Che
cosa è esattamente una "coppia" di forze?
Coppia di forze è lo sforzo ruotante
o di torsione di qualsiasi albero, come quello, ad esempio, azionato
da un motore fuoribordo.
Normalmente la "coppia" è espressa in libbre-piedi.
Essa è direttamente proporzionale alla potenza e inversamente
proporzionale alla velocità di rotazione degli alberi.
La trasmissione della "coppia" o forza torcente dall'albero
di trasmissione all'albero elica viene realizzata tramite ingranaggi.
La "coppia" sviluppata dal motore viene così trasmessa,
tramite alberi e ingranaggi, all'elica. Tuttavia vi è generalemnte
una perdita di "coppia", e cioè di potenza, dal
5% fino al 10% a causa dell'attrito fra le parti.
Quali
sono le attinenze tra ingranaggi e coppia?
Quando non c'è rapporto di riduzione,
i giri del motore sono 5000 anche all'elica. In questo caso la "coppia"
non cambia. L'elica ha la stessa "coppia" che proviene
dal monoblocco, leggermente inferiore a causa dell'attrito.
Se invece, viene usato, un rapporto di riduzione 2:1, i 5000 giri/min
del motore vengono ridotti a 2500 giri/min all'elica. Riducendo
a metà la velocità dell'albero dell'elica, la "coppia"
è stata raddoppiata.
Se una "coppia" più grande viene trasmessa all'albero
elica con una riduzione del rapporto di trasmissione, occorre un'elica
di diametro maggiore, che gira più lentamente e che è
più efficiente di un'elica di diametro più piccolo
che ruoti più velocemente. Questo in genere, significa una
migliore accelerazione e una più alta velocità di
punta, fino a quando la maggiore resistenza all'avanzamento della
scatola ingranaggi più grande supera il beneficio dato dalla
maggiore efficacia dell'elica di maggiore diametro.
Questa è la ragione per cui alle alte velocità da
competizione la scatola ingranaggi è più piccola e
crea minore resistenza all'avanzamento: con piccolo rapporto ingranaggi
(se esiste) permetterà maggiori velocità di una scatola
ingranaggi più grande con una riduzione ingranaggi maggiore,
nonostante la maggiore efficienza dell'elica associata ad una scatola
ingranaggi di maggiori dimensioni.
La resistenza all'avanzamento della scatola ingranaggi è
proporzionale al quadrato della velocità (D=V2).
Il passo dell'elica agisce come un'altra coppia di ingranaggi con
una determinata barca e un determinato carico. Il giusto passo di
un'elica è quello con il quale il motore a tutto gas funziona
entro il campo di giri/min. raccomandato dal costruttore del motore
stesso.
Quanto più una barca si muove velocemente (dati uno specifico
motore e uno specifico rapporto di riduzione), tanto più
piccolo sarà il diametro dell'elica ideale. Il passo dell'elica
aumenta, via che il diametro dell'elica stessa diminuisce. (Solo
per eliche a funzionamento sommerso).
In
che modo la torsione dell'elica produce il rollio dell'imbarcazione
Osservando da dietro una barca in navigazione,
l'elica (se di normale tipo a rotazione destrorsa) ruota in senso
orario. Dato che l'acqua oppone evidentemente una resistenza alla
rotazione in senso orario dell'elica, la barca è soggetta
a un lieve rollio in senso opposto (cioè in senso antiorario),
vale a dire tende ad abbassarsi sul lato sinistro ed a sollevarsi
a destra. Per controbilanciare questo lieve squilibrio, il sedile
del pilota viene sistemato sul lato di destra della barca. Tuttavia
è da tenere presente che i diversi tipi di scafi reagiscono
in modo differente, quanto a gradi di reazione alla torsione sviluppata
dall'elica.
Quale
è la corretta altezza di installazione del motore sullo specchio
di poppa?
Affinchè un'elica possa soddisfare
particolari esigenze nautiche, il motore deve essere installato
alla giusta altezza sullo specchio di poppa dell'imbarcazione. Negli
ultimi 30 anni gli standard industriali hanno subito delle modifiche:
attualmente l'altezza dello specchio di poppa va dai 15" per
motori a gambo corto, ai 20" per motori a gambo lungo, fino
ai 25" per motori con gambo extralungo.
Installazione
standard
Una corretta installazione generalmente prevede
la posizione della piastra di antiventilazione "in linea"
con la carena della barca quando l'albero dell'elica del motore
è parallelo rispetto alla carena della barca stessa.
Installazione
più bassa
Se si installa il motore più basso
(cioè più profondo nell'acqua), si ottengono:
1. eccessivi spruzzi
2. aumento della resistenza della scatola ingranaggi
3. una diminuzione dello spazio "libero" sott'acqua
(cioè maggiore vicinanza ad eventuali ostacoli sommersi).
4. un'influenza negativa sulle barche piuttosto veloci.
Tuttavia,
vi sono eccezioni ai quattro punti qui sopra menzionati. Molti motori
di bassa potenza destinati alla pesca sono disegnati per funzionare
con la piastra antiventilazione uno e due pollici al di sotto della
carena della barca. Questo può portare alla riduzione o all'eliminazione
della ventilazione dell'elica.
Installazione
più alta
In passato, l'unico effetto negativo dell'installazione
del motore più alta di quella standard prevista, era un aumento
della ventilazione dell'elica, cosa che poteva provocare difficoltà
nel planare, particolarmente con carichi piuttosto pesanti. Tuttavia,
dato che la potenza disponibile è andata via via aumentando
e i disegni delle eliche sono stati migliorati, particolarmente
nel campo delle eliche per alte prestazioni, i proprietari di imbarcazioni
veloci hanno riscontrato che si può ottenere un più
alto campo di prestazioni, elevando il motore al di sopra della
vecchia altezza standard. In effetti, sta diventando sempre più
comune che un motore venga elevato di 3" o più al di,
sopra della carena della barca, nelle installazioni su barche veloci.
Infatti un numero sempre crescente di costruttori prevede per le
proprie imbarcazioni più veloci con motore fuoribordo l'installazione
dello specchio di poppa ad un'altezza superiore da 1" a 3"
rispetto a quella tradizionale (normalmente 20").
I costruttori di imbarcazioni sportive motorizzate con gruppi poppieri
sono un poco più conservatori. Per i gruppi poppieri non
da competizione la dimensione "X" è elevata da
1" a 2" su imbarcazioni convenzionali veloci con installazione
singola, mentre per altri tipi di imbarcazione (come i catamarani)
da 2" a 3". La doppia installazione richiede un'ancora
più limitata elevazione.
Tuttavia, aumentando eccessivamente l'altezza di un motore o di
un piede sullo specchio di poppa si aumenta il rischio di surriscaldare
il motore, a causa di un'insufficiente circolazione di acqua di
raffreddamento. I costruttori non possono essere vincolati, nè
accettano di esserlo, agli obblighi di garanzia per danni derivanti
da surriscaldamento, causati da questo tipo di installazione e di
funzionamento fuori dalla norma. Così il pilota deve responsabilmente
tenere sempre sotto controllo la pressione e/o la temperatura dell'acqua
di raffreddamento del motore.
Alcuni motori sono provvisti di "allarme di surriscaldamento",
ma qualsiasi motore può essere equipaggiato con un manometro
della pressione dell'acqua.
Tuttavia, un manometro della pressione dell'acqua può dare
un falso senso di sicurezza: la segnalazione di alta pressione dell'acqua,
potrebbe essere solo conseguenza di una tasca di vapore intrappolata
nella parte alta del blocco motore e lo strumento non darebbe alcun
avvertimento del pericolo che il motore stia funzionando in prossimità
del surriscaldamento. L'indicatore della temperatura dell'acqua
è lo strumento più affidabile per avere sempre sotto
controllo la temperatura del vostro motore in funzione.
La temperatura dell'acqua nella parte superiore del blocco motore
non deve salire oltre i 60° C, mentre la pressione dell'acqua
a tutto gas non deve scendere al di sotto del 70% della lettura
presa a tutto gas ad altezze dello specchio di poppa convenzionali.
Ricordate che via via che aumenta l'altezza di installazione, la
possibilità di "trimmare in fuori" il motore, senza
che si surriscaldi, diminuisce.
L'aumento dell'altezza del motore può dare diversi vantaggi,
quali:
1. La riduzione della resistenza in acqua del piede di propulsione,
aumentando in tal modo la velocità (circa 1 miglio/ ora per
ogni pollice d'elevazione, nel campo delle 60-80 miglia/ora).
2. Il miglioramento della manovrabilità sulle barche
veloci. Un timone eccessivamente immerso in acqua alle alte velocità
su uno scafo leggero può provocare difficoltà di manovrabilità
e andatura oscillante dello scafo stesso.
3. Maggiore distanza da eventuali oggetti sommersi.
4. Una riduzione fino a zero della coppia di guida, se combinato
con il trimmaggio in fuori, particolarmente a 23" di altezza
dello specchio di poppa per un motore con gambo lungo.
5. In alcuni casi può migliorare la planata della
barca, consentendo all'elica di prendere aria aumentando in tal
modo considerevolmente i giri/min. e quindi la potenza del motore,
quando occorre.
Vi
sono, però, anche alcuni svantaggi nell'aumentare l'altezza
del motore al di sopra dell'altezza standard:
1. Quando il motore viene elevato sullo specchio di poppa
della barca, il rischio di un suo surriscaldamento per insufficiente
acqua di raffreddamento, aumenta. Il flusso dell'acqua di raffreddamento
va controllato più frequentemente (consultare le pagine precedenti).
2. Ad una maggiore altezza sullo specchio di poppa, l'aletta
di "trim" non è più efficace come mezzo
per modificare la coppia di guida della barca. Si verificherà
una forte coppia di guida ed il pilota deve tenere con presa ferma
e forte il volante di guida, in ogni momento, se non viene impiegato
il servosterzo.
3. L'elevazione del motore non è per barche pesanti
e lente.
4. Generalmente occorre un'elica con maggiore inclinazione
delle pale rispetto al mozzo, con "orecchietta" e bordi
affilati.
5. In molti casi l'entrare in planata, particolarmente carico,
è più difficile.
6. Si verifica una maggiore vibrazione, cosa che può
ridurre il comfort della navigazione e anche, poco alla volta, allentare
le parti del motore o della barca.
7. Le installazioni bimotore presentano un nuovo problema
perchè durante le virate il motore esterno rispetto alla
virata viene sollevato fuori dall'acqua molto più di un singolo
motore centrale. Ciò significa che i motori di una doppia
installazione debbono essere montati un pollice più bassi
di un motore singolo, su barche di uguali o simili caratteristiche
di velocità.
8. Quando si installa un motore più di un pollice
al di sopra dell'altezza normale dello specchio di poppa, si deve
prevedere uno specchio di poppa sufficientemente robusto. Dovete
rivolgervi al vostro concessionario o al costruttore.
9. Se il piede di un motore fuoribordo o gruppo poppiero
viene progressivamente alzato, l'elica verrà a sfiorare la
superficie dell'acqua. Se il piede viene sollevato. ulteriormente,
le pale dell'elica ruotano in superficie e non imprimono la stessa
forza di trascinamento delle eliche completamente sommerse. Di conseguenza
l'elica destrorsa fa forza verso destra in modo simile a quello
di una ruota a pale Questa forza agisce sulla poppa tirandola verso
destra e, di conseguenza, forza l'imbarcazione a tirare a destra,
se non ci si oppone con il volante. Questo stato di cose andrà
ad aggiungersi, od a diminuire, lo sforzo sullo sterzo generato
anche dalla trimmatura in dentro o in fuori del piede. Quando la
posizione dell'elica è di 5" (cm. 7,5) più alta
rispetto alla posizione standard, l'effetto "ruota a pale"
domina le altre tensioni sullo sterzo.
L'importanza
del centraggio del motore sullo specchio di poppa.
In genere è desiderabile che il motore
sia centrato sullo specchio di poppa con l'approssimazione di 1/4"
_ 6,4 mm. Via via che un motore installato su uno scafo con carena
a " V" viene spostato dal centro, viene sempre più
sollevato fuori dall'acqua quando
la barca viene fatta virare nella direzione opposta, aumentando
in tal modo la possibilità che si verifichi la ventilazione.
Possono sorgere anche problemi di spruzzi d'acqua.
Che
cos'è l'angolo di "trim" di un motore?
L'angolo di "trim" del fuoribordo
o del gruppo poppiero è la misura dell'inclinazione del piede
del motore dalla superficie dello specchio di poppa, quando si sposta
più vicino ("trim in" o "trim down" o
"trim under") il motore alla poppa, o quando lo si allontana
dalla stessa ("trim out" o "trim up"). Quando
l'imbarcazione sta planando e il trim è in posizione tale
che l'albero elica è parallelo alla superficie dell'acqua,
si dice che essa sta funzionando con trim in folle o a zero. Sui
fuoribordo senza Power Trim, questo angolo viene ottenuto cambiando
il foro nel quale è inserito il perno dell'inclinazione stessa.
Il termine "trim" viene generalmente usato per indicare
la regolazione della posizione del piede che viene effettuata quando
l'imbarcazione va in planata.
Il termine "tilt" è generalmente usato quando si
regola la posizione del gambale fuori acqua o a motore fermo.
L'angolo di trim del motore ha un chiaro effetto sull'angolo planata
della barca, cosa che, a sua volta, modifica in modo rilevante sia
la velocità massima, sia la manovrabilità della barca.
Per una migliore accelerazione alla partenza e per andare in planata
più rapidamente è necessario "trimmare indietro"
(trim in) il motore, mentre per le massime prestazioni lo si dovrà
"trimmare in fuori" (trim out). Se il motore è
troppo trimmato indietro, la prua si immerge e l'imbarcazione è
troppo immersa: di conseguenza la velocità di punta diminuisce,
aumenta il consumo di carburante, la barca può diventare
"sovrasterzante" nell'una o nell'altra direzione (si dice
che la barca "scrive") e aumenterà la coppia di
guida (ti a destra con un'elica a rotazione destrorsa). Occasionalmente,
un trimmaggio esagerato può determinare uno spostamento a
sinistra (con un'elica destrosa).
Se il motore o il gruppo poppiero sono troppo "trimmati infuori"
(trim out), l'elica può perdere la sua presa, sull'acqua,
le barche veloci con carena a "V" possono cominciare ad
avanzare spostandosi a destra e a sinistra ("chine walking"),
la "coppia" di guida aumenterà nella direzione
opposta a quella del trimmaggio interno e la barca ha difficoltà
ad entrare in planata. Può verificarci un'andatura anomala
dell'imbarcazione (andatura a delfino).
Molti dei fuoribordo più recenti con power trim possono trimmare
solo entro i 20" di campo di angolazione mentre sono in moto
al di sopra del minimo. Tutti i gruppi poppieri e fuoribordo meno
recenti con power trim sono in grado di trimmare completamente in
fuori quando l'imbarcazione va ii planata. Tuttavia, non è
prudente andare in planata quando si sta trimmando al di là
della massima posizione di trim (nell'ambito della gamma di tilt),
poichè il motore non ha più il supporto laterale dai
morsetti. Si possono verificare seri danni nelle virate se la scatola
ingranaggi va ad urtare un ostacolo sommerso.
L'influenza
dell'angolo di trim sulla coppia di sterzo
Quando l'elica funziona completamente sommersa
e l'albero dell'elica è all'incirca orizzontale (cioè
parallelo) rispetto alla superficie dell'acqua, dovrebbe esserci
un piccolo, o anche nessun "carico" nella guida della
barca. Benchè questo valga anche per i gruppi poppieri, ci
sono, per questi altre complicazioni dovute all'asse di guida inclinato,
che può indipendentemente causare una "coppia".
Tuttavia, con motore o unità di trasmissione (con elica a
rotazione destrorsa) trimmati indietro a causa dell'inclinazione
dell'albero dell'elica quest'ultima ha effettivamente un passo maggiore,
mentre è vero il contrario per quanto riguarda la pala che
si muove in su a sinistra (relativa alla superficie dell'acqua).
Questo squilibrio destra/sinistra tira il motore o l'unità
di trasmissione verso destra conferendo alla barca la tendenza a
virare verso destra. Naturalmente il pilota deve opporre resistenza
a questa forza, se invece la barca deve avanzare in linea retta.
Per
aiutare a controbilanciare questo squilibrio nella guida, la maggior
parte dei fuoribordo Mercury e gruppi poppieri MerCruiser sono muniti
di un'aletta di trim regolabile. Dato che l'aletta di trim deve
essere messa in una determinata posizione prescelta, il pilota deve
preventivamente scegliere la posizione di trim del motore che egli
desidera equilibrare.
Nella maggior parte delle installazioni il motore o l'unità
di trasmissione vengono impiegati in una posizione leggermente trimmata
in fuori. Questo muoverà il lato di poppa del motore verso
sinistra, provocando la tendenza a virare a sinistra da parte della
barca. L'aletta di trim, se correttamente regolata, può riportare
in equilibrio la guida della barca. Nel caso descritto il bordo
di uscita dell'aletta di trim deve essere portato verso sinistra.
L'aletta di trim va portata verso destra, se la coppia di guida
della barca tende a portarla verso destra.
Che
cos'è il Power Trim?
L'operazione di trimmaggio può essere
molto più facilmente controllata con l'ausilio del Power
Trim che è standard sulla maggior parte dei gruppi poppieri
MerCruiser, standard sui fuoribordo di grossa potenza ed a richiesta
sugli altri.
Con il semplice tocco di un pulsante il Power Trim permette la regolazione
dell'albero elica rispetto allo specchio di poppa. Quando l'imbarcazione
è in planata, l'angolo della carena della barca rispetto
all'acqua ha grande importanza sulla massima velocità di
punta, sul consumo di carburante, sulla manovrabilità, particolarmente
in acque agitate.
La carena di una barca offre una minore resistenza se naviga con
un angolo da 3° a 5° rispetto all'acqua. Se naviga più
piatta, cioè con un angolo minore di 3°, come tende a
fare la maggior parte delle barche che planano facilmente o con
angolo superiore a 5°, come le barche pesanti di poppa possono
solo fare in planata, l'efficienza complessiva ne soffre. La presenza
del Power Trim si ripaga col risparmio di carburante o aumentando
il piacere della navigazione o la stessa sicurezza a bordo, migliorandone
la velocità, la manovrabilità e nel caso di barca
pesante a poppa, portando l'imbarcazione rapidamente in planata,
cosa che difficilmente avverrebbe senza il Power Trim.
Ecco alcuni consigli su come far funzionare il Power Trim quando
l'imbarcazione si è arenata. In genere è consigliabile
non manovrare con la barca in marcia avanti. Piuttosto, con motore
e piede trimmati in fuori per non toccare il fondo, ma pur sempre
con sufficiente presa per l'elica, è consigliabile manovrare
prudentemente a marcia indietro. Questa condizione è più
sicura. Con questa posizione di trim e in marcia indietro, vi è
ovviamente una certa spinta verso l'alto del motore, cosa che aiuta
à sollevare alquanto la poppa della barca e lo sforzo dell'elica
è più efficace. Per contro, se si manovra in marcia
avanti, il motore tende ad abbassare la poppa della barca, con maggiore
pericolo di urtare ostacoli sommersi in caso di bassi fondali.
Che
cos'è il "Lift" idraulico
Il "Lift" idraulico permette di
regolare verso l'alto o verso il basso la posizione del motore quando
è in funzione, anzichè mantenere costante l'altezza
sullo specchio di poppa. Permette al pilota di ottimizzare accelerazione,
velocità di punta e ridurre consumi di carburante. Viene
usato unitamente al power trim.
Il dispositivo Paralift idraulico Quicksilver è il più
avanzata del settore. Consente uno spostamento verticale di 12"
ed uno orizzontale di 12" per fuoribordo che pesano fino a
250 kg. Contrariamente ai supporti idraulici convenzionali, il Paralift
ha una configurazione a parallelogramma che permette al motore di
essere più vicino allo specchio di poppa quando viene sollevato
per un funzionamento ad alta velocità. Successivamente più
lontano quando viene abbassato per un funzionamento più regolare
in acque agitate.
Il movimento pivottante del Paralift consente al motore di essere
immerso in modo che l'elica faccia presa nell'acqua e poi di essere
sollevato per ridurre la resistenza idrodinamica. Migliora inoltre
il funzionamento a bassa velocità in acque poco profonde,
rispetto all'impiego del solo power trim. I pescatori che prediligono
le acque basse apprezzeranno il Paralift in quanto potranno portare
facilmente in planata le lo imbarcazioni in acque poco profonde
e stare con i propri mez dovunque l'imbarcazione può galleggiare.
Il pilota può controllare con un sistema di monitoraggio
la temperatura dell'acqua la posizione delle prese dell'acqua per
assicurare un flusso sufficiente di acqua di raffreddamento al motore.
Quando l'imbarcazione è ormeggiata, il Paralift può
sollevare completamente il motore molto al di sopra del livello
dell'acqua, al riparo dalla salsedine. Quando il motore si trova
così sollevato è più facile sostituire l'elica,
mettere in acqua l'imbarcazione in acque poco profonde. Offre anche
una migliore visuale quando si trasportano imbarcazione e motore
su strada.
Che
cos'è il servosterzo
L'uso del servosterzo (Power Steering) elimina
virtualmente la coppia di guida: si comporta con il vostro motore
come il servosterzo sulla vostra auto. E' disponibile sia per gruppi
poppieri. sia per fuoribordo di grosse potenze.
Il power steering Quicksilver Ride-Guide per fuoribordo facilita
al massimo la guida e l'installazione più di qualsiasi altro
sistema di guida idraulico. Il sistema di guida meccanico, per tutto
il tempo in cui rimane in buone condizioni, agevolerà la
guida, eliminando controreazioni normalmente associate ai sistemi
meccanici.
Perchè sono necessari contagiri
e indicatore di velocità
Il contagiri misura i giri/min del motore,
mentre l'indicatore della velocità misura la velocità
in miglia o in chilometri/ora o in nodi della barca in un determinato
momento. Un nodo equivale ad un miglio nautico per ora, così
non è corretto usare l'espressione "nodi per ora".
Qui di seguito potete osservare il rapporto tra queste tre unità
di misura:
1
nodo = 1.15 miglia/ora = 1.852 km/ora
1 miglio/ora = 1.609 km/ora = 0.870 nodi
Ogni
motore è studiato per funzionare a tutto gas entro certi
limiti di giri/min. Senza un contagiri un pilota ha ben scarse possibilità
di sapere quando il suo motore funziona ad un numero di giri al
minuto troppo alto o troppo basso, ambedue pericolosi per il motore.
Una volta individuata l'elica appropriata per un determinato motore,
questo girerà a tutto gas entro il campo del numero di giri/min
raccomandato dal costruttore. Qualsiasi deviazione da questo rapporto
stabilito fra "tutto gas" e numero di giri/min. del motore,
che non dipenda da particolari condizioni climatiche, d'altitudine
o da una modifica del carico lordo, indica l'esistenza di qualche
problema nelle prestazioni dell'assieme barca/motore.
Anche un indicatore di velocità, se usato congiuntamente
ad un contagiri, fornisce indicazioni relative ad eventuali problemi
del motore o della barca, se si osserva un'anormale diminuzione
della velocità dello scafo. Con l'esperienza il pilota sarà
in grado di decifrare l'esistenza di problemi a "metà
gas", sfruttando la combinazione delle informazioni fornitegli
dal contagiri e dall'indicatore di velocità. Per una lettura
ottimale della velocità è importante che il "pick-up"
dell'indicatore di velocità venga installato quanto più
basso e vicino al centro della barca, ma senza creare disturbi d'acqua
davanti all'elica o alle prese dell'acqua.
Contagiri
e contachilometri come indicatori delle prestazioni
Per le prove tecniche vengono impiegati contagiri
estremamente precisi e costosi. Le informazioni ricavate da questi
strumenti forniscono dati indiscutibili per i calcoli tecnici relativi.
I contagiri che vengono installati normalmente sulle barche non
hanno lo scopo di fornire al pilota informazioni aventi un eguale
grado di precisione.
Conseguentemente, una leggera variazione rispetto ai giri/min effettivi
del motore è comune in questi strumenti meno sofisticati.
Il
tipo più comune d'indicatore della velocità per barche
è formato da: un tubo di pitot, uno strumento indicatore
da montare sul pannello della strumentazione, calibrato per indicare
la velocità in miglia/ora (MPH) c/o in chilometri/ora (KMH)
e un tubo rigido o flessibile di collegamento fra le due parti.
La presa d'acqua pitot è normalmente montata sullo specchio
di poppa della barca in modo che la sua parte inferiore rimanga
sommersa in acqua in una zona priva di turbolenze quando la barca
è in navigazione. Nella parte anteriore della presa c'è
un foro rivolto nella direzione di marcia avanti dello scafo. Alcuni
dei nuovi modelli di motori hanno il tubo di Pitot già incorporato
nell'ogiva della scatola ingranaggi del piede.
Quando la barca avanza, l'acqua penetra nel tubo di Pitot attraverso
il foro e comprime l'aria intrappolata nella tubazione di collegamento
e nel soffietto o tubo di bourdon nello strumento stesso. Questa
pressione d'aria, che varia in relazione alla velocità della
barca, aziona tramite un meccanismo di movimento la lancetta stessa
che indica così la velocità della barca sullo strumento.
La precisione dell'indicatore di velocità può essere
pregiudicata da danni provocati da gelo, durante l'inverno, a causa
di acqua rimasta intrappolata nella linea di collegamento o nello
strumento stesso, da danni al tubo di pitot o anche da un'errata
installazione.
Per le prove tecniche non vengono impiegati i comuni indicatori
di velocità, ma altri strumenti di misurazione, quali computer
e trasduttori di pressione, tramite i quali i valori relativi alla
pressione dell'acqua vengono convertiti in impulsi elettronici a
loro volta computerizzati per calcolare la velocità della
imbarcazione. Grazie alla conoscenza di queste variabili, non sarete
colti di sorpresa davanti à qualsiasi risultato fuori dal
consueto che potreste ottenere nel calcolare la velocità
dell'imbarcazione, il regresso dell'elica, o l'angolo di attacco,
usando le equazioni esposte in questo catalogo.
Quale
influenza hanno altitudine e clima sulle prestazioni del motore
L'altitudine ha un'influenza assai notevole
sulla potenza massima di un motore. Dato che l'aria, che contiene
ossigeno, diventa più rarefatta man mano che l'altitudine
aumenta, il motore tende ad arrestarsi per insufficienza d'aria,
come se si usasse un compressore in retromarcia. Se l'imbarcazione
viene usata ad un'altitudine superiore a quella per cui è
stata predisposta, si verificherà una notevole riduzione
della potenza e di conseguenza del numero di giri.
Benchè una parte delle diminuite prestazioni possa essere
recuperata installando un'elica di passo più basso, il problema
basilare continua ad esistere. L'elica, infatti, ora sarà
di diametro troppo grande per la minore potenza disponibile. In
alcuni casi risulta possibile e vantaggiosa una modifica del rapporto
di trasmissione degli ingranaggi, riducendolo maggiormente.
Tuttavia, questo è sicuro solo quando il livello di potenza
è ridotto. Se il motore torna a funzionare ad un'altitudine
inferiore il rapporto ingranaggi deve essere nuovamente riportato
ai valori precedenti, per prevenire una coppia eccessiva sulla trasmissione.
E' un fatto ben noto che le condizioni metereologiche esercitano
una profonda influenza sulla potenza dei motori a combustione interna.
Perciò, i "rating" delle potenze dei motori in
relazione ad un determinato numero di giri vengono oggi stabilite,
in base a specifiche combinazioni di condizioni climatiche, dallo
International Standards Organization (ISO).
La normativa J 1228 della SAE (Society of Automotive Engineers)
standardizza il calcolo della potenza dei motori marini, correggendo
il valore ottenuto al banco freno in modo che il nuovo valore rappresenti
la potenza che il motore esprimerebbe a 27° (80,6°F), con
umidità relativa del 60% e pressione barometrica di 750 mm
(29,53 pollici) di mercurio.
Le condizioni estive di alta temperatura, bassa pressione barometrica
e alta umidità relativa, contribuiscono tutte a ridurre la
potenza di un motore. Questo, a sua volta, si riflette in una minore
velocità della barca fino a 2/3 miglia/ora in meno in alcuni
casi. Nulla farà recuperare questa velocità alla barca
se non il ritorno a condizioni climatiche fresche e secche.
In
una calda ed umida giornata d'estate la potenza di un motore può
essere diminuita fino al 14% rispetto a quella in una fresca, secca
giornata di primavera o d'autunno. La potenza che ogni motore a
combustione interna produce, dipende anche dalla densità
dell'aria che consuma. A sua volta, questa densità dipende
dalla temperatura dell'aria dalla sua pressione barometrica e dall'umidità
che contiene.
Una seconda e più sottile perdita di potenza accompagna quella
dovuta alle condizioni metereologiche. Al momento della sua messa
a punto, in genere all'inizio della primavera, un motore viene munito
di un'elica che gli consente di girare entro il campo di giri/min.
raccomandato dal costruttore, a tutto gas. Tuttavia, con l'arrivo
delle condizioni metereologiche estive e la conseguente perdita
di potenza, l'elica diviene effettivamente troppo grande. Di conseguenza
il motore funziona ad un numero di giri/min più basso di
quello raccomandato.
Dato che potenza e regime di un motore sono in stretta relazione
tra loro, si avrà come conseguenza un'ulteriore perdita di
potenza all'elica, con altra perdita di velocità della barca.
Tuttavia questa perdita secondaria può essere in qualche
misura recuperata installando un'altra elica di passo appropriatamente
più piccolo, che consenta al motore di poter nuovamente girare
nel campo di giri/min raccomandato a tutto gas.
Per potere ottenere prestazioni ottimali in condizioni metereologiche
variabili, è necessario che un motore abbia un'elica che
gli consenta di funzionare in prossimità o al limite superiore
del numero di giri/ min. massimo raccomandato a tutto gas con l'imbarcazione
in normali condizioni di carico.
Questo non solo consente al motore di sviluppare tutta la sua potenza,
ma, cosa altrettanto importante. gli consentirà di girare
ad un numero di giri/min, tale da non essere causa di pericolosi
e nocivi battiti in testa. Tutto ciò, evidentemente, accresce
l'affidabilità e la durata del motore.
Che
cosa sono i flap (o "trim planes" o "after planes")
ed a che cosa servono
Sono una coppia di superfici piatte e mobili,
che si estendono oltre la poppa, posizionati una per lato, rispetto
al centro, applicati sullo specchio di poppa.
Ciascun "flap" è singolarmente regolabile in su
o in giù e nelle installazioni più sofisticate, questo
avviene per mezzo di un interruttore sul telecomando. Questi "flap"
non devono essere confusi con l'aletta di trim regolabile posizionata
sul piede sopra e davanti all'elica che ha lo scopo di bilanciare
gli sforzi di coppia. l "flap" sono chiamati anche "trim
tabs".
I "flap" di poppa offrono un altro metodo per trimmare
una barca, oltre al noto Power Trim. Quando in navigazione l'assetto
della barca supera i 5° di inclinazione rispetto alla superficie
dell'acqua, la barca inizia a perdere velocità. Per questo
motivo le barche molto pesanti a poppa, che necessitano di planare
a velocità relativamente bassa (20/25 miglia/ora), traggono
grande vantaggio da questi "flap" sia in efficienza, sia
in comfort di navigazione.
Altri vantaggi offerti dai "flap" sono: planata più
veloce, controllo dello sbandamento della barca, ulteriore economia
di carburante resa possibile perchè la barca può navigare
ad un più basso numero di giri/min. del motore, mentre mantiene
un efficiente comportamento in planata.
Quale
influenza ha la distribuzione dei pesi a bordo sulle prestazioni
della barca?
La distribuzione dei pesi a bordo è
esternamente importante in quanto influenza l'angolo di avanzamento
della barca o il suo comportamento in navigazione.
Per ottenere la velocità massima con imbarcazioni che planano
sia lentamente sia velocemente, tutti i pesi movibili - carburante,
batteria, ancora, passeggeri, ecc. - dovrebbero essere disposti
quanto più possibile a poppa, per avere un più efficace
angolo (3°-5°) con l'acqua. Tuttavia, lo spostamento di
tutti i pesi movibìli verso poppa ha il suo lato negativo,
dato che alcune barche, con i pesi così distribuiti, assumono
un'inaccettabile andatura a balzi (andatura a "delfino").
Inoltre, con i pesi portati a poppa, la barca più difficilmente
entra in planata. Infine, la navigazione in acque agitate diviene
meno confortevole con i pesi a poppa. Tenendo presente questi elementi
ogni pilota deve ricercare la disposizione più adatta alle
sue particolari esigenze d'impiego dello scafo.
Pesi e passeggeri disposti maggiormente verso prua aumentano la
superficie bagnata della carena della barca e in pratica annullano
le caratteristiche positive di prestazioni e manovrabilità
della barca. La navigazione in queste condizioni può esporre
i passeggeri ad autentiche "docce" quando il vento è
piuttosto teso, ma può anche diventare pericoloso in certe
condizioni di mare o se la barca tende a "scrivere".
La distribuzione dei pesi a bordo di una barca non è certo
limitata alla posizione dei pesi stessi a prua o a poppa. Anche
una diseguale distribuzione dei pesi a bordo fra lato di destra
e di sinistra della barca rispetto alla linea mediana longitudinale
produce sbandamenti su uno o l'altro lato dello scafo, capaci d'influenzare
negativamente le prestazioni, la manovrabilità ed il comfort
della navigazione. Inoltre, in condizioni di mare particolarmente
cattive, la stessa sicurezza della barca e, quindi dei passeggeri,
può essere messa gravemente in pericolo.
Che
cos'è la ventilazione (blowout)
Molti piloti di scafi veloci conoscono un
fenomeno che limita la loro massima velocità al di sotto
di quella che, altrimenti, sarebbe possibile con la potenza di cui
dispongono. Questo fenomeno viene comunemente chiamato "blowout"
della scatola ingranaggi o dell'elica o semplicemente "blowout".
Qui di seguito viene spiegato questo fenomeno e quali sono gli accorgimenti
per porvi rimedio, facendo presente che i termini ventilazione e
cavitazione sono spesso chiamati in causa per indicare lo stesso
fenomeno.
Perchè
si verifica la ventilazione
Ai fini pratici l'ogiva di una scatola ingranaggi,
non destinata a scopi di competizione, deve essere di diametro e
lunghezza sufficienti per contenere gli alberi, gli ingranaggi,
i cuscinetti, il meccanismo del cambio ed alcune altre parti ad
essi connesse. I progettisti esperti in idrodinamica possono solo
sperare di dare alla forma caratteristiche tali (entro i limiti
imposti dai loro progetti) da evitare la formazione di cavitazione
sull'ogiva e/o su una qualsiasi altra superficie, quale per esempio
quella attorno al foro di rabbocco del lubrificante o attorno alla
presa dell'acqua. Inevitabilmente, con l'aumento della velocità
si avrà il fenomeno della cavitazione.
Dato che la causa della cavitazione è la bassa pressione,
tutto ciò che riduce ulteriormente la pressione su un qualsiasi
lato dell'ogiva accelera l'insorgere della cavitazione. Il trimmaggio
del propulsore in fuori provoca basse pressioni sul lato inferiore
dell'ogiva, attorno alla pinna del piede, ma un "colpevole"
ancora più insidioso è l'effetto di un'elica di superficie
che tira l'estremità di poppa verso destra, se l'elica ha
una rotazione destrorsa. Questo provoca una pressione più
bassa sul lato sinistro a causa dell'angolo con il quale la scatola
ingranaggi è costretta ad attraversare l'acqua. Questo viene
chiamato comunemente "angolo di deriva". La combinazione
tipica di un'elica di superficie con rotazione destrorsa e trimmata
in fuori per migliorare la velocità, crea un'altra tasca
supplementare di bassa pressione sul lato inferiore sinistro del
piede.
Tuttavia di per sè la cavitazione non provoca il "blowout".
Questo si verifica quando le bolle di bassa pressione della cavitazione
raggiungono alla fine l'estremità dell'ogiva in quantità
sufficiente per aspirare improvvisamente i gas di scarico del motore.
Il collegamento fra cavitazione e gas di scarico è più
frequente e prevalente con eliche che non hanno lo scarico dei gas
"Jet Prop" attraverso il mozzo.
Una volta verificatosi il "collegamento" i gas di scarico
invadono il lato di bassa pressione della scatola degli ingranaggi
(come già detto, il lato sinistro se si tratta di elica con
rotazione destrorsa) e ritorna nelle pale dell'elica provocando
una drastica ed improvvisa riduzione di "portanza" o spinta
generata dal lato di bassa pressione delle pale dell'elica.
Questa parziale e improvvisa diminuzione del carico dell'elica provoca
quattro reazioni, anch'esse improvvise:
1. la linea di navigazione della barca si modifica e la prua
si abbassa;
2. la forte coppia di guida a destra viene improvvisamente
ridotta, provocando una leggera virata della barca verso sinistra;
3. il ridotto carico sull'elica fa aumentare fortemente il
numero di giri del motore;
4. la maggiore superficie bagnata della carena della barca
e la ridotta efficienza dell'elica fanno praticamente quasi fermare
la barca e si deve ripartire.
Come
correggere la ventilazione
Con scatole ingranaggi di grosse dimensioni,
non dovrebbe verificarsi alcun " blowout" al di sotto
delle 80 MPH. Per i fuoribordo V-6 e per i gruppi poppieri è
disponibile una speciale scatola ingranaggi che può risolvere
il problema. Esistono in commercio delle scatole ingranaggi dei
piedi, denominate "Crescent", alle cui ogive vengono applicate
delle punte supplementari, che aumentano la superficie della parte
immersa del piede. Queste scatole ingranaggi, con presa dell'acqua
di raffreddamento migliorata, sono dotate anche di una pinna a "coppa"
che riduce notevolmente l'angolo di "deriva" e la spinta
di coppia verso destra.
Oltre ad un eccessivo trimmaggio in fuori in navigazione, la causa
più rilevante del "blowout" è una scatola
del piede che il bordo di uscita dell'ogiva arrotondato. La più
recente soluzione adottata dalla Mercury per risolvere questo problema,
è stata quella di dare all'ogiva del piede una forma leggermente
conica e creare un "gradino" di misura variante da 0.005"
a 0.050" sul bordo di uscita dell'ogiva stessa. Questa caratteristica
brevettata ritarda il collegamento fra gas di scarico ed eventuale
cavitazione sull'ogiva creando una barriera di pressione più
alta in modo analogo ad un anello diffusore o ad una svasatura sull'estremità
posteriore dell'elica Quicksilver con scarico dei gas Jet Prop,
che impedisce ai gas di scarico di essere aspirati in avanti nel
lato di bassa pressione delle pale dell'elica. Nell'ambito di questa
gamma, tanto più alto è il "gradino", tanto
migliore è la protezione della velocità, ma con una
piccola resistenza idrodinamica in più.
Come
mantenere l'elica in ottimo stato
Per mantenere in perfetto stato l'elica è
essenziale un controllo periodico per evidenziare anche le più
piccole imperfezioni che possono portare danni irreparabili alle
pale, se non vengono prontamente-riparate. Un'elica danneggiata,
anche quella che presenta solo piccole imperfezioni dovute al funzionamento
in acque salate e sabbiose, può ridurre in modo notevole
l'efficienza del motore ed influire sui consumi di carburante. Si
possono verificare danni anche all'elica stessa dovuti all'erosione
per cavitazione, provocata dai bordi irregolari delle pale. La prova
con un'elica danneggiata mostra una caduta della velocità
masima di più del 13%. L'accelerazione diminuisce di oltre
il 37% e la velocità ottimale di crociera del 21%. Quel che
è peggio è che il danno non viene ripartito uniformemente
su tutte le pale e, perciò, la mancata stabilità dell'elica
può causare delle vibrazioni che vanno a danneggiare altre
parti del motore o del piede. Se navigate in acque poco profonde
o con rocce affioranti, dovrete controllare molto più di
frequente la vostra elica per prevenire eventuali danni.
Se il danno è di poco conto potete ottenere presso il vostro
concessionario di fiducia una riparazione, tuttavia, se il danno
subito è molto grave, le spese di riparazione sono molto
più costose dell'acquisto di un'elica nuova. Un piccolo danno
riparato immediatamente può prevenire riparazioni successive
molto più difficili e costose sia sull'elica, sia su alte
parti del motore.
Per facilitare la rimozione dell'elica, cospargere abbondantemente
l'albero scanalato dell'elica con Quicksilver AntiCorrosion Grease,
2-4 C, o con Special Lube 101. Per esser sicuri che l'elica sia
ben salda sull'albero durante il periodo in cui viene usata, controllare
periodicamente la tenuta del dado di bloccaggio dell'elica stessa.
Che cosa si intende per incrostazione della
carena
L'incrostazione è il risultato di un
accumulo di materiali (solitamente derivati animali o vegetali)
sulla carena dell'imbarcazione e sul piede del motore. Queste incrostazioni
creano un ulteriore attrito idrodinamico che riduce le prestazioni
dell'imbarcazione. In acque dolci l'incrostazione della carena deriva
da accumulo di sporcizia, sostanze vegetali, alghe, fanghiglia,
agenti chimici, minerali e altre sostanze inquinanti. In acque salate,
alla crescita di vegetazione si unisce quella di piccoli crostacei
che formano in modo rapidissimo, incredibili quantità di
materiale tenacemente aderente alle superfici attaccate. E' perciò
della massima importanza mantenere lo scafo ed il piede del motore
quanto più puliti possibile per potere sempre ottenere dalla
barca le sue massime prestazioni.
Il trattamento con speciali vernici antivegetative riduce sensibilmente
l'accumulo di incrostazioni sulla carena; tuttavia, dato che i propulsori
(fuoribordo o gruppi poppieri) sono in gran parte in alluminio,
bisogna fare bene attenzione a scegliere una vernice antivegetativa
non contenente rame, su base organico -stagno. Le vernici antivegetative
BIS Tri Butil Tiri Adipate (TBTA) non danno origine a corrosione
galvanica, dato che sono del tutto compatibili con l'alluminio ed
evitano molti problemi d'elettrolisi, che invece insorgono con l'uso
di altre vernici antivegetative. Inoltre, applicate secondo le istruzioni,
sono anche molto efficaci contro le incrostazioni.
Come
proteggere il motore dalla corrosione
L'azione galvanica (cioè l'interazione
elettrochimica fra metalli diversi) è la causa principale
della corrosione. Essa è estremamente nociva quando motori
fuoribordo o gruppi poppieri sono immersi in acque salate, salmastre
e in acque interne con alto contenuto di minerale causato da inquinamento.
Questo vale per qualunque tipo di motore voi abbiate.
L'interazione avviene quando attraverso l'acqua si stabilisce un
flusso di elettroni tra metalli diversi ed uno dei due metalli viene
letteralmente "mangiato via". Questa dannosa corrosione
viene eliminata se esiste un metallo autosacrificante - zinco o
alluminio - che si corrode per proteggere il piede oppure installando
sulla barca il sistema Quicksilver MerCathode.
Gli anodi autosacrificanti sono disponibili in diverse forme. I
gruppi poppieri MerCruiser e la maggior parte dei fuoribordo Mercury
e Force utilizzano una pinna di "trim" di zinco, posta
sotto la piastra antiventilazione. Per i gruppi poppieri e i fuoribordo
di grossa potenza esistono anche anodi di zinco montati sulla piastra
del piede esterna allo specchio di poppa (gruppi poppieri) o sui
morsetti dello specchio di poppa (fuoribordo).
Se lo si ritiene necessario, esiste anche un kit anodico da montare
sullo specchio di poppa per un'ulteriore protezione. Lo scopo principale
degli anodi di zinco è la protezione contro la corrosione.
Per la loro stessa natura si deteriorano rapidamente e perciò
devono essere controllati costantemente e sostituiti di frequente.
Il motore deve essere solo parzialmente sollevato dall'acqua: infatti
se l'anodo viene a trovarsi fuori dell'acqua, viene a mancare la
protezione delle parti ancora immerse. Gli anodi non vanno mai verniciati
e così pure l'area al di sotto dello stesso, in quanto perderebbero
il loro scopo. La protezione anodica verrà posizionata altrove.
I più recenti motori fuoribordo e gruppi poppieri non utilizzano
più la pinna di compensazione come anodo.
Quando un'imbarcazione all'attracco è collegata con una presa
di corrente a terra (220 V), le correnti statiche provocano corrosioni
ed un pericolo di scossa se non c'è filo a terra. L'isolatore
Galvanico, collegato con la presa a terra, blocca le distruttive
correnti di corrosione, mentre preservala funzione di sicurezza
della presa a terra.
Il sistema Quicksilver MerCathode reca incorporato un "controllore"
a stato solido e due piccoli elettrodi installati attraverso lo
specchio di poppa della barca, sotto la superficie dell'acqua. L'intero
sistema viene attivato dalla batteria a 12 volts esistente a bordo
della barca. L'elettrodo (B) rileva il livello della protezione
anticorrosione che occorre. Esso poi comanda al "controllore"
(A) di mantenere il necessario flusso di corrente protettivo proveniente
dall'altro elettodo (C) al metallo immerso che richiede la protezione.
E dato che fra i metalli non avviene alcuna azione "consumante",
la loro protezione è permanente. Il sistema Quicksilver MerCathode
si regola automaticamente in relazione alle variazioni del contenuto
chimico e della temperatura dell'acqua, come pure all'esposizione
delle superfici metalliche a causa di abrasioni o altri fattori.
L'intero sistema non ha alcuna parte mobile; l'assorbimento della
batteria è del tutto insignificante (al massimo 180 ma) e
il sistema non è assolutamente anti-ecologico e non danneggia
i bagnanti.
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