel disegno.

In sintesi, l'altezza metacentrica crescerà grazie al contributo della "stabilità di forma" (o "di carena") ed il modello sarà effettivamente più stabile.

 

FIGURA 10/11

 

Però, attenzione! Si noti che non è affatto certo che la stabilità di carena possa effettivamente manifestarsi. Affinché lo possa fare, una delle due controcarene deve necessariamente uscire dall'acqua appena il rollio si manifesta.

Questo non avviene nell'esempio del sommergibile di Figura 11, che pure ha due controcarene stagne, ma posizionate leggermente più in basso.

In questo caso, un normale movimento di rollio non è in grado di fare emergere una delle due strutture laterali, e finché ciò non si verifica la spinta idrostatica rimarrà centrata e la "stabilità di carena" non potrà nascere.

Per il modello di Figura 11, il centro di carena C non subirà alcuna escursione durante il rollio (C' resta uguale a C) e anche il metacentro "M" continuerà a coincidere con centro di carena "C".

 

Il sommergibile di Figura 11 non trae alcun vantaggio dalla stabilità di carena, nonostante la sua forma ci induca a pensare diversamente.

Questo modello dovrà invece confidare unicamente sulla sua stabilità di peso, ottenuta grazie ad un baricentro basso. Se non possiede questa caratteristica, in emersione navigherà sbandato nonostante le sue due controcarene stagne.

 

 

Concludiamo: la stabilità di carena potrebbe dare un certo contributo su qualche modello di forme particolarmente fortunate, ma in generale la situazione è così dubbia e complessa che non possiamo fare affidamento su questa incerta caratteristica.

I due modelli analizzati poco fa ci sembravano quasi uguali, ma pochi cm di differenza sull'altezza delle controcarene hanno fatto la differenza.

 

La conclusione è una sola: se c'è qualcosa di ignoto, dobbiamo metterci dalla parte della ragione e considerare il caso peggiore.

Quindi, ignoriamo volutamente il contributo della stabilità di carena e cerchiamo di creare un modello già stabile per il solo effetto del peso: così facendo andremo a favore della sicurezza. Il nostro modello sarà sicuramente stabile e, se le sue forme daranno anche un contributo aggiuntivo alla stabilità, tanto meglio...

 

Per "metterci dalla parte della ragione" allora è utile calcolare l'altezza metacentrica dal centro di carena e non dal metacentro "vero" (fra l'altro, quest'ultimo non è così semplice da calcolare).

Se dai nostri conteggi semplificati il modello risultasse già stabile senza considerare la stabilità di forma, sicuramente lo sarebbe ancora di più se questa si manifestasse e generasse un metacentro "vero" ancor più favorevole.

_______________

 

Nel prossimo capitolo vedremo alcuni esempio del calcolo dell'altezza metacentrica.

Il primo caso sarà riferito al mio Bruggen Delta, modello dalle forme semplici che non pone particolari problemi di valutazione.

Non sempre è così, ma vedremo anche come affrontare casi un po' più complessi.

 

 

EDIT: rimesse immagini, non certo grazie ad ImageShack

Modificato 11 Aprile, 2018 da Ocean's One

[gpez]

Secondo me vai alla grande così.... Anche perché quando si affrontano le cose é meglio capire i concetti piuttosto che affidarsi esclusivamente alle scappatoie .... sicuramente le cose riassunte permettono di recuperare un po' di tempo iniziale ma poi alla lunga non danno autonomia a possibili scelte che dovessero uscire dagli esempi proposti

[corazzata_littorio]

Ocean's, ti faccio i complimenti per come sta venendo fuori la discussione! Tecnica ma davvero ben esposta, inoltre i paragoni ai modelli sono molto ben esposti e spiegati, anche per chi come me, non ha grande (anzi ne ho minima!) esperienza con i Smg RC

[Ocean's One*]

 

Corazzata Littorio, GPez,

 

grazie dei vostri apprezzamenti. Allora proseguo così!

 

A breve finirò di preparare un post con il primo esempio di bilanciamento di un modello esistente (il mio Delta).

 

Nel frattempo, per condividere maggiormente la discussione, ecco l'elenco degli argomenti che mi ero immaginato inizialmente:

 

 

Cap. 1) Bilanciamento trasversale: teoria e definizioni (tutto quanto abbiamo visto fin qui)

 

Cap. 2) Bilanciamento trasversale: esempi in emersione ed immersione

 

Cap. 3) Bilanciamento longitudinale e posizionamento della zavorra

 

Cap. 4) Cassa di immersione: dimensionamento e posizione

 

Cap. 5) Sequenza completa dei passi da seguire per un corretto bilanciamento. Esempi.

 

 

Per gli esempi finali, è logico che io pensi a voi, GPez e Dasboot. Speriamo di arrivarci con buon tempismo in modo da usare i vostri modelli come esempi.

 

 

 

Infine, anche se non li ho scritti in questo indice, potremmo pensare ad altri argomenti un po' più stuzzicanti, che potrebbero far nascere discussioni con il contributo di tutti.

 

Per esempio, domandona fondamentale, faremmo bene a riprodurre esattamente in scala l'altezza metacentrica di un sottomarino vero? Così riprodurremmo meglio anche il suo comportamento? Penso di sì, ma vi dirò che sono ignorante sulle altezze metacentriche dei battelli veri: però sono sicuro che, a tempo debito, qualcuno nella Base potrà senz'altro dare un validissimo contributo.

 

 

Saluti, a presto

 

 

[andreavcc]

straquoto gpez e littorio! non ostante la complessità dell'argomento riesci e spiegare tutto in maniera molto "digeribile". complimenti

[dott.Piergiorgio]

sono curioso sul problema del radiocomando di un modello in immersione...

 

Saluti,

dott. Piergiorgio.

[Ocean's One*]

DrPG,

 

in realtà non è difficile trovare un radiocomando che funzioni abbastanza bene sott'acqua.

La penetrazione delle onde radio in acqua dolce (pura) è tale che la prima lunghezza d'onda di solito riesce a passare.

Quindi, tutto dipende dalla frequenza della radio.

Trasmittenti a 27MHz, 40MHz o 78MHz hanno lunghezze d'onda fra i 5 e i 10 metri e possono quindi facilmente controllare modelli in immersione a 3-4 m (o anche di più, ma poi ci sono anche i limiti strutturali dello scafo).

Le uniche che non vanno bene sono le radio a 2,4GHz, che penetrerebbero l'acqua solo di qualche decina di cm.

 

Scusa la risposta sintetica ma non mi posso dilungare, visto che siamo un po' in OT.

[Ocean's One*]

Iniziamo ora il secondo capitolo con un po' di esempi pratici.

 

2.1. STABILITA TRASVERSALE - ESEMPIO: DELTA R/C IN IMMERSIONE

Analizziamo come esempio il modello radiocomandato del Delta in scala 1:8, che io possiedo e dal quale ho tratto un po' di misure.

Per chi non conosca ancora il Delta, visto che ora non posso fare una foto al mio modello, eccovi il riferimento diretto al sito del produttore.

http://modelluboot.de/

(> submarines > Delta)

 

Noi calcoleremo l'altezza metacentrica del modello che, come sappiamo, è indice di stabilità. Verificheremo che questa altezza assuma un valore positivo, sufficientemente elevato per garantire effettive capacità di raddrizzamento.

L'altezza metacentrica è pari alla differenza fra le posizioni verticali del metacentro "M" e del baricentro "G". Come abbiamo già detto, il metacentro viene forzatamente imposto uguale al centro di carena "C", andando a favore della sicurezza e della semplicità dei calcoli.

 

Il Delta ha una forma semplice, scomponibile in alcuni solidi elementari.

Il centro di carena "C" corrisponde al centro geometrico dei volumi immersi ed è facilmente stimabile nel caso di questo sottomarino.

 

Ecco allora l'analisi dei volumi immersi, come vediamo in Figura 12.

Lo scafo si compone di una parte anteriore tronco-conica, una porzione centrale cilindrica ed un cono di poppa, ai quali si aggiunge una torretta di forma più o meno cilindrica.

Tuttavia, i coni di prua e poppa sono zone a libera circolazione d'acqua, che quindi non contribuiscono alla spinta idrostatica. Restano allora soltanto due volumi stagni: la torretta e la parte centrale dello scafo, che corrisponde al WTC visto che il Delta ha struttura a semplice scafo.

(Per inciso: la torretta stagna è un'inutile complicazione e sarebbe stato meglio realizzarla a libera circolazione, visto che ha solo una funzione estetica. Però sul battello reale la torretta è stagna e quindi Bruggen ha voluto rimanere fedele a questa configurazione.)

 

FIGURA 12

 

Nella nostra analisi, fissiamo il riferimento delle posizioni verticali sull'asse di simmetria dello scafo. Le quote superiori all'asse saranno positive, quelle inferiori avranno invece segno negativo.

 

ANALISI DEI VOLUMI

Nella tabella blu di sinistra vediamo il riassunto dei volumi che incidono sulla posizione del metacentro. Ce ne sono soltanto due:

0) Lo scafo principale cilindrico, che è in asse ed ha quindi posizione verticale pari a 0cm. Il suo volume è di 4750 millilitri.

1) La torretta, il cui centro si trova +9cm sopra all'asse di simmetria. Essa ha volume di circa 250 mL.

 

Alcune osservazioni.

Per calcolare il volume della torretta, la possiamo immergere in un recipiente già pieno fino all'orlo e pesare l'acqua fuoriuscita. Oppure possiamo fare un calcolo geometrico un po' approssimato o ancora possiamo andare per analogia, paragonandola a bicchieri o tazze di cui conosciamo il volume, se ci basta un risultato approssimativo.

In merito al volume dello scafo stagno, a rigore esso comprenderebbe anche le pareti delle zone a libera circolazione: risulta comunque calcolabile (almeno da quelli che si ricordano l'area laterale del cono tronco), ma non è semplicissimo.

Invece, è molto meglio lavorare per differenza.

Innanzitutto, facciamo immergere il modello in assetto neutro, poi estraiamolo e pesiamolo, mantenendo la cassa di immersione piena: ne risultano 5000 grammi.

Visto che l'assetto è neutro, 5000 grammi sarà anche la spinta idrostatica complessiva, ottenuta grazie all'immersione di un volume di 5000 cm3 (o millilitri che dir si voglia).

Quindi, visto che 250 mL di volume erano forniti dalla torretta, allo scafo corrispondono i rimanenti 5000-250 = 4750 mL.

 

ANALISI DEI PESI

Qui i rilievi sono fattibili mediante semplice pesata, smontando quanto di nostro interesse. Dobbiamo avere un po' di spirito critico, lavorare per assiemi di importanza rilevante senza scomporre più del necessario.

Sostanzialmente, sul Delta ci sono solo due pesi che vale la pena analizzare, perché posti molto al di fuori dell'asse di simmetria:

2) La batteria, di circa 1 kg, il cui centro è posizionato a 4 cm sotto l'asse.

3) La zavorra, anch'essa di circa 1000 grammi, posta a quota -8 cm rispetto al riferimento.

 

Invece, lo scafo esterno del Delta è abbastanza centrato sull'asse. Al di sopra ci sarebbe in teoria il peso della torretta (ma supponiamo che le sue pareti non pesino molto, anche se è tardi per smontarla e pesarla), mentre inferiormente abbiamo la carenatura della zavorra, anch'essa molto leggera. Pertanto, possiamo essere abbastanza sicuri che la distribuzione di pesi dello scafo esterno sia abbastanza centrata e il suo baricentro si trovi in asse (posizione: +0cm).

Ma anche i rimanenti componenti interni non sono particolarmente sbilanciati. Il motore di propulsione, la pompa, la cassa di immersione, i servi e tutta la struttura interna sono abbastanza in asse.

Possiamo quindi affermare che lo scafo completo di tutti i componenti, una volta tolte la batteria e la zavorra, ha baricentro posto a quota +0cm rispetto al riferimento, ossia è esattamente sull'asse di simmetria.

Ecco che abbiamo trovato anche l'ultimo peso da mettere in tabella:

0) Scafo completo (senza batteria e zavorra): posizione +0cm, peso 3000 g.

Ovviamente, anche qui il peso è stato calcolato per differenza partendo dal peso totale e togliendo quelli di batteria e zavorra.

 

 

Abbiamo così finito il rilievo di pesi e volumi, in realtà abbastanza semplice per il modello in oggetto. Nel prossimo post calcoleremo l'altezza metacentrica.

 

 

 

EDIT: rimessa immagine, non certo grazie ad ImageShack

Modificato 11 Aprile, 2018 da Ocean's One

[dasboot]

Ottimo ocean vai alla grande!

[Ocean's One*]

Dasboot, Andreavcc, grazie dei vostri apprezzamenti.

Cerchiamo allora di mantenere una buona chiarezza anche nei calcoli dell'altezza metacentrica...

 

_____________

 

2.2. CALCOLO DELL'ALTEZZA METACENTRICA PER IL DELTA IN IMMERSIONE

 

Effettuiamo ora il calcolo sulla base dei volumi immersi e dei pesi parziali che abbiamo trovato.

Inizialmente valuteremo le posizioni di metacentro e baricentro, per poi calcolarne la differenza in altezza. Se questa avrà segno positivo (metacentro più in alto del baricentro), avremo garanzia di stabilità.

 

Entrambi i punti si calcolano con lo stesso metodo; varieranno solo le grandezze in gioco: pesi in grammi per il baricentro, volumi in millilitri per il metacentro.

Adesso spiego la procedura valida per il caso del baricentro, che è più intuitivo e vicino alla nostra esperienza pratiche, ma anche l'altro calcolo sarà equivalente.

 

Il principio è il seguente: ciascuno dei pesi in gioco "tira" il baricentro verso di sé di una quantità proporzionale alla sua incidenza sul peso totale.

 

E' un'estensione del principio della leva, che intuitivamente conosciamo.

Facciamo un esempio di altra natura e consideriamo un'altalena con due bambini, il primo dei quali pesa il doppio del secondo. Visto che quest'ultimo rappresenta solo 1/3 del peso totale, egli è in grado di "tirare" il baricentro verso di sé soltanto per 1/3 della distanza totale. Il baricentro rimarrà quindi più vicino al ragazzino più pesante e le distanze saranno ripartite nel rapporto 33% - 66% (ovvero 1:2).

Questo ci fornisce la posizione del baricentro: se in questo punto si troverà il fulcro dell'altalena, saremo in condizioni di equilibrio.

 

Passando al caso del nostro modello, possiamo affermare che ciascun peso (o volume) parziale incide sulla posizione del baricentro (o metacentro) con un contributo che è pari alla sua posizione, moltiplicata per la sua percentuale di incidenza sul peso (o volume) totale.

 

_____________

 

Calcoliamo allora la posizione del baricentro del Delta (tabella 13, parte inferiore)

I tre pesi parziali in cui abbiamo scomposto il modello forniscono tre distinti contributi (addendi) alla posizione del baricentro.

 

G0) Lo scafo completo ha incidenza pari a 0,60 (=60%), perché pesa 3000 g rispetto ai 5000 di peso totale (ovvero il 60%). La sua posizione verticale andrebbe quindi moltiplicata per 0,60 ma, essendo questo peso in asse, il risultato è nullo. Infatti: 0cm x 0,60 = 0cm.

 

G2) La batteria pesa 1000 grammi, che è il 20% del peso totale (1000g / 5000g). Essa si trova ad un'altezza di -4cm rispetto al riferimento, quindi fornisce un contributo di -4cm x 0,20 = -0,8cm.

 

G3) Anche la zavorra pesa 1000 grammi, ossia un altro 20% del peso totale. Saggiamente, questo peso si trova molto in basso, alla posizione verticale di -8 cm. L'addendo fornito è quindi -8cm x 0,20 = -1,6cm.

 

Sommando tutti gli addendi, la posizione verticale del baricentro è quindi:

h(G) = 0cm + (-0,8cm) + (+1,6cm) = -2,4cm.

Il valore è negativo: il baricentro "G" si trova 2,4cm al di sotto del riferimento (vd. figura). Si tratta di una posizione piuttosto bassa ed utile per la stabilità.

 

TABELLA 13

_____________

 

Calcoliamo ora la posizione del metacentro con lo stesso metodo, sostituendo i pesi in grammi con volumi in millilitri. Lo possiamo fare perché si tratta di unità omogenee, visto che 1 mL di acqua pesa proprio 1 grammo.

Ecco il calcolo degli addendi (tabella blu superiore):

 

C0) Lo scafo stagno ha volume pari a 4750 mL, che è il 95% del volume totale (4750/5000 = 0,95). Dovremmo quindi moltiplicare per 0,95 la posizione del suo centro di spinta. Però questo volume è in asse, quindi la sua posizione verticale è pari a zero. Il suo contributo risulta: 0,95 x 0cm = 0cm.

 

C1) La torretta si trova invece a quota +9cm. Il suo volume è piccolo ed incide solo per il 5% sul volume totale (250/5000 = 0,05). Il contributo della torretta alla posizione del metacentro è quindi: 9cm x 0,05 = +0,45cm.

 

Rifacciamo la somma di tutti gli addendi parziali, che qui sono solo due. Risulta:

Posizione verticale del metacentro = h(M) = 0cm +0,45cm = +0,45cm.

Il metacentro si trova circa mezzo centimetro al di sopra all'asse di simmetria e corrisponde al punto "M" indicato in figura.

(Importante: questo risultato si riferisce al caso immerso, visto che abbiamo tenuto conto dell'addendo della torretta, supposta immersa ed in grado di dare spinta idrostatica).

_____________

 

Finalmente ci siamo.

Calcoliamo l'altezza metacentrica come la differenza delle posizioni verticali di metacentro e baricentro, calcolate poco fa:

 

ALTEZZA METACENTRICA GM = h(M) - h(G) = 0,45cm - (-2,4cm) = +2,85cm

 

Il nostro Delta ha altezza metacentrica positiva ed è quindi stabile.

La verifica ha dato esito soddisfacente.

 

Ma, a parte il risultato base, viene voglia di interpretare un po' meglio questo dato.

Per il Delta, largo 13 cm e lungo 55, i suoi 2,85 cm di altezza metacentrica sono tanti o sono pochi?

Ci dovremo aspettare un modello super-stabile oppure invece un po' ballerino?

Sono questioni che affronteremo in seguito, insieme alla ripetizione di questi calcoli anche per il caso del Delta emerso.

 

 

(Se qualche Comandante ha già voglia di trarre le sue conclusioni, ben venga. Io posso dire solo che ho trovato un'ottima armonia fra questo risultato teorico e il comportamento reale del mio Delta, ma ne riparleremo)

 

 

 

EDIT: rimessa tabella, non certo grazie ad ImageShack

Modificato 11 Aprile, 2018 da Ocean's One

[Ocean's One*]

Carissimi Comandanti,

eccomi a riprendere il discorso dopo una pausa di qualche giorno.

Eravamo rimasti al calcolo dell'altezza metacentrica per il modello Delta in immersione, che dai nostri calcoli risulta pari a 2,85 cm.

Ora, prima di passare al calcolo relativo al caso emerso, vorrei spendere due parole su questo primo risultato.

 

2.3. INTERPRETAZIONE DEL RISULTATO

Con 2,85 cm di altezza metacentrica è evidente che il modello sarà stabile, visto che il risultato del calcolo è un numero positivo.

Ora vediamo di commentarlo dal punto di vista quantitativo.

Il mio riferimento sono gli ottimi lavori di Varo5, che forniscono dati numerici da usare come termine di paragone.

 

Stabilità trasversale (al rollio)

Sappiamo da Varo5 che una nave passeggeri potrebbe avere un'altezza metacentrica di circa 60 cm, da raffrontare con una larghezza nave di 25-30 metri.

Anche se tutto ciò è molto semplificato, possiamo dire che l'altezza metacentrica di riferimento è pari a circa 0,60 / 25 = 2,4% della larghezza nave.

Varo ci ha detto che questo valore è stato ottimizzato per avere un buon confort a bordo ed evitare rollate di ritorno brusche e sgradevoli ai passeggeri. Tuttavia, anche pensando a navi necessariamente più stabili (magari navi da battaglia, che devono sostenere le forze di una bordata al traverso), potremmo arrivare ad un valore di 1,5 m / 30 m = 5% della larghezza nave. Più di così, credo che per imbarcazioni reali non si vada. L'altezza metacentrica percentuale (chiamiamola GM%), è minore o uguale al 5%; di più non serve, per le navi vere.

(Nota: è gradita qualsiasi precisazione in merito, visto che io sono piuttosto ignorante in materia. Per esempio, mi piacerebbe sapere la tipica GM% di un sottomarino reale).

 

Adesso calcoliamo l'altezza metacentrica percentuale del nostro Delta, riferita alla larghezza del suo WTC. Si noti che quest'ultima dimensione corrisponde alla larghezza esterna ed è pari a 13 cm, vista la struttura a semplice scafo del modello.

Risulta:

GM% = 2,85 cm / 13 cm = 0,22 = 22% della larghezza del modello !!!

 

E' tantissimo.

Tanto per non sbagliare, il costruttore Bruggen ha posizionato i pesi così in basso che la stabilità è notevolissima, addirittura eccessiva.

Ricordo che una volta ho utilizzato il Delta in una piscina dove alcune persone stavano nuotando e generavano ondine.

Ebbene, in emersione il mio Delta aveva movimenti di ritorno dalle rollate così secchi e veloci che avevo il mal di mare solo a guardarlo.

Ovviamente, trattandosi di un modello, tutto ciò non aveva conseguenze, ma mi ha dimostrato che per ottenere una buona stabilità trasversale sarebbe bastata anche un'altezza metacentrica molto minore.

 

Oggi, mi sono fatto un'idea un po' più precisa, anche grazie all'esperienza con il TT Neptune / Nautilus Hachette di cui vi scriverò in seguito.

Penso che, agli effetti della stabilità trasversale, un valore di altezza metacentrica fra il 5% e il 10% sia sufficiente: in pratica, 1 cm di GM per un tipico WTC largo una decina di cm, che rappresenta un caso piuttosto comune.

E comunque, anche se otterrete una GM positiva di solo mezzo centimetro, potrete stare sicuri che il modello galleggerà dritto, il che vi basta nei casi più comuni.

 

Quali sono invece i "casi meno comuni"?

Ecco qualche esempio, dove risulterebbe di aiuto avere un'altezza metacentrica più elevata.

1) Necessità di compensare l'aggiunta all'esterno di una foto/videocamera stagna, posta in alto sopra al ponte

2) Utilizzo di una boa trainata di trasmissione del segnale video, con cavo ombelicale che si collega nella parte alta del battello e che potrebbe sbilanciarlo.

3) Motore di propulsione estremamente potente, in grado di far sbandare il battello a causa della coppia di reazione. In casi estremi, il modello potrebbe addirittura avvitarsi su sè stesso (se volete, possiamo parlarne meglio. Ovviamente ciò non interessa i sommergibili con due assi elica controrotanti)

4) Combattimenti con gli storioni. Ma forse quello interessa soltanto a me...

 

 

Stabilità longitudinale (al beccheggio)

E' un argomento che vedremo più avanti e che qui accenno soltanto.

In emersione, la stabilità longitudinale non è un problema, viste le forme di scafo, ma in immersione la stabilità "statica" è garantita dal solo effetto dell'altezza metacentrica, che quindi dovrebbe essere sufficientemente alta.

Qui però la faccenda si complica perché entrano in gioco molti altri fattori che incidono sulla stabilità "dinamica" del modello.

Infatti dovremmo considerare la velocità, la dimensione e la posizione dei timoni orizzontali, l'eventuale presenza di un pitch controller, la posizione degli assi elica (magari fuori centro, come sui vecchi sommergibili).

 

Da tutti questi fattori dipende anche il massimo angolo di beccheggio raggiungibile, che è indice della manovrabilità verticale.

In pratica, vedremo che la riduzione dell'altezza metacentrica renderà il modello immerso maggiormente capace di raggiungere elevati angoli di beccheggio, risultando quindi più manovrabile ma anche più nervoso.

 

Ne parleremo fra un po'…

Modificato 15 Giugno, 2013 da Ocean's One

[Ocean's One*]

2.4. CALCOLO DELL'ALTEZZA METACENTRICA PER IL DELTA IN EMERSIONE

Proseguiamo ora l'analisi del modello del Bruggen "Delta", questa volta riferita al caso emerso.

 

La figura 14 mostra come sia cambiata la distribuzione dei pesi e dei volumi in questa situazione.

FIGURA 14

 

Notiamo due importanti differenze: la torretta completamente fuori dall'acqua e il diverso peso, diminuito a causa dello svuotamento della cassa di immersione.

 

L'emersione della torretta modifica la posizione del metacentro.

Ora essa non sposta più alcun volume d'acqua e perde completamente la sua spinta idrostatica. Nel conteggio degli addendi (tabella blu) sparisce quindi il secondo termine "C1", che si azzera e lascia al primo termine il 100% del volume totale. Quest'ultimo risulta ora pari a 4750 mL e non a 5000 mL come in immersione.

 

Per emergere abbiamo svuotato la cassa di zavorra, che inizialmente era stata conteggiata nell'insieme dei 3000 grammi dello scafo completo. Questo perché la cassa si trova più o meno in mezzeria ed ha quindi baricentro "G0" posto alla stessa altezza del resto del WTC.

Svuotando la cassa di immersione, l'effetto è quindi una riduzione del peso relativo al termine "G0" (tabella nera).

Ma di quanto si ridurrà questo peso? Stante il principio di Archimede, per far emergere dall'acqua un volume di 250 mL (la torretta) serve una riduzione di peso di 250 grammi, che devono quindi corrispondere alla capacità della cassa di immersione.

A cassa vuota, il peso dello scafo sarà allora di 3000-250 = 2750 g, mentre il peso totale in emersione risulterà pari a 5000-250 = 4750 g, valore numerico uguale a quello del volume che ancora genera spinta idrostatica.

 

 

Ora possiamo fare i conti, come indicato in Tabella 15.

 

TABELLA 15

 

Il metacentro, vista l'assenza di volumi posti fuori dall'asse di simmetria, si posiziona esattamente a quota h(M) = 0cm, ossia proprio sull'asse del WTC.

 

La posizione del baricentro si calcola come in precedenza, con l'unica eccezione di alcuni termini leggermente modificati, perché la ripartizione dei pesi ora non è più 60-20-20% ma è diventata 58-21-21%.

Fatti i calcoli che vediamo in tabella, il baricentro si posiziona a quota h(G) = -2,52cm rispetto all'asse di simmetria del modello (e quindi al di sotto).

 

Per differenza, possiamo calcolare l'altezza metacentrica.

ALTEZZA METACENTRICA GM = h(M) - h(G) = 0cm - (-2,52cm) = +2,52cm

 

Se poi vogliamo valutarla come percentuale rispetto alla larghezza dello scafo, risulta:

GM% = 2,52 cm / 13 cm = 0,19 = 19% della larghezza del modello

___________

 

Ecco ora le mie conclusioni.

E' evidente che il modello è ancora stabile e non sbanderà nemmeno in emersione, visto che l'altezza metacentrica resta positiva (ed è ancora abbastanza elevata, segno che il Delta è proprio un modello stabile).

 

Tuttavia, dobbiamo notare che, emergendo, l'altezza metacentrica è diminuita di una certa quantità, passando da 2,85 a 2,52 cm, ovvero dal 22% al 19% della larghezza dello scafo.

Vi anticipo che questo succederà sempre, come vedremo a breve.

Per tutti i nostri modelli, la condizione emersa sarà quella più critica agli effetti della stabilità trasversale.

Modificato 11 Aprile, 2018 da Ocean's One

[Ocean's One*]

2.5. CONFRONTO FRA STABILITA’ IN IMMERSIONE ED IN SUPERFICIE

Nel caso del Delta abbiamo visto che la stabilità trasversale in superficie è minore di quella in immersione (attenzione, si tratta sempre di stabilità trasversale, per quella longitudinale è tutto un altro discorso).

Ma ciò non è avvenuto per caso: al contrario, questa valutazione ha validità generale, come vedremo ora.

 

Una volta emerse, la torretta e l'opera morta non daranno più contributo alla spinta idrostatica; il metacentro allora si sposterà più in basso, visto che dipende solo dai volumi che rimangono immersi.

Al contrario, il baricentro rimarrà più o meno dove si trovava prima.

E' vero che la cassa di zavorra viene svuotata, ma sui nostri modelli essa di solito si trova vicino all'asse del WTC e anche al baricentro (che è posizionato 1-2 cm sotto quest'asse). Quindi, le variazioni di peso della cassa di zavorra forniscono un contributo quasi nullo allo spostamento del baricentro.

 

Ma se il metacentro si abbassa e il baricentro resta dov'è, la loro distanza, ossia l'altezza metacentrica, diminuisce quando emergiamo.

 

Possiamo vederla anche così: emergendo togliamo un volume di opera morta che generava spinta idrostatica ed era posto in alto, compensandolo con una riduzione di peso della cassa di immersione che invece si trova dentro al WTC, vicina alla mezzeria.

Logicamente, questo bilancio è sfavorevole: il metacentro si abbasserà e l'altezza metacentrica diminuirà.

 

Quanto sopra ha valore generale per i nostri modelli RC, che hanno scafi o WTC tondi e non godono degli effetti della stabilità di carena in emersione (era il nostro assunto iniziale, ricordate?).

 

In conclusione, l'emersione è la condizione più critica per la stabilità trasversale del modello, perché l'altezza metacentrica diminuisce rispetto alla condizione immersa.

 

Se il progetto non è ottimale, è proprio in superficie che il modello potrà dimostrare instabilità.

Esiste la concreta eventualità che un sottomarino RC navighi dritto in immersione, con una piccola altezza metacentrica positiva, ma risulti sbandato in emersione, quando l'altezza metacentrica diventa negativa perché il metacentro scende e si porta sotto al baricentro.

Questo rischio è concreto soprattutto per i sommergibili della 2GM, che hanno grossi volumi di opera morta e una massiccia torretta fuori dall'acqua: quando questi elementi emergono e perdono spinta idrostatica, il metacentro si abbassa alquanto e rischia concretamente di scendere sotto il baricentro.

 

(Inutile dire che mi sei venuto in mente tu, GPez. Per questo, fra qualche post vi mostrerò come impostare la correzione necessaria per un modello sbandato in emersione. Poi, speriamo di riuscire ad applicarla facilmente anche al tuo grandioso modello…)

 

Saluti

Ocean's

 

_______________

 

Nota: esiste un'eccezione per quanto ho scritto qui sopra.

Alcuni modelli dotati di RCABS potrebbero addirittura guadagnare stabilità in emersione anziché perderla, grazie alla camera esterna gonfiata d'aria quando si trovano in superficie: se questo volume si trova sopra al WTC, è perfino possibile che in emersione l'altezza metacentrica aumenti anziché diminuire.

Io qui non ne ho parlato per non complicare troppo le cose, ma se vi interessa ne possiamo discutere. In realtà, ora stiamo studiando il caso peggiore, in cui potremmo trovarci a ripristinare la stabilità in superficie di un modello che ne è carente. Se con il sistema RCABS le cose sono già buone, non ha molto senso parlarne. Però ditemi voi…

Modificato 18 Giugno, 2013 da Ocean's One

[andreavcc]

beh, personalmente credo che la "nota" precedente per il momento possa bastare. al limite se hai tempo, voglia e fantasia, una volta esaurito l'esempio peggiore si può toccare il discorso rcabs in maniera approfondita ma comunque veloce.

Modificato 18 Giugno, 2013 da andreavcc

[gpez]

Sono in grande attesa ...... anche se devo dire che ultimamente non ho molto tempo da dedicare al' avanzamento dei lavori.

Speriamo quanto prima di poterli riprendere, quanto meno per poter applicare i consigli che arriveranno.

P.S. la discussione é sicuramente molto interessante sei un grande

[Ocean's One*]

Gpez, mi dispiace tenerti in attesa ancora per un po' (diciamo altri due post).

Diciamo che è meglio se non procedi a tutta forza, così magari arriveremo insieme ad affrontare il tema del bilanciamento di un modello come il tuo...

 

Oggi, avendo toccato l'argomento del RCABS e più in generale della cassa di immersione, ho ritenuto opportuno fare alcuni chiarimenti sulla posizione di questa cassa e sull'effetto che ha per la stabilità del modello.

Dopodichè, ci avvicineremo in pochi passi all'esempio di un modello instabile (l'esempio l'ho gia inventato, ma per ora non ve lo dico... )

 

 

2.6. POSIZIONE VERTICALE DELLA CASSA DI ZAVORRA

Di questo componente parleremo con completezza più avanti, ma già adesso possiamo accennare qualcosa sulla sua posizione verticale, visto che questa è strettamente legata ai discorsi che stiamo facendo.

Abbiamo già detto che per un sistema RCABS la camera gonfiabile esterna va posta più in alto possibile (ma sempre sotto il galleggiamento), affinché il contributo positivo del suo volume faccia recuperare parte dell'altezza metacentrica che perdiamo quando l'opera morta emerge dall'acqua.

 

Ma in caso di cassa d'immersione classica, interna e piena d'acqua, cosa è bene fare? Non ci sono molte possibilità di azione, visto che la cassa è confinata all'interno del WTC, ma sarà comunque meglio tenerla un po' più in alto o un po' più in basso?

Se si usa il sistema a pistone, più che l'acqua di zavorra ci interessa l'elevato peso del dispositivo, che è sempre bene mantenere più in basso possibile, per abbassare il baricentro (e questo sempre, anche a pistone vuoto). Lo stesso dicasi per un'eventuale pompa peristaltica o per gli ausiliari.

Ma il volume stesso della sacca o cassa riempita con acqua di zavorra, dove è meglio che stia? Necessariamente molto in basso oppure no?

 

Per definire dove deve stare la cassa, e con essa il baricentro dell'acqua imbarcata, dobbiamo ricordarci che la situazione più critica per l'altezza metacentrica è l'emersione, ovvero quando la cassa è vuota e quindi quest'acqua proprio non c'è.

L'acqua imbarcata avrà quindi influenza in immersione, ma in questo caso l'altezza metacentrica sarà maggiore e non ce ne dovremo preoccupare più di tanto.

Invece, durante la navigazione in superficie la cassa di zavorra non potrà fornire stabilità aggiuntiva, visto che è completamente vuota. Quindi, nel caso più critico, la posizione della cassa di immersione non inciderà affatto. Sarà abbastanza inutile posizionarla molto in basso.

 

La cassa o sacca di zavorra non va necessariamente messa nella posizione più bassa possibile. Questa posizione privilegiata va destinata innanzitutto alle batterie e ai pesi maggiori quali i motori; se poi avanza ancora spazio si può disporre in basso anche la cassa di zavorra, ma ciò non è strettamente indispensabile.

 

E visto che lo spazio di solito non abbonda (!), capita spesso che la cassa di immersione venga disposta più o meno in mezzeria, il che è comunque accettabile.

Fra l'altro, la posizione in mezzeria ci consentirà di fare importanti semplificazioni nei nostri calcoli, come vedremo nel prossimo post.

_______________

 

Ora solo una piccola nota conclusiva.

Perché sui sommergibili veri la cassa di immersione era invece posta in basso, al di sotto alla camera di manovra?

In effetti, le esigenze di un battello vero erano molto più complesse di quelle di un modello: la stabilità longitudinale in immersione andava garantita anche dopo sensibili spostamenti di pesi dovuti ad armi lanciate, a consumo di carburante, allo stesso spostamento dell'equipaggio, ecc... E' vero che si potevano usare le casse di assetto e di compenso, ma era comunque utile avere una buona stabilità intrinseca, legata ad un'altezza metacentrica perlomeno accettabile.

(Ecco il mio piccolo contributo su questo tema. Su questo forum ci sono però Comandanti con esperienza reale che potrebbero sicuramente spiegarci meglio questi argomenti)

[Ocean's One*]

2.7. SEMPLIFICAZIONI NEL CALCOLO DELL'ALTEZZA METACENTRICA

Siamo quasi pronti per affrontare il tema di un modello poco stabile.

Mancano ancora da vedere alcune semplificazioni sui calcoli, che rendono più semplici i passaggi matematici senza compromettere l'accuratezza del risultato.

Vediamo ora nel dettaglio queste operazioni, recuperando l'esempio del Delta immerso di cui alla Tabella 13, che qui vi ripropongo.

 

TABELLA 13

 

SOPPRESSIONE DEI TERMINI SULL'ASSE DI SIMMETRIA

Osserviamo il volume C0 dello scafo principale.

In effetti, qualsiasi sia il suo valore, esso darà sempre un contributo nullo allo spostamento del metacentro, visto che viene moltiplicato per una posizione verticale pari a zero.

Nel calcolo del metacentro, possiamo quindi tranquillamente ignorare tutti i volumi posti sull'asse di simmetria (o in generale sulla quota di riferimento).

Addirittura, possiamo evitare di misurare i volumi in mezzeria: se anche non li conosciamo con esattezza, siamo certi che il metacentro non si sposterà a causa loro.

 

Guardiamo ora il peso dello scafo G0, che si trova anch'esso mezzeria perché abbiamo preventivamente scorporato i pesi di batteria G2 e zavorra G3.

Il peso G0 rappresenta lo scafo cilindrico e i suoi componenti interni. Questi ultimi hanno una distribuzione più o meno omogenea attorno all'asse di simmetria, per cui la posizione verticale di G0 è in asse, a quota +0cm.

Allora, il contributo alla posizione del baricentro dello scafo G0 è sempre nullo, indipendentemente dal valore assunto, perché quest'ultimo viene sempre moltiplicato per un'altezza pari a zero.

Quindi, nel calcolo del metacentro, possiamo ignorare tutti i pesi posti sull'asse di simmetria (o sulla quota di riferimento).

 

Importante: visto quello che abbiamo detto nello scorso post, anche il peso della cassa di immersione non andrà considerato, visto che essa si trova molto vicina o addirittura coincidente con l'asse di simmetria (infatti sapevamo che non è indispensabile tenerla in basso; anche in mezzeria va bene).

 

In conclusione, potremmo dire che la posizione del baricentro "praticamente" non si sposta se passiamo dal caso emerso al caso immerso. L'unico peso che cambia è quello dell'acqua di zavorra, ma se questa è posta in mezzeria in pratica non inciderà sulla posizione del baricentro.

E' una bella semplificazione, che sfrutteremo più avanti

 

 

UNIFICAZIONE DEL PESO TOTALE DI RIFERIMENTO

Ricorderete che, passando dal caso immerso a quello emerso, praticamente abbiamo dovuto ricalcolare tutto. A parte i termini che sono effettivamente sono variati (volumi emersi), la complicazione è stata principalmente causata dal diverso peso di riferimento: 5000g per il modello immerso, 4750 per quello in superficie.

Questo fattore ha leggermente modificato i contributi che ciascun termine dava all'altezza metacentrica, per cui gli addendi sono risultati differenti (anche se in realtà non più di tanto).

 

La differenza fra i pesi in superficie e in immersione non è mai trascendentale, per modelli come i nostri.

Ci viene allora voglia di utilizzare un solo peso di riferimento, quello in immersione, anche per i calcoli in superficie. Ciò è certamente una forzatura e può portare ad errori del 5%-10%, però potremmo anche accettarlo. Lo scopo dei nostri calcoli è di verificare che l'altezza metacentrica sia positiva e il modello galleggi dritto. Una volta assodato questo fatto, 1-2 millimetri di errore sulla posizione di baricentro e metacentro ci possono anche stare. Questi calcoli non vogliono essere un'inutile perdita di tempo, ma solo un ausilio per avere un modello già abbastanza bilanciato all'origine.

Certo, avrà tutta la mia stima chi è capace di progettarsi unicamente sulla carta un modello perfetto, ma questo non è lo scopo di questa trattazione. Per il resto, possiamo tollerare una buona approssimazione, come questa.

Quindi, scegliamo il peso e il volume in immersione come riferimenti per tutti i nostri calcoli. Sarà un'approssimazione accettabile.

 

 

UNIFICAZIONE FRA PESI E VOLUMI

A ben vedere, non ci interessa sapere le posizioni di baricentro e metacentro, ma soltanto la loro distanza reciproca, perché è da questa che dipende la stabilità del battello.

Possiamo quindi impostare il calcolo partendo da una situazione neutra in cui l'altezza metacentrica è pari a zero (corrispondente all'insieme del peso G0 e del volume C0), aggiungendo poi uno per uno tutti i contributi, siano essi pesi oppure volumi. In pratica:

 

- Daranno contributo positivo i volumi posti sopra al riferimento e i pesi posti al di sotto, che agiscono a favore della stabilità

- Daranno contributo negativo i volumi sotto l'asse di simmetria e i pesi posti al di sopra, perché riducono la stabilità.

 

Basta quindi fare la lista di tutto ciò, opportunamente rapportata al peso di riferimento, per trovare la sequenza di addendi che, sommati, ci daranno l'altezza metacentrica.

Con questo approccio possiamo ora ripetere i calcoli relativi al nostro modello Delta R/C.

________________

 

Bruggen Delta 1:8 in immersione

Peso di riferimento: 5000g

Vol. di riferimento: 5000mL

 

Contributi positivi: (pesi in basso / volumi in alto)

componente peso/vol h contributo addendo

C1-torretta: 250mL +9cm 250/5000=0,05 9x0,05= 0,45cm

G2-batteria: 1000g -4cm 1000/5000=0,20 4x0,20= 0,80cm

G3-zavorra: 1000g -8cm 1000/5000=0,20 8x0,20= 1,60cm

 

Contributi negativi: (pesi in alto / volumi in basso)

NESSUNO

 

Altezza metacentrica = 0,45 + 0,80 + 1,60 = 2,85cm

 

________________

 

Bruggen Delta 1:8 in emersione

Peso di riferimento: 5000g

Vol. di riferimento: 5000mL

(sarebbero 4750g ma semplifichiamo e teniamo il precedente)

 

Contributi positivi: (pesi in basso / volumi in alto)

componente peso/vol h contributo addendo

G2-batteria: 1000g -4cm 1000/5000=0,20 4x0,20= 0,80cm

G3-zavorra: 1000g -8cm 1000/5000=0,20 8x0,20= 1,60cm

 

Contributi negativi: (pesi in alto / volumi in basso)

NESSUNO

 

Altezza metacentrica = 0,80 + 1,60= 2,40cm

 

________________

 

Come avete visto, siamo stati in grado di calcolare l'altezza metacentrica in pochi passi, considerando solo il contributo dei termini "fuori asse".

In immersione, il risultato è identico a quanto trovato in precedenza, mentre in superficie c'è una piccola differenza (2,4 cm contro 2,52cm di altezza metacentrica) che comunque è accettabile anche perché approssimiamo dalla parte della ragione, sovrastimando il pericolo.

 

In questi numeri possiamo anche trovare immediato riscontro sull'effetto dell'emersione.

La torretta contribuiva per 0,45 cm quando era immersa (termine C1), quindi in superficie si perderà esattamente questo contributo, e l'altezza metacentrica diminuirà proprio di 0,45 cm.

In generale, con i nostri conti potremo quantificare quanto l'opera morta incida sull'altezza metacentrica in immersione, per capire se il modello riuscirà ad essere stabile anche in superficie, quando il contributo di questi volumi verrà a mancare.

Modificato 11 Aprile, 2018 da Ocean's One

[andreavcc]

spettacolare, bravissimo!!

[Ocean's One*]

Sono commosso.

Comunque ora beccatevi l'esempietto che vi ho preparato...

 

 

2.7. ESEMPIO DI UN MODELLO POCO STABILE

Eccoci finalmente a studiare il caso di un modello che, per la sua geometria, rischia di essere poco stabile.

Dopo averci pensato a lungo, vi propongo l'esempio di un modello R/C di sommergibile I-400. Questo battello possiede ampie sovrastrutture è un possibile candidato ad avere pesi in alto e qualche problema di stabilità.

Ipotizzando una scala di 1:72, ne risulta un modellone lungo 170cm e largo 17.

Viste le dimensioni, è utile fare qualche calcolo preliminare per accertarsi che il bilanciamento trasversale sia valido, perché le correzioni a posteriori sarebbero piuttosto dispendiose.

(n.b.: invece, io tratterò più avanti il bilanciamento longitudinale, ma è chiaro che in un caso reale anche questo dovrà essere affrontato fin da subito)

Seguendo la procedura già vista, scomponiamo ora il modello nella serie di componenti indicati in Figura 16.

 

 

FIGURA 16

 

Abbiamo innanzitutto un WTC principale (C1), posto al di sotto della linea di galleggiamento, di diametro 13cm e lunghezza 90cm. Ne risulta un volume di circa 12 litri (ricordiamo: volume del cilindro = lunghezza x diametro x diametro x 3,14 /4).

Il peso di questo WTC, comprensivo della cassa di zavorra piena, dei vari componenti interni, ma senza le batterie, risulta pari a 5000 grammi (G0).

Ricordiamo che abbiamo scelto proprio l'asse di questo WTC come riferimento delle posizioni verticali. Quindi, saranno nulle le altezze h(C0) del centro di spinta e h(G0) del baricentro di questo WTC.

 

Ora consideriamo lo scafo esterno a libera circolazione, o più esattamente la sua porzione che si trova al di sotto della linea di galleggiamento. Questo scafo è disposto più o meno uniformemente attorno all'asse del WTC, sia come volumi che come pesi.

In effetti, esso non ha tantissima influenza sulla stabilità, visto che possiede pareti sottili e non ha aria al suo interno. Di conseguenza, occupa soltanto 1 litro di volume e ha un peso limitato a 1500 grammi.

Inoltre, il centro di spinta e il baricentro di questo scafo a libera circolazione coincidono con quelli del WTC principale (C0 e G0), trovandosi esattamente sull'asse di simmetria, ad altezza pari a zero.

 

Adesso veniamo alla "chicca" di questo modello.

Concedetemi uno volo di fantasia, ipotizzando che il modello disponga di dotazioni aviatorie veramente funzionanti: porte dell'hangar apribili e un modello di idrovolante che esce sulla catapulta e dispiega le ali.

Tutto ciò richiede rinvii meccanici, servocomandi, motori e batterie contenute in un altro piccolo WTC, posizionato nell'hangar dentro la sovrastruttura.

Questo secondo cilindro stagno ha diametro 8cm e lunghezza 30cm, per un volume di circa 1500 mL. Esso possiede centro di spinta idrostatica C1 coincidente con il suo centro geometrico, posizionato ad altezza +12cm rispetto al riferimento.

E quindi evidente che, in emersione, il WTC "hangar" si troverà fuori dall'acqua e non fornirà più spinta di galleggiamento (peccato, era un volume molto in alto, che poteva dare stabilità).

Al contrario, il WTC con le dotazioni "aviatorie" ha un peso di ben 1500 grammi fra motori, rinvii meccanici e sua stessa struttura. Ciò è sicuramente preoccupante, perché si tratta di un peso considerevole il cui baricentro G1 si trova ad una quota ben 12cm, in una posizione alta e dannosa per la stabilità.

 

Visto che prima avevamo accorpato al WTC principale la parte di opera viva che gli competeva, allo stesso modo accorpiamo al WTC hangar tutta la porzione di opera morta a libera circolazione (ponte, hangar, torretta) e i vari dettagli come le armi, la catapulta e gli idrovolanti.

Si tratta di componenti leggeri, con pareti sottili e senza zone a tenuta stagna, quindi non hanno né grande volume né peso esagerato; possiamo ipotizzare 500 mL e 1000 g, rispettivamente. Vista la geometria, il centro di spinta e il baricentro dell'opera morta praticamente coincidono con quelli del WTC hangar (punti C1,G1).

 

L'ultimo componente che dobbiamo considerare è il pacco batterie G2.

Facciamo l'ipotesi che il progettista abbia preferito non montare zavorra in chiglia, ma al contrario abbia utilizzato tutto il peso disponibile per installare ben 6 kg di batterie al piombo all'interno del WTC principale, nel punto più basso possibile.

Questa disposizione fa sì che il baricentro G2 del pacco batterie si trovi a quota -4cm, abbastanza in basso da far sperare in una buona stabilità, visto anche l'entità del peso delle batterie, che è veramente importante.

 

Ma sarà proprio così? Basteranno le batterie a compensare il peso in altro del WTC hangar e dei suoi componenti? Il modello sarà stabile?

Dobbiamo fare un po' di conti, verificando prima il caso immerso e poi quello emerso.

_________________

 

Per ora mi fermo qui, proprio sul più bello.

Devo ancora preparare la parte dei calcoli, quindi vi lascio per un paio di giorni nell'attesa.

E' chiaro però che, se qualcuno se la sente già di dare un risposta, ben venga!

 

Potete fare le vostre stime e giudicare la stabilità di questo modello, inviando poi i risultati all'indirizzo minoru.genda@rengokantai.jpn entro il 28 giugno 2013.

Fra tutti coloro che avranno dato la risposta esatta verrà estratto un viaggio per due persone a bordo di un Kaiten: un'esperienza irripetibile!

Modificato 11 Aprile, 2018 da Ocean's One

[andreavcc]

Ma sarà proprio così? Basteranno le batterie a compensare il peso in altro del WTC hangar e dei suoi componenti? Il modello sarà stabile?

 

...facendo un calcolo frettoloso senza avere nulla a che fare con la tua metodologia scientifica...... il modello in emersione non è stabile.

Modificato 26 Giugno, 2013 da andreavcc

[Ocean's One*]

Andrea, pensaci bene: in alto hai un totale di 2500g a +12 cm e in basso hai 6000g a -4cm...

[andreavcc]

Andrea, pensaci bene: in alto hai un totale di 2500g a +12 cm e in basso hai 6000g a -4cm...

esatto, ma se aggiungiamo i 1500 grammi dell'opera viva ottengo, con i miei calcoli alla "paperino", dei valori uguali, pertanto un modello instabile...

ma attenzione, i miei calcoli sono assolutamente speditivi, nulla hanno a che vedere con la tua metodologia. per fare i conti come li hai esposti qui mi ci vuole un pelino di tempo...

Modificato 26 Giugno, 2013 da andreavcc

[Ocean's One*]

Comunque si vede che Paperino è un marinaio e se ne intende...

 

Aspettiamo allora di vedere i conti precisi, fra qualche giorno.

Poi, se verrà fuori un modello instabile in emersione (tanto non l'ha ancora capito nessuno, vero?) dovremo anche calcolare quanta zavorra imbarcare o quali pesi spostare per farlo tornare stabile.

 

Ciao!

[andreavcc]

comunque stà cosa mi "acchiappa" troppo.... mò faccio due conti e poi ne riparliamo

 

________________________________________________

 

dunque dunque, vediamo se sono stato attento:

 

- wtc principale (cilindrico, ha al suo centro il baricentro ed il centro di spinta)- il suo peso (5000gr) è il 33,33% del peso totale del modello.

- opera viva - il suo peso (1500gr) è il 10% del peso totale del modello.

- wtc hangar - il suo peso (1500gr) è il 10% del peso totale del modello.

- opera morta - il suo peso (1000gr) è il 6,66% del peso totale del modello.

- batteria - il suo peso (6000gr) è il 40% del peso totale del modello.

 

si procede ora a calcolare la posizione del baricentro rispetto al centro di spinta idrostatico sommando il contributo di ciascuno degli elementi sopra citati. il wtc principale e l'opera viva "non fanno testo" perchè il loro centro corrisponde al baricentro del modello.

 

batterie : -4cm (posizione rispetto l'asse orizzontale del baricentro) X 0,40 (contributo di spinta) = -1,6 cm

wtc hangar : +12cm (posizione rispetto l'asse orizzontale del baricentro) X 0,10 (contributo di spinta) = +1,2 cm

opera morta : +12cm (posizione rispetto l'asse orizzontale del baricentro) X 0,0666 (contributo di spinta) = +0,7992 cm

 

 

-1,6+1,2+0,7992= +0,3992

il valore è positivo, ovvero il baricentro è più alto rispetto al centro di spinta idrostatico di 0,3992 cm, ovvero il modello in emersione è instabile e tende a capovolgersi.

 

come sono andato??

 

Modificato 26 Giugno, 2013 da andreavcc

[Ocean's One*]

WOW!

 

 

(Scusami se l'ho letto solo adesso. Non avevo realizzato che avevi riscritto sullo stesso post...)

 

E' giustissimo!

Io nei miei conti avevo arrotondato a +0,4 cm, tu addirittura tieni 4 decimali, è perfetto.

Ora dobbiamo decidere come farai a riscuotere il giro in Kaiten di premio, sempre che ti interessi

________________

 

Lasciami solo dire qualcosina in più sul metodo, perchè in questo caso era facile prendere una certa scorciatoia, come tu hai fatto.

Questo modello in emersione ha il centro di spinta idrostatica posto a quota zero, mentre il baricentro si trova a +0,4 cm (concedimi di usare un solo decimale).

Quindi, l'altezza metacentrica è pari a GM =h(M) - h(G) = 0 - 0,4 = -0,4 cm, ossia negativa, ossia dannosa.

Per chiarezza, io preferisco dire che l'altezza metacentrica è negativa anzichè dire che la quota del baricentro è positiva.

In questo caso, la seconda affermazione ha lo stesso significato della prima, ma dire che una cosa "positiva" è dannosa può creare un po' di confusione.

 

In realtà, ciò che veramente deve essere positiva è l'altezza metacentrica, ossia la differenza fra le due quote: il metacentro deve necessariamente trovarsi sopra il baricentro.

Poi, se per caso anche il baricentro si trova a quota positiva, non andremo tassativamente incontro ad instabilità. L'instabilità ci sarà solo se il centro di spinta se ne starà al di sotto del baricentro, come succede qui. Tu giustamente fai notare che in quest caso il centro di spinta è proprio in asse, e quindi un baricentro posto superiormente per forza di cose rende il modello instabile. E' giustissimo.

 

Però l'instabilità potrebbe anche non accadere se il centro di spinta (metacentro) fosse posto molto più in alto.

Per esempio, nel prossimo post vorrei riprendere questo I-400 e verificarlo in immersione.

Vedrai che il baricentro se ne rimarrà a quota positiva, sopra l'asse, ma il contributo degli altri volumi immersi solleverà anche il metacentro e recupereremo stabilità.

________________

 

Comunque, complimenti ancora.

Modificato 28 Giugno, 2013 da Ocean's One

[andreavcc]

In realtà, ciò che veramente deve essere positiva è l'altezza metacentrica, ossia la differenza fra le due quote: il metacentro deve necessariamente trovarsi sopra il baricentro.

 

sante parole! il mio è un "vizio di forma" dovuto al fatto che sono abituato ad abbassare con zavorra in chiglia il baricentro mentre, come hai precisato tu, ciò che si deve tenere presente è l'altezza metacentrica

 

per il kaiten certo che m'interessa, in caso di mancanza di uno vero.... fammene provare uno rc!

Modificato 28 Giugno, 2013 da andreavcc

[Ocean's One*]

mi piacerebbe...

 

ma lo vuoi con il petardo dentro?

[andreavcc]

mi piacerebbe...

 

ma lo vuoi con il petardo dentro?

 

...ovvio!!!

[Ocean's One*]

Bene, ora mentre vado al negozio di articoli pirotecnici, possiamo tornare a concentrarci sul nostro I-400 ed analizzare anche la situazione immersa.

Questo perché vorrei farvi vedere come variano le quantità in gioco rispetto al caso emerso, e anche perché possiamo trarre la conclusione già anticipata da Andrea: se anche il baricentro si trova sopra la mezzeria, basta che il metacentro gli stia superiore e la stabilità può essere comunque garantita, grazie all'altezza metacentrica che risulta positiva.

 

Praticamente, non verrà toccata la distribuzione dei pesi del nostro I-400, per la quale abbiamo già calcolato un baricentro a circa +0,4 cm di altezza.

In immersione, il baricentro rimarrà più o meno nella stessa posizione, visto anche che la cassa di zavorra (ora piena) si trova sull'asse del WTC principale, ha posizione verticale pari a zero e si annulla nel calcolo del baricentro.

Quello che invece cambia è il metacentro, che sicuramente salirà, visto che in immersione "lavorano" anche i volumi dell'opera morta e del WTC hangar, posti molto in alto ed in grado di esercitare azione raddrizzante sul modello.

Facendo i conti separati per il metacentro, dopo l'immersione dei volumi di cui sopra, potremmo subito dire che esso sale di:

(1500+500)/15000 x 12cm = +1,6cm

ovvero:

somma dei volumi ora immersi / volume totale x altezza(volumi ora immersi)

E visto che il baricentro era solo a quota +0,4cm, la stabilità in immersione è garantita.

 

Però quello sopra non è il mio classico approccio.

Al contrario, vorrei fare nel dettaglio dei conti un po' più completi, seguendo lo schema che ho usato per il Delta e che trovo utile in linea generale, visto che si ricava direttamente l'altezza metacentrica

 

FIGURA 16

 

 

2.8. MODELLO I-400 IN IMMERSIONE

Ci riferiamo sempre alla Figura 16, che ho ripetuto qui.

I passi sono: conteggio di peso e volume di riferimento, calcolo dei contributi positivi o negativi forniti da ogni componente, somma degli addendi che determinano l'altezza metacentrica.

 

Come sappiamo, danno contributo positivo sia i volumi in alto che i pesi in basso.

A rigore, i primi innalzano il centro di spinta mentre i secondi abbassano il baricentro, ma entrambe le azioni portano all'aumento dell'altezza metacentrica, quindi sono tutti contributi positivi e possono essere sommati fra loro.

Allo stesso modo, i volumi posti in basso e i pesi posti in alto verranno accorpati perché entrambi diminuiscono l'altezza metacentrica e portano al rischio di instabilità.

 

Ripeto ancora che non danno alcun contributo i componenti posizionati sull'asse di simmetria, ovvero il WTC principale e l'opera viva. I loro pesi e i loro volumi servono solo per calcolare il peso e il volume totale di riferimento, ma poi li ignoreremo.

 

 

I-400 1:72 in immersione

Peso di riferimento: 15000g

Vol. di riferimento: 15000mL

 

Contributi positivi: (pesi in basso / volumi in alto)

componente peso/vol h contributo addendo

C1-WTC(hangar): 1500mL +12cm 1500/15000=0,100 12x0,100= +1,20cm

C1-opera morta: 500mL +12cm 500/15000=0,033 12x0,033= +0,40cm

G2-batterie: 6000g -4cm 6000/15000=0,400 4x0,400= +1,60cm

 

Contributi negativi: (pesi in alto / volumi in basso)

componente peso/vol h contributo addendo

G1-WTC(hangar): 1500g +12cm 1500/15000=0,100 -12x0,100= -1,20cm

G1-opera morta: 1000g +12cm 1000/16000=0,067 -12x0,067= -0,80cm

(non esistono volumi sotto l'asse di simmetria)

 

Altezza metacentrica = +1,20 + 0,40 + 1,60 - 1,20 - 0,80 = +1,20cm

 

 

L'altezza metacentrica è positiva, quindi il modello sarà stabile in immersione.

Il suo valore, pari a 1,2 cm, corrisponde al 7% della larghezza scafo e non è affatto male.

 

Vedete la fortissima differenza rispetto al caso emerso, nonostante il baricentro praticamente non sia cambiato.

Sono stati i volumi immersi a fare la differenza. Come abbiamo già detto, in immersione il modello viene "tirato verso l'alto" dalla spinta di galleggiamento del WTC hangar e dell'opera morta, che sono posti molto in alto ed hanno funzione stabilizzante.

E visto che questa azione si perderà quando l'hangar sarà fuori dall'acqua, l'emersione è la situazione critica, come Andreavcc ci ha dimostrato.

_______________

 

Ecco adesso un'osservazione importante: con i calcoli fatti qui non siamo arrivati a sapere separatamente la posizione di metacentro e baricentro, ma solo la loro differenza di quota, ossia l'altezza metacentrica.

Però, a ben vedere, è solo questo il dato che si serve. L'altezza metacentrica è l'indicatore unico della stabilità ed è anche lo strumento per quantificare le possibili correzioni dell'assetto.

 

Per esempio, l'I-400 emerso ha un'altezza metacentrica negativa di -0,4 cm, quindi avrà bisogno di recuperare almeno 0,5-0,6 cm di GM per riprendere un assetto stabile.

Come vedremo fra poco, noi possiamo rimediare abbassando di 0,5 cm l'intero peso del modello di 15 kg (cosa impossibile), oppure abbassando di 1 cm una parte pesante 7,5 kg, oppure abbassando di 2 cm una parte di 3,75 kg, ecc

Ce la giocheremo sui cm di altezza metacentrica: vedremo dove siamo e quanti cm ci fa guadagnare o perdere ogni spostamento di pesi o di volumi che andremo a fare, in modo da essere certi di apportare una correzione sufficiente.

Modificato 11 Aprile, 2018 da Ocean's One

[Ocean's One*]

2.9. MODELLO I-400 IN SUPERFICIE

Chiudiamo l'analisi dell'I-400 ripetendo i conti già fatti da Andrea per l'I-400 emerso.

Questo solo per ulteriore chiarezza e per mettere ancor più in evidenza i dati che serviranno per la successiva correzione di assetto.

Visto l'argomento già noto, vado veloce e passo subito ai conti.

 

FIGURA 17

 

 

I-400 1:72 in superficie

Peso di riferimento: 15000g

Vol. di riferimento: 15000mL

 

Contributi positivi: (pesi in basso / volumi in alto)

componente peso/vol h contributo addendo

G2-batterie: 6000g -4cm 6000/15000=0,400 4x0,400= +1,60cm

(in emersione non esistono volumi utili sopra l'asse di simmetria)

 

Contributi negativi: (pesi in alto / volumi in basso)

componente peso/vol h contributo addendo

G1-WTC(hangar): 1500g +12cm 1500/15000=0,100 -12x0,100= -1,20cm

G1-opera morta: 1000g +12cm 1000/16000=0,067 -12x0,067= -0,80cm

(non esistono volumi sotto l'asse di simmetria)

 

Altezza metacentrica = +1,60 - 1,20 - 0,80 = -0,4cm

 

 

Vorrei fare un paio di osservazioni.

Innanzitutto, notiamo che dai contributi positivi abbiamo tolto i termini C1) relativi ai volumi di hangar e opera morta, i quali ora si trovano fuori dall'acqua (attenzione invece che i termini dei pesi G1 continuano a valere, come è logico che sia).

La seconda osservazione è che il peso di riferimento di 15 kg teoricamente dovrebbe essere ridotto, a causa della cassa di immersione vuota. Noi però manteniamo quello originale per semplificare, come abbiamo già detto tempo fa.

Il risultato che emerge è che l'altezza metacentrica è negativa e quindi il modello sarà instabile in emersione.

_______________

 

Adesso dobbiamo pensare a come eliminare questo problema. Quanto dev'essere la correzione da apportare?

Diciamo che serve recuperare almeno 0,4 cm di altezza metacentrica. Magari vi aspettavate che parlassi di peso o di volumi da aggiungere, ma vedrete che tutto risulterà più semplice se iniziamo a ragionare in termini di altezza metacentrica.

In pratica, ogni azione che faremo potrà essere tradotta come ulteriore addendo all'altezza metacentrica, in modo da essere sommata al totale già noto per trarne le relative conseguenze.

 

Come esercizio preliminare, vediamo di quantificare in questi termini il fattore di disturbo che ha portato all'instabilità in superficie.

Possiamo praticamente dire che, con l'emersione, noi abbiamo sostituito la spinta del WTC hangar e dell'opera morta con una "rimozione di peso" legata allo svuotamento della cassa di immersione.

Un peso mancante ha gli stessi effetti di una spinta positiva.

Ciò che abbiamo fatto in emersione è stato sostituire una spinta idrostatica di 2000 g (= 1500g WTC hangar + 500g opera morta) con un'equivalente "rimozione di peso" di 2000 grammi di acqua di zavorra, che ora non c'è più.

Il problema è che questa nuova forza positiva si trova applicata 12 cm più in basso, in corrispondenza della cassa di zavorra ora vuota, posta molto al di sotto del WTC hangar.

Quindi, è come se avessimo abbassato di 12 cm un volume che dava 2000 grammi di spinta!

Alzare pesi o abbassare volumi fa perdere altezza metacentrica: nel nostro caso, abbiamo praticamente abbassato di 12cm un volume di 2000 mL (= 2000 g di spinta), perdendo una parte di altezza GM pari a:

(1500+500)/15000 x (-12 cm) = -1,6cm

 

Vi faccio notare che non importa "da dove a dove" abbiamo abbassato questo volume: l'importante è solo l'entità della discesa, ovvero i 12cm suddetti.

Nel nostro caso, stiamo allora passando da un'altezza metacentrica GM = +1,2cm in immersione a una di 1,2 - 1,6 = -0,4cm in superficie. Eccoci ancora al risultato inaccettabile già visto in precedenza.

 

 

Come correggiamo l'instabilità in emersione?

Fissiamoci l'obiettivo di avere, in superficie, un'altezza metacentrica positiva di +0,4cm. Questa corrisponderebbe a 0,4/17 = 2,4% della larghezza nave.

Non è tantissimo, forse si poteva sperare di più, ma così è un obiettivo realistico. Ci dovremo accontentare perché si tratta di un modello critico con tanti pesi in alto, e del resto ricordiamoci che navigherà in un laghetto e non dovrà affrontare le onde dell'Atlantico

Per passare da -0,4cm a +0,4cm di GM dobbiamo costruirci un contributo positivo di 0,8cm. Come possiamo fare?

 

 

Prima soluzione

Per esempio, è possibile spostare di 2cm verso il basso un peso di 6kg. Infatti:

6000/15000 x 2 cm = +0,8cm

(il contributo alla GM è positivo perché stiamo facendo scendere un peso)

Possiamo farlo? Ci piacerebbe: le batterie pesano proprio 6kg, ma sono già sul fondo del WTC e non possiamo abbassarle ulteriormente. La soluzione è corretta ma irrealizzabile.

 

 

Seconda soluzione

In alternativa, potremmo sollevare di 1 cm il WTC principale. Questo ha un volume di 12 litri e sollevarlo di 1 cm porterebbe un contributo alla GM pari a:

12000/15000 x 1 cm = +0,8cm

(contributo positivo perché in questo caso facciamo salire un volume)

A parte la complessità tecnica dello spostamento, notiamo che il WTC era già inizialmente a filo della linea di galleggiamento. Sollevarlo al di sopra significherebbe perdere spinta idrostatica e farlo lavorare solo parzialmente. Quindi, non otterremmo il risultato voluto e per giunta saremmo costretti ad usare una cassa di immersione più grande per compensare la perdita di volume. Non va bene.

(non va bene anche perchè se alziamo il WTC alzeremmo anche le batterie, quindi saremmo comunque daccapo...)

 

 

Terza soluzione

Visto che abbiamo usato batterie al piombo, potremmo pensare di sostituirle con altre più leggere, guadagnando peso che potremmo trasformare in zavorra. Questa verrebbe applicata esternamente in chiglia, diciamo a quota -8cm rispetto alla mezzeria.

Questo si può senz'altro fare, ma dovremo fare una verifica più precisa.

Dei 6 kg di batterie, quanti devono essere trasformati in zavorra e posti in chiglia (a quota -8cm), per guadagnare 0,8cm di altezza metacentrica?

 

Ne parleremo, ciao!

Modificato 11 Aprile, 2018 da Ocean's One

[Ocean's One*]

Buongiorno Comandanti,

 

dopo aver speso un po' troppo tempo a giocare a Battleship Craft, è bene che torni a scrivere su questa discussione.

Avevamo lasciato il nostro ipotetico I-400 in una condizione emersa instabile. Vediamo ora di porvi rimedio.

 

 

2.10. CORREZIONE DELL'INSTABILITA' PER I-400 IN SUPERFICIE

Come ipotizzato, parte del peso delle batterie verrà sostituito con zavorra posta in chiglia.

Per definirne l'esatto ammontare si può procedere con calcoli reiterati. Dopo un paio di tentativi si arriva alla soluzione di cui alla figura 18.

Come vedete, le batterie sono state ridotte a soli 3 kg, in modo da disporre gli altri 3 kg di peso sotto forma di zavorra in chiglia, a quota -8cm.

 

FIGURA 18

 

I-400 1:72 in superficie DOPO CORREZIONE

Peso di riferimento: 15000g

Vol. di riferimento: 15000mL

 

Contributi positivi: (pesi in basso / volumi in alto)

componente peso/vol h contributo addendo

G2-batterie: 3000g -4cm 3000/15000=0,200 4x0,200= +0,80cm

G3-zavorra: 3000g -8cm 3000/15000=0,200 8x0,200= +1,60cm

(in emersione non esistono volumi utili sopra l'asse di simmetria)

 

Contributi negativi: (pesi in alto / volumi in basso)

componente peso/vol h contributo addendo

G1-WTC(hangar): 1500g +12cm 1500/15000=0,100 -12x0,100= -1,20cm

G1-opera morta: 1000g +12cm 1000/16000=0,067 -12x0,067= -0,80cm

(non esistono volumi sotto l'asse di simmetria)

 

Altezza metacentrica = +0,80 + 1,60 - 1,20 - 0,80 = +0,4cm

 

 

Finalmente ci siamo: in emersione l'altezza metacentrica è passata dai precedenti inaccettabili -0,4cm agli attuali +0,4cm. Il modello emerso è ora stabile e il risultato è stato raggiunto.

L'abbassamento dei pesi, come sappiamo, è benefico. Qui siamo stati in grado di calcolare con esattezza quanto ne servisse per recuperare la stabilità necessaria e tenerci anche un po' di margine (=0,4 cm di ulteriore GM).

Modificato 11 Aprile, 2018 da Ocean's One

[Ocean's One*]

2.11. VALUTAZIONE DEI "CONTRIBUTI DIFFERENZIALI" PER L' I-400

 

Adesso, dopo una quantità smodata di calcoli, penso sia bene semplificare il discorso.

Le valutazioni puramente teoriche potrebbero risultare noiose, perché prive di legame con le prove sperimentali che noi, con il nostro spirito modellistico, siamo invece propensi a fare.

Inoltre, nota dolente, non è detto che tutti i volumi siano sempre noti con esattezza.

Quindi, ci piacerebbe un metodo di calcolo semplificato per fare il minore sforzo possibile. Ciò è possibile, andando a valutare soltanto i contributi differenziali rispetto ad una condizione nota.

In pratica, possiamo sapere la GM iniziale di un sottomarino immerso (vedremo come calcolarla con una prova in vasca), poi valuteremo quanta GM si perde con l'emersione e, se serve, calcoleremo quanta se ne può recuperare con l'abbassamento di pesi o con l'aggiunta di volumi.

La Figura 19 mostra questi tre passaggi applicati al nostro I-400

 

FIGURA 19

 

 

1) Immersione:

con una prova pratica (che poi spiegherò) troviamo:

Altezza metacentrica GM(imm) = 1,20 cm

 

 

2) Emersione

la spinta idrostatica di torretta e opera morta valeva 2000g, ma ora sparisce e viene sostituita da un' "assenza di peso" nella cassa di zavorra vuota. Però la cassa di zavorra è posta 12 cm più in basso della torretta, quindi è come se "scendesse un volume": il contributo differenziale è negativo e risulta:

Contributo differenziale per emersione deltaGM(emers) = 2000/15000 x (-12cm) = -1,6cm

Quindi:

Nuova altezza metacentrica GM(emers) = GM(imm) + deltaGM(emers) = 1,20 - 1,60 = -0,4 cm

(GM inaccettabile, dobbiamo correggere come segue)

 

 

3) Emersione, dopo correzione

Sostituiamo 3000 g di battere con 3000 g di zavorra, posta 4cm più in basso rispetto alle batterie (che sono assunte come posizione di partenza).

Abbassare di 4 cm un peso di 3000 g fornisce un contributo differenziale positivo pari a:

Contributo differenziale per zavorra deltaGM(zav) = 3000/15000 x 4cm = +0,8cm

Quindi:

Nuova altezza metacentrica GM(zav) = GM(emers) + deltaGM(zav) = -0,4 + 0,8 = +0,4cm

Adesso la GM è positiva e quindi accettabile. Il modello galleggia dritto.

 

 

Abbiamo fatto lo stesso percorso di prima, ma in modo più veloce, calcolando solo le variazioni relative alle condizioni che cambiano.

Vi piace di più?

Modificato 11 Aprile, 2018 da Ocean's One

[andreavcc]

2.11. VALUTAZIONE DEI "CONTRIBUTI DIFFERENZIALI" PER L' I-400

 

con una prova pratica (che poi spiegherò) troviamo:

 

... interessante la prova pratica....

[Ocean's One*]

Andrea, ma che lettore attento!

La prova pratica arriverà tra poco.

 

Intanto te la anticipo: bisogna tenere il modello in assetto quasi neutro, in minimo affioramento, poi spostare parte della zavorra in una posizione alta. Facendolo gradualmente, arriveremo fino al punto di raggiungere un equilibrio "indifferente", in cui il modello può assumere qualunque posizione: dritta o sbandata o anche capovolta.

In questa condizione, l'altezza metacentrica è pari a zero e il metacentro coincide con il baricentro.

 

Nell'ottenere ciò, noi sappiamo quanto peso abbiamo alzato e di quanti centimetri.

Quindi, quandolo riportiamo il peso alla posizione originale sappiamo che contributo può dare.

Visto che stavamo partendo da un'altezza metacentrica pari a zero, il contributo del peso che riabbassiamo è proprio pari all'intera GM che il modello possedeva con la zavorra al posto giusto.

 

Questo è il concetto. Poi faremo un esempio, per ora ciao!

[andreavcc]

.... geniale...

[Ocean's One*]

2.12. ESEMPIO DEL THUNDER TIGER NEPTUNE - MISURA PRATICA DELL'ALTEZZA METACENTRICA IN IMMERSIONE

Ecco allora l'esempio del calcolo pratico della GM di un modello immerso, che io ho realmente effettuato con il mio TT Neptune (o Nautilus che dir si voglia), attraverso una prova in vasca.

La procedura prevede innanzitutto di imbarcare acqua o comunque appesantire il modello per ottenere un assetto praticamente neutro, anzi diciamo minimamente positivo, giusto per farlo stare con l'estremità della torretta in leggero affioramento.

Dopodiché, è possibile spostare parte della zavorra per diminuire artificialmente la GM.

 

Come vedete in Figura 20, il Neptune possiede tre grossi pesi di circa 350 grammi ciascuno, posizionati nella zona a libera circolazione al di sotto del WTC.

Esiste però anche dello spazio libero nella parte superiore, in cui possiamo spostare uno o più dei suddetti pesi, alzandoli di circa 18,5cm rispetto alla loro posizione consueta.

 

FIGURA 20

 

Sulla base di quanto visto in precedenza, possiamo calcolare il contributo differenziale alla GM dato dallo spostamento di uno di questi pesi nella nuova posizione.

Il contributo sarà negativo, perché stiamo "alzando un peso" e lo possiamo calcolare facilmente con i dati in nostro possesso, sapendo che il Neptune ha un peso totale di circa 8000 grammi.

Risulta:

Contributo differenziale per spostamento di 350 grammi di zavorra deltaGM(350) = 350/8000 x (-18,5cm) = -0,8cm

 

Ora possiamo prendere i nostri ferri ed iniziare a smontare i pesi uno per volta, rimontandoli nella posizione rialzata. Ad ogni passo, immergiamo il modello e ricontrolliamo l'assetto, come illustrato in Figura 21.

 

FIGURA 21

 

Come vedete, dopo aver spostato il primo peso in alto il modello continua a galleggiare dritto. L'altezza metacentrica è quindi ancora positiva e una riduzione di -0,8 cm non è bastata ad annullarla.

Spostiamo allora anche il secondo peso nella posizione superiore.

A questo punto, il contributo differenziale dei due pesi varrà:

Contributo differenziale per spostamento di 700 grammi di zavorra deltaGM(700) = 700/8000 x (-18,5cm) = -1,6cm

 

Cosa succede? Due pesi in alto sono un po' troppi e l'altezza metacentrica risulta annullata: il modello è ora in condizioni di equilibrio indifferente; con minimo sforzo lo possiamo costringere a stare dritto, sul fianco o capovolto, ed in nessuna di queste posizioni nasceranno sensibili forze di raddrizzamento.

Questo è quanto ci serviva sapere. Se spostassimo in alto anche il terzo peso, il Neptune sicuramente galleggerebbe capovolto, ma non ci interessa verificarlo.

 

Invece, tiriamo le somme per la condizione di equilibrio indifferente, con i due pesi in alto che danno un contributo deltaGM(700) pari a -1,6cm.

E' semplice: se noi abbiamo avuto bisogno di un contributo di -1,6cm per annullare la GM, significa che essa inizialmente valeva proprio +1,6 cm.

Ecco il risultato: l'altezza metacentrica del Neptune è pari a +1,6cm.

 

Pensandoci bene, ancora adesso non sappiamo dove si trovano né il baricentro né il metacentro, ma siamo stati capaci di ricavare l'altezza metacentrica del Neptune con pochi calcoli e bagnandoci un po' le mani.

 

(per ora mi fermo qui, poi seguirà qualche commento. Ciao!)

Modificato 11 Aprile, 2018 da Ocean's One

[andreavcc]

ottimo! con il prossimo modello da bilanciare dovrò assolutamente provare anch'io a verificare "in vasca" l'altezza metacentrica...

[Ocean's One*]

beh, Andrea, allora ci dirai qualcosa del tuo "prossimo modello da bilanciare", no?

(ma esiste già o era solo un'idea?)

[andreavcc]

di lavori nei cantieri ce n'è abbastanza.... forse anche troppi

il prossimo modello rc sarà lo skipjack della moebius, poi verrà il tipo XXIII... nel frattempo qualcosa di statico non mancherà...

la prova la farò per due motivi. il primo è la semplice curiosità di sapere l'altezza metacentrica. il secondo è che mi potrebbe essere utile se, un domani, dovrò andare ad apportare delle migliorie al wtc e quindi potrò sapere prima se quest'ultime andranno a sbilanciare il modello.

[Ocean's One*]

Andrea, quanto dici è spunto di riflessione.

In effetti, sono partito con questa discussione sulla base del mio entusiasmo per gli argomenti ingegneristici, unito al desiderio di condividere qualcosa di utile per il nostro hobby.

Però, man mano che la discussione andava avanti, mi sono chiesto quali fossero gli argomenti più bisognosi di commenti.

Finora mi ci siamo concentrati sul tema base: il bilanciamento trasversale.

Questo perchè nessun modellista accetterebbe un modello che in emersione galleggi sbandato, è veramente troppo brutto.

Però, una volta esaurito questo punto, ne verranno altri e vorrei capire cosa interessa di più ai Comandanti in lettura.

 

Per esempio, il bilanciamento longitudinale è un tema importante: ci possono essere modelli troppo nervosi che non riescono a navigare a quota costante, richiedendo inoltre un sofisticato pitch controller per supplire alla scarsa stabilità longitudinale. Oppure, al contrario, il mio Neptune, a cui ho artificialmente ridotto l'altezza metacentrica per renderlo più reattivo ai cambi di quota.

Ma non è banale nemmeno la sola necessità di avere un modello che stia perfettamente orizzontale sia emerso che immerso: talvolta la disposizione della zavorra è problematica.

 

Argomento estremamente complesso è invece la realizzazione di un modello R/C partendo da zero.

Una volta realizzato lo scafo esterno (o acquistato un modello statico da convertire), sceglieremo un WTC di dimensioni idonee agli ingombri e alla meccanica desiderata.

A questo punto, ci si presenterà la scelta dell'esatta posizione del WTC, ma anche delle dimensioni e della posizione della cassa di zavorra, da cui dipenderà buona parte del risultato finale. Poi si potrà comunque giocare sulla zavorra ed eventualemente sul polistirolo (meglio se lo si evita) ma non sempre ciò è sufficiente, se la base di progetto non è sufficiente.

_____________

 

Quindi, parlare di bilanciamento si pone su due diversi livelli: progetto completo, con definizione di tutti i componenti, oppure semplice correzione o miglioramento di uin progetto esistente: dal kit aquistato che pone qualche problemino, al modello ad immersione dinamica convertito in immersione statica, al modello noto e ben funzionante (come quello di Andrea) a cui vogliamo apportare modifiche che poi richiederanno di ribilanciare i pesi.

Voi dove vi ponete?

 

Andravcc me l'ha appena detto, mentre gli amici Gpez e Dasboot sono partiti in alcune realizzazioni da zero, che richiedono quindi un'impostazione completa.

Per parte mia, preferirei trattare l'impostazione completa, anche se questo potrebbe essere noioso per chi vorrebbe andare sul sicuro scegliendo un modello in kit e, al limite, trasformandolo un po'.

Cosa dite, vado avanti così?

 

Grazie, ciao!

Ocean's

Modificato 20 Luglio, 2013 da Ocean's One