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crociera > studio
aerodinamico e progettazione > relax |
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ELVSTRÖM SAILS E` ORA IN
GRADO DI OFFRIRE L'ANALISI NUMERICA DELLE VELE
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Cos’è
la simulazione delle vele con “Relax”?
La simulazione delle vele con Relax è la
combinazione di calcoli computazionali aerodinamici
e strutturali accuratamente validati, uniti ad una
grafica molto ben fatta. Oltre a vedere la forma
in volo delle vele, si può anche visualizzarne
la pressione aerodinamica, lo sforzo nel tessuto,
i carichi agenti sul rig e le risultanti forze aerodinamiche.
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Fig.
1 – Mappa degli sforzi nel tessuto
per randa e genoa |
Perchè
fare questa simulazione?
Ai sail designers la simulazione da` una previsione
del loro disegno. Mostra come lavora la struttura,
quanto si allungano I materiali, e come gli sforzi
si allineano rispetto alle fibre. Mostra come il
loro disegno si comporta all’aumentare ed
al diminuire del carico aerodinamico, e dove sono
probabili eventuali pieghe dovute a carichi locali
eccessivi.
La simulazione mostra la forma della vela in volo
sotto carico; come il twist dei profili si adatta
al rig e i valori di tutte le strisce di forma in
termini di profondità, posizione della profondità
massima, angoli di entrata ed uscita dei profili.
C’è poi un livello di dettaglio superiore.
La simulazione mostra come le vele rispondono reciprocamente
alle regolazioni ed alle condizioni del vento. Ad
esempio, in un vento con gradiente verticale maggiore
le vele avranno maggior twist in alto. Inoltre le
vele interagiscono variando reciprocamente l’angolo
del vento apparente che “vedono”. Una
vela veloce ha bisogno un angolo di entrata esattamente
allineato con il flusso incidente dell’aria.
Quando la randa è cazzata maggiormente il
vento apparente sul genoa si muove verso poppa e
la pressione in quella zona della vela aumenta localmente.
Se il genoa è troppo rigido si possono creare
fenomeni di stallo sul bordo d’entrata. Se
l’inferitura del genoa è sufficientemente
morbida aprirà automaticamente l’angolo
d’entrata per tenere il flusso attaccato alla
superficie.
Ai progettisti di barche la simulazione dà
portanza, resistenza e momento sbandante, valori
fondamentali per il VPP. Più sono accurati
questi valori, meglio funzionerà il VPP.
Ma barche differenti hanno bisogno di vele differenti.
Alcune hanno bisogno di maggior pressione sulla
randa, altre sul genoa. Alcune vanno depotenziate
aumentando il twist, altre appiattendo i profili
o portando sottovento il carrello.
Idealmente, le vele dovrebbero essere regolate nella
posizione ottimale durante la simulazione, prima
di passare le forze aerodinamiche al VPP.
Regolazioni
I velisti più bravi ottengono maggiore velocità
della barca trovando le migliori regolazioni delle
vele. Durante la simulazione si possono regolare
le vele a piacere, cercando le forme migliori guardando
le forze aerodinamiche risultanti. L’obbiettivo
è ottenere la massima forza propulsiva per
quell’intensità ed angolo di vento,
senza eccedere con il momento sbandante il momento
raddrizzante disponibile per quella barca con quel
peso di equipaggio, mantenendo il centro di sforzo
nel punto giusto per il bilanciamento in navigazione.
Questa è un’arte, e ovviamente i migliori
velisti lo fanno meglio.
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Fig.
2 – Confronto tra due forme in volo
calcolate da Relax per la stessa vela con
due regolazioni differenti |
Come si
fa
Bisogna usare un programma di analisi strutturale
ed uno di analisi aerodinamica accoppiati. La forma
della vela cambia la pressione su di essa, che a
sua volta cambia la forma della vela. Il programma
di simulazione trova la forma della vela per cui
le tensioni del tessuto equilibrano le forze di
pressione.
Ci sono diversi metodi aerodinamici disponibili,
ed ognuno ha I propri punti forti e punti deboli.
Attualmente il programma usato è PANSAIL,
un programma vortex lattice ottimizzato per le vele.
I risultati di tre cicli di Coppa America hanno
dimostrato l’estrema accuratezza di PANSAIL
nel suo corretto range di utilizzo.
Il programma che calcola gli sforzi è RELAX
2, un programma di analisi strutturale generico
per strutture a membrana, ottimizzato per le vele.
Nell’utilizzo ci sono molti dettagli da definire.
Il computer fa esclusivamente quello che gli si
dice, quindi bisogna dirgli tutto, dal profilo di
gradiente del vento alla tensione del cunningham,
dalla pretensione delle stecche alla posizione della
luce del sole per la visualizzazione.
RELAX capisce da solo quando deve far girare il
programma di aerodinamica e lo fa automaticamente.
Allo stesso tempo aggiorna i valori sullo schermo,
così l’unica cosa che rimane da fare
è issare le vele, regolarle e partire con
il programma.
CREDITI
Peter Heppel e i suoi colleghi della PHA scrivono
e mantengono aggiornata la serie di programmi di
RELAX. Le immagini delle vele sono state realizzate
con RELAX 2 da risultati di analisi combinata tra
PANSAIL e RELAX.
http://www.peterheppel.com/
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