considerazioni sulle sollecitazioni delle chiglie

[bullo]

I sommergibili non sentono l'onda.
Mai volato di bolina sull'onda davanti.
Generalmente le pacche maggiori si prendono quando a prua ti viene a mancare l'acqua, cioè sui cavi.
E' scontato che bisogma ridurre prima a prua. avere troppa vela, davanti, ti tira giù.
I pesi andrebbero concentrati nella sezione maestra, anche la pinna con la zavorra per il raddrizzamento.
Gli IMOCA hanno due derive assimetriche posizionate nel posto giusto, la pinna con la zavorra gli serve per la stabilità.
La vela è un'opppppinione.

[osef]

Tornerei IT.
Relativamente alle sollecitazioni delle chiglie aggiungerei una forza che forse sarà debole ma non saprei calcolare. Mi riferisco all'effetto di portanza che assume la lama di deriva nelle andature di bolina grazie allo carroccio. In particolare, nelle pinne con siluro, quindi a forma di T rovesciata, la parte anteriore del siluro stesso riceve una spinta tangente parallela allo scarroccio determinando una forza torcente sulla lama di deriva. Come l'azione che si compie usando un cavatappi.

[matteo45]

(31-08-2014 07:41)kermit Ha scritto:  

(31-08-2014 01:07)matteo45 Ha scritto:  credo che la forma dello scafo sia importante, e il "passaggio morbido sull' onda" non sia una cosa da quaquaraqua. Le sezioni piatte a prua, anche se offrono maggiori spazi interni, non solo permettono in generale una migliore bolina, ma anche un passaggio migliore sull' onda. L' effetto smorzante di una carena a v è notevole; inoltre l' attacco della chiglia allo scafo avviene in una zona più immersa rispetto al galleggiamento. Lo ho anche notato navigando di bolina larga con la mia barca, uno swan 47 s&s insieme ad una altra barca con sezioni a U,era una navigazione di gran lunga diversa,un uldb luffe 53.

Inoltre è certamente ovvio che le sollecitazioni dinamiche sono molto maggiori di quelle statiche e digran lunga maggiori di quelle allo sbndamento; comunque la mia barca, con una zavorra di 7000 kg, ha 14 perni da trenta mm, ogni bullone ha un carico di sicurezza di 73kN, cioè circa 7300kg. Considerazioni simili si possono fare per l' albero, anche se in questo caso i vincoli, dovuti al sarziame, sono di tipo elastico.

Scusa cosa intendi per carico di sicurezza del bullone che conto hai fatto?

oops, intendevo dire che le sezioni piatte a prua non consentono una buona bolina e non danno un buon impatto sull' onda; relativamente al carico di sicurezza di un bullone, boh, non so, mi sembra che in edilizia sia il 50% del carico di snervamento; nel caso della chiglia vi quoto, in inglese, sarà comprensibile, quanto scritto su questo argomento nel mio caso dal vecchio direttore tecnico di Nautor, Lars Strom:

"The longitudinal center of gravity of the keel is below the forward end of the bilge recess, and there are roughly the same number of bolts forward and aft of this point. Further the three aft bolts are bigger, 30 mm, and when pretensioned to the recommended level of 70% yield strength i.e. 76 kN, each one of them alone is carrying more load than the total weight of the keel."
(Quindi mi sono in parte sbagliato, non tutti i perni sono da trenta mm, solo i tre di poppa e quello a prua, probabilmente gli altri 10 a coppia saranno più piccoli, diciamo 25mm).
Si raccomanda di pretensionare al 70% dello snervamento, cioè 76kN, circa 7500 kg. Questo dovrebbe essere il carico di sicurezza nel mio caso. Il carico di rottura per un tondino inox di 30mm dovrebbe essere dell' ordine di 15-16000 kg.

[rob]

non capisco di cosa si stia parlando in particolare: come una barca passi nell'onda? cosa influenzi il momento raddrizzante prodotto da una chiglia? come una chiglie resti attaccata alla barca ? ...

bon mi devo essere mal espresso sul "passaggio morbido sull'onda" tanto caro ai testi delle prove delle ultime novità delle riviste, comunque non si scappa sono distribuzioni di volumi e pesi nella barca e spettro delle onde.
Ai due estremi concettuali, una barca con appendici (prua e poppa) sottili e *relativamente* pesanti cerca di passare attraverso un'onda limitando al massimo le forze dell'onda sullo scafo, all'altro estremo una barca con appendici più voluminose ma leggere che viceversa "segue" il profilo dell'onda.
Una barca con estremità poco voluminose ma leggere sarà più sensibile all'essere messa in oscillazione anche da un maretto; una barca con estremità piene e pesanti si schianterà contro ogni onda cercando di sfondarla essendo incapace di risalirci sopra. In entrambi i casi --> rallentamento.
Anche intuitivamente, uno spettro di onde basse e frequenti tende a essere preferibile per una barca con estremità sottili e relativamente pesanti (immaginare una barca che tende a tirare dritta essendo poco influenzata dalle onde), viceversa uno spettro di onde alte e lunghe sarà preferibile per barche con estremità leggere e voluminose.

Come sempre, non c'è il pranzo gratis: se una forma/distribuzione di pesi privilegia il passaggio su un certo tipo di onda, perderà qualcosa nel passaggio in un'altro sistema di onde, con buona pace delle prove tutte "rosa" e morbide.

[ZK]

piano piano vedo di continuare il filo.
magari cerco di reagire ai post provando a capire con voi che succede.

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sono i due estremi, la verita sta nel mezzo?
e le sollecitazioni cambiano?

[matteo45]

interessante il diagramma dell' impatto sull' onda; noto solo che la velocità di 10m/s, circa 20 nodi, è poco realistica da ipotizzare nel caso di onda formata e rallentamenti.
In ogni caso penso che tutti siano d' accordo sul fatto che gli sforzi in gioco sulla pinna di zavorra per urti o rallentamenti frontali siano molto maggiori di quelli dovuti allo sbandamento laterale con mare piatto e dovuti alla forza del vento.
Vorrei solo rilevare che oltre al sovradimensionamento dei bulloni di chiglia, è altrettanto importante , se non di più, il loro fissaggio allo scafo. Credo ci siano raramente esperienze di bulloni spaccati; molto più spesso sono le strutture di fissaggio e lo stesso scafo che subiscono dei danni in caso di eccessivo "tormento". Oltre alla sezione maggiormente a V, la zona di chiglia che sostiene la zavorra deve avere rinforzi laterali ( vedi collegamento alle lande) e longitudinali di chiglia interna ( da prua dellla base albero fino a poppa ai basamenti del motore) che permettano un fissaggio molto solido ai bulloni della zavorra. Ho visto in un altro post una foto di un Vismara che ha perso la chiglia, e si può intuire bene il perchè.

[ZK]

vi ho ripostato le vecchi schede, sono di corsa.. le aggiorno appena davanti al pc..

[mania2]

(01-09-2014 10:59)matteo45 Ha scritto:  interessante il diagramma dell' impatto sull' onda; noto solo che la velocità di 10m/s, circa 20 nodi, è poco realistica da ipotizzare nel caso di onda formata e rallentamenti.
In ogni caso penso che tutti siano d' accordo sul fatto che gli sforzi in gioco sulla pinna di zavorra per urti o rallentamenti frontali siano molto maggiori di quelli dovuti allo sbandamento laterale con mare piatto e dovuti alla forza del vento. Vorrei solo rilevare che oltre al sovradimensionamento dei bulloni di chiglia, è altrettanto importante , se non di più, il loro fissaggio allo scafo. Credo ci siano raramente esperienze di bulloni spaccati; molto più spesso sono le strutture di fissaggio e lo stesso scafo che subiscono dei danni in caso di eccessivo "tormento". Oltre alla sezione maggiormente a V, la zona di chiglia che sostiene la zavorra deve avere rinforzi laterali ( vedi collegamento alle lande) e longitudinali di chiglia interna ( da prua dellla base albero fino a poppa ai basamenti del motore) che permettano un fissaggio molto solido ai bulloni della zavorra. Ho visto in un altro post una foto di un Vismara che ha perso la chiglia, e si può intuire bene il perchè.

però la "sezione d'inerzia" della chiglia in direzione longitudinale è enormenente maggiore che in direzione trasversale e come sappiamo l'inerzia va con il cubo della dimensione pertanto le tensioni sulla pinna sono "molto maggiori" in senso trasversale cioè dovuti allo sbandamento.

[bullo]

Dimenticavo di dire che io non ho mai planato di bolina ma con questa andatura sono sempre andato in disloccamento anche con un'altra leggero.
I libera del garda con le terazze e la gente al trapezio vanno in planata di bolina.
Se la barca sbanda non plana e si va in disloccamento.
La bolina. però, è un'oppppppinione.

[FRA 21987]

chiedo, forse facendoci la figura dell'asino:

slide 1:
-1000N sono uguali 1000kg?
-se ho un cubo di piombo di un metro di lato, peserà circa 11340 kg; se Archimede non è un'opinione, riceverà una spinta di circa 1025 kg, quindi il mio peso in acqua di mare sarà 10315 kg circa.
idem con la ghisa 7300-1025 = 6275 kg.
sbaglio?

slide 3:
-il teorema delle forze vive ci dice che il lavoro è dato dalla variazione di energia cinetica, quindi in definitiva la forza è data dal rapporto fra variazione di energia cinetica e spostamento...
energia cinetica a 10m/s (20kt circa): 0.5*1000*10^2=50'000J
energia cinetica a 2m/s (4kt circa): 0.5*1000*2^2=2'000J
quindi la forza sarà data da: (50000-2000)/5=9600N che corrispondono a 978kgf.

idem per il passaggio da 20m/s a 4m/s (da 40 nodi a 8 nodi): 3914kgf

(il che mi sembrerebbe anche ragionevole: raddoppiano le velocità iniziali e finali, quadruplicano le energie e forze in gioco)

...o sbaglio?

A questo punto mi chiedo:
"è ragionevole mettere in conto un'infornata che porti da 40 a 8 nodi nello spazio di cinque metri?"
proviamo a ricavare a quanti g equivarrebbe una decelerazione di questo tipo:

spazio=0.5*accelerazione*tempo^2
accelerazione=(variazione velocità)/(tempo)
spazio=0.5*(variazione velocità)*(tempo)
[5m]=0.5*[20-4m/s]*tempo
tempo=0.63 sec

quindi l'accelerazione risulta essere:
accelerazione=[20-4m/s]/[0.63m/s]= 25.4 m/s^2 = 2.6g
credo che una frenata di autobus di quelle che catapultano da "poppa a prua" sia ben sotto ad 1g

Passando ad un incaglio vero e proprio, su roccia, forse li ci si può avvicinare a simili valori di accelerazione...

I carichi idrodinamici sono di ordini di grandezza più piccoli rispetto a quelli legati al raddrizzamento.
Credo che la torsione sulla pinna determinata dalla forza idrodinamica sia assolutamente trascurabile.

Molto giusto quello che dice Mania circa il solido d'inerzia e la direzione delle tensioni

Enrico

[ZK]

questi sono i file nuovi, capisco che in molti corrono ma cerco di dare un senso al filo.

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il comportamento delle barche e' necessariamnte una via di mezzo.
non e' possibile generalizzare, sia le forme che i pesi che gli alberi modificano di molto
il comportamento, una cosa per me e' sicura, staranno all' interno dei diagrammi che vogliono dare dei numeri alla cosa..
il momento sulla connesisone chiglia scafo deve considerare anche altre forze.. appena posso ne faccio un altra.

ci tengo a dire una cosa, col filo del vismara che ha perso la chiglia c'entra poco, li c'e' da capire come e' successo e come era stato progettato, questo cerca di definire i dati delle sollecitazioni.. c'entra il giusto ma.. una cosa si vede secondo me abbastanza bene, il peso per le barche col fondo "piatto" incide poco se profondo o in sentina.

[ZK]

slide 1:
-1000N sono uguali 1000kg?

no, i N rappresentano una massa, i kg rappresentano una massa per una accelerazione.
se fai valutazioni di pesi, usi i kg, se valuti le forze di inerzia devi considerare le masse.

-se ho un cubo ....
sbaglio?
si, un cubo d' acqua sulla terra all' altezza del mare, con un lato di un metro pesa 10.000 kg.
un kg di piombo ha un volume, un kg di ghisa un altro, uno di acqua un altro ancora.




-il teorema delle forze ...
...o sbaglio?
sarebbe stato giusto usare il teorema "..." ci ho gia provato a usare differenziali e integrali su un forum, non funziona. quella slide e' sbagliata per le dimensioni e l' ho tolta, e' ricapitata li per sbaglio.
io tendo ad un modo approssimato (che non vuol dire approssimativo, poi gli errori li facciamo tutti, io ste cose le scrivo nelle pause di lavoro.. non le rileggo ne ritengo importante cercare le precisioni, le strade per fare i conti.. quelle mi interessano.)in cui la accelerazione di gravita vale 10 e in generale il 10% lo tolgo a priori solo per fare di conto a mente e senza tanto impegno, quelli bravi a fare i conti precisi sono i ragionieri e io..non sono un ragioniere e ho un solo neurone che deve fare tutto..preferisco fare un disegnino in piu che usare la calcolatrice.


"è ragionevole mettere in conto un'infornata che porti da 40 a 8 nodi nello spazio di cinque metri?"
...
si lo spazio per quelle velocita e' sbagliato, ho invertito l' equivalenza tra nodi e metri al secondo.. succede e non volevo fare il prof, solo darsi un modo per fare un po di conti.

che vuol dire se mentre sei in cuccia ti stacchi dalla cuccia scendendo un onda?
forse che le accelerazioni a prua sono diverse che a poppa e che la prua riesce a scendere piu velocemente della accelerazione di gravita?
qualche volta da prodiere mi si sono piegate le gambe mentre la prua tornava su da un onda, con le gambe tuttora riesco a sollevare 3 volte il mio peso, ai tempi che facevo il prodiere.. ero molto piu magro e molto piu forte.

...

io comunque apprezzo molto la partecipazione alle cose che scrivo, anche se dissento.. e' molto meglio dei mugugni o della indifferenza, che su questi aspetti mi sembra "stupida"

[matteo45]

" una cosa si vede secondo me abbastanza bene, il peso per le barche col fondo "piatto" incide poco se profondo o in sentina."

Zk, non so se ti riferisci alle mie osservazioni, comunque io mi riferisco alle sollecitazioni sullo scafo e sui bulloni nell' incontro con l' onda e nei rallentamenti, credo che condividiano che siano ben maggiori di quelle dovute allo sbandamento. In questo caso uno scafo a sezione piatta dovrebbe essere più sollecitato, in quanto "casca peggio" nel cavo dell' onda, cioè anche le sezioni a centro barca più avviate dovrebbero essere meno sollecitate. Il progetto di chiglia della mia barca è molto vecchio, degli inizi degli anni settanta, certamente è meno performante, comunque, dal disegno allegato puoi vedere che anche il profilo di chiglia verso prua è così avviato che anche una secca non farebbe grossi danni..

[ZK]

no matteo, non mi riferivo a quello che hai scritto te, non volevo costruire un 3d parallelo a quello dell' incidente del vismara.
bella foto.

[FRA 21987]

no, i N rappresentano una massa, i kg rappresentano una massa per una accelerazione.
se fai valutazioni di pesi, usi i kg, se valuti le forze di inerzia devi considerare le masse.

ma scusa, ma la massa non è una proprietà della materia, che non cambia che ci si trovi su marte, a udine o a roma? ciò che cambia, da quello che ho imparato nel corso degli anni scolastici, è il peso (ovvero una forza) che è data da massa per accelerazione. questo si che cambia fra roma, marte e udine.
tra l'altro mi hanno anche insegnato che la massa si misura in chilogrammi mentre le forze (quindi anche il peso) in Newton.

si, un cubo d' acqua sulla terra all' altezza del mare, con un lato di un metro pesa 10.000 kg.
un kg di piombo ha un volume, un kg di ghisa un altro, uno di acqua un altro ancora.

vero, hai ragione: 1000kg di piombo occupano un volume di 0.088mc, che se fossero d'acqua di mare peserebbero 90.39kg. quindi in acqua una massa di 1000kg di piombo ha un peso 910 kgf. ok, avevo scritto una cazzata.

scusa ancora, ma la densità dell'acqua non è 1000-1025kg/mc?

che vuol dire se mentre sei in cuccia ti stacchi dalla cuccia scendendo un onda?
forse che le accelerazioni a prua sono diverse che a poppa e che la prua riesce a scendere piu velocemente della accelerazione di gravita?
qualche volta da prodiere mi si sono piegate le gambe mentre la prua tornava su da un onda, con le gambe tuttora riesco a sollevare 3 volte il mio peso, ai tempi che facevo il prodiere.. ero molto piu magro e molto piu forte.

intendo dire che delle accelerazioni di 2-3g sulla chiglia, secondo me, non sono realistiche, specialmente se considerate puramente "orizzontali" come nel caso dei calcoli dell'infornata assassina di cui prima. 2g sono delle staccate da motogp, in cuccetta si sbatterebbe in continuazione piedi e zucca sulle paratie...
il discorso delle ginocchia che non tengono e che farebbero pensare a 3-4g, direi che a prua siamo ben lontani dal centro di rotazione del beccheggio e quindi, io direi, che essendo prevalentemente accelerazioni di natura "rotazionale", la chiglia ne risenta ben poco visto che è molto vicina al centro di rotazione.

Enrico

[ZK]

fra.. se vogliamo mettere su un corso di fisica elementare.. vai avanti tu che a me viene da ridere.
se vogliamo usare i kg sulla terra bisognera chiamarli in altro modo sulla luna, visto che lo stesso oggetto sulla luna ha un peso diverso.. piu o meno come nell' acqua anche se per motivi diversi.

ti chiedo venia se tendo a semplificare tutto, per me 1000 e' quasi uguale a 1025, considerando la precisione dei miei calcoli quel 2,5% e' un inezia. prima cerchi di dare un risultato approssimato poi se serve e ci mettiamo a fare le pulci coi numeri giusti e i dati precisi, io ho scritto che la prua di una barca che risale l' onda ha una accelerazione di 3 o piu g, se non concordi vuol dire che non hai provato, se concordi su questo (parlo di un alpa 11.50 non di una bagnarola da sparaboe) vorrai convenire che:
questo, con quello che succede su una chiglia c'entra, e molto, visto che anche se l' attacco della chiglia e' vicino al centro di rotazione la massa ne e' lontana, lontana di tutto il metacentro piu la lunghezza della chiglia stessa.
e' bruttino il rosso, induce a pensare che ci sia dell' ira.. il blu e' molto piu elegante non trovi?

[FRA 21987]

(01-09-2014 18:46)ZK Ha scritto:  fra.. se vogliamo mettere su un corso di fisica elementare.. vai avanti tu che a me viene da ridere.
se vogliamo usare i kg sulla terra bisognera chiamarli in altro modo sulla luna, visto che lo stesso oggetto sulla luna ha un peso diverso.. piu o meno come nell' acqua anche se per motivi diversi.

ben vengano le semplificazioni ma massa e forza sono due robe diverse, in tanti hanno insistito per farmelo entrare in testa...

La massa è una grandezza fisica, cioè una proprietà dei corpi materiali, che determina il loro comportamento dinamico quando sono soggetti all'influenza di forze esterne.

Il chilogrammo è l'unità di misura di base della massa nel Sistema internazionale di unità di misura.

La forza peso (o più semplicemente peso) agente su un corpo è la forza che il campo gravitazionale esercita su una massa verso il centro della Terra.

Il chilogrammo forza o chilogrammo peso, è un'unità di misura ingegneristica adottata comunemente per misurare una forza.
Volendo esprimere il peso in newton si utilizza la relazione P = mg.
Sovente si approssima l'accelerazione di gravità con 10 m/s², per cui con larga approssimazione, 1 kgf = 10 N.

Tutto da wikipedia sotto, rispettivamente "massa","chilogrammo", "forza peso" e "chilogrammo forza"

(01-09-2014 18:46)ZK Ha scritto:  ti chiedo venia se tendo a semplificare tutto, per me 1000 e' quasi uguale a 1025, considerando la precisione dei miei calcoli quel 2,5% e' un inezia. prima cerchi di dare un risultato approssimato poi se serve e ci mettiamo a fare le pulci coi numeri giusti e i dati precisi, io ho scritto che la prua di una barca che risale l' onda ha una accelerazione di 3 o piu g, se non concordi vuol dire che non hai provato, se concordi su questo (parlo di un alpa 11.50 non di una bagnarola da sparaboe) vorrai convenire che:
questo, con quello che succede su una chiglia c'entra, e molto, visto che anche se l' attacco della chiglia e' vicino al centro di rotazione la massa ne e' lontana, lontana di tutto il metacentro piu la lunghezza della chiglia stessa.
e' bruttino il rosso, induce a pensare che ci sia dell' ira.. il blu e' molto piu elegante non trovi?

hai perfettamente ragione che 1000 o 1025 siano quasi la stessa cosa cosa, ma tu avevi scritto 10'000 (diecimila), era li il mio dubbio, non era assolutamente per far le pulci sul 2.5%

Concordo in pieno che le accelerazioni sulla prua possano essere quelle di cui parli tu, però queste sono date (principalmente) dal beccheggio, in parte minore dal sussulto.
Quindi, ritenendo che il braccio "CentroRotazione-prua" sia maggiore del "CR-baricentro chiglia", ritengo che le accelerazioni siano anche diverse.
Su una barca di 15m potrò avere 7m dal cr alla prua, mentre potranno essere 3-4 metri fra CR-baricentro chiglia.
Conveniamo sul discorso dei bracci?

Il rosso effettivamente è un po' violento, però ti posso assicurare che la scelta è stata puramente casuale, nessun tipo si nervosismo, si chiacchiera!

Enrico

[Gundam]

Mi permetto una mozione d'ordine: io apprrezzo i contributi di tutti, pero quelli di zk mi piacciono molto perche semplificano per creare una conoscenza comune alla portata di tutti.
Le semplificazioni portano per definizione ad una descrizioni dei fenomeni poco accurata, ma sono in grado di catturare il "grosso" del fenomeno.
Vengo alla mozione... Sarebbe utile finire di formalizzare la parte semlificata, aggiungendovi in maniera esplicita le ipotesi semplificative. E mi permetto di offrirmi a zk come mero esecutore di slides. Poi si possono cominciare a togliere le semplificazioni per un set di slides di piu alto livello.

[ZK]

ha ha, grazie gundam, mi sento veramente onorato, anche troppo forse.

sto giocando a braccio pescando dentro a vecchie memorie e a giovani intuizioni.
mi piacerebbe che i velisti superassero la modalita peripatetica ed entrassero in quella galileiana.
posso aiutare qualcuno a trasformare le sensazioni in conoscenza?
io temo di no, pero tutti gli anni alla fine delle ferie... mi sento come paolo poli da giovane che leggeva le favole di esopo, lui si divertiva ma io gli preferivo stanlio e onlio.

[matteo45]

questo post che vengo a scrivere non è OT, ma in theme: il numero di settembre 2014 di Yachting World, che ho letto solo oggi, contiene un articolo molto interessante sulle varie perdite di chiglie. L'approccio è molto pragmatico, come è nello stile degli inglesi ed è corredato da molte foto che contengono i suggerimenti per i vari controlli da fare. Si mette in luce l' importanza dell' argomento negli ultimi anni, i vari motivi per cui molti incidenti vengono taciuti per motivi di bottega ( tra l' altro più di un caso barche charter, pur avvertite del danno, hanno continuato a farle circolare per non perdere i contratti in corso).

E' troppo lungo farne una sintesi dettagliata,tuttavia potrebbe essere interessante riportare le statistiche sull' argomento:

su 72 perdite di chiglie riportate dal 1984, il cinquanta per cento ha riguardato barche performanti come Maxi (6), IMOCA 60 (18) e mini transat (10) Ci sono state 24 vittime.
di questi 72 incidenti, 40 non hanno trovato una definizione delle cause, per gli altri 32 le cause sono state:
- cedimento delle strutture saldate della pinna (11)
- impatti con il fondo o comunque collisioni (8)
- struttura dello scafo o altre all' interno (8)
- Bulloni di chiglia (3)
- sistema di canting della chiglia (2)

Purtroppo l' edizione è anche online e quindi non mi è possibile copiare ed incollare l' articolo,m
cercate "yachting world" e " september 2014" se desiderate più notizie..