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Dimensionamento

I criteri guida nel disegno delle superfici di governo sono:

• Determinazione del valore dell’area totale dei timoni ai fini della massima governabilità e controllo compatibilmente con la minimizzazione della resistenza al moto;
• Scelta del rapporto di forma (tra dimensione maggiore della pinna o “apertura” e dimensione minore o “corda”);
• Limitazione degli ingombri dei timoni che non dovrebbero sporgere dalla sezione trasversale del battello e comunque non devono superare la linea di costruzione.

Il profilo alare scelto per gli idroplani è il NACA 0015 caratterizzato da angoli di stallo e coefficienti di resistenza adatti alle nostre esigenze.
Per determinare l’ area delle superfici di controllo ci rifacciamo alle prove allegate alla Serie 58.

Dal grafico precedente possiamo ricavare l’ area ottimale in funzione di L/D, valore che dobbiamo poi riportare in proporzione al volume del nostro battello.
Il grafico suddetto si riferisce però a battelli dotati, oltre ai TT.OO.AV., di timoni poppieri con impennaggio cruciforme: otterremmo perciò delle superfici di controllo sovradimensionate, visto il diverso principio di funzionamento degli idroplani a “X”. Serve pertanto una correzione che tenga conto della proporzionalità tra portanza e area della superficie di controllo e delle relazioni trigonometriche tra le forze che entrano in gioco nelle varie manovre con questo tipo di timoni e quelle che si avevano coi tradizionali timoni orizzontali e verticali.
Supponiamo che il nostro studio si collochi nell’ambito di una rivisitazione completa dell’apparato di governo del battello, che porterà alla sostituzione anche dei TT.OO.AV. ed imponiamo che l’area di ogni timone poppiero sia uguale all’area di ogni timone prodiero.
Possiamo perciò calcolare l’area della singola superficie di controllo poppiera con il foglio di calcolo collegato.

Tabelle di riferimento

Scelte delle superfici di controllo simili alla n° 3 di Tab. 15, dimensioniamo l’asta: essa lavora prevalentemente a torsione e flessione nel tratto esterno allo scafo e solo a torsione nel tratto tra boccola e leverismo. Trascuriamo pertanto gli effetti del taglio.

>Il momento torcente di origine idrodinamica agente su ogni asta è dato da:

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dove:

      è la forza idrodinamica normale al piano medio della superficie,

 d            è la distanza media tra il bordo di attacco della superficie e l’asse di rotazione dell’asta,

               è la distanza media del centro di pressione dal bordo di attacco nel senso della corda,

          è il coefficiente di forza normale,

Il momento flettente di origine idrodinamica è:

dove:

è la portanza generata dal profilo, 

è la resistenza generata dal profilo,

      è la distanza media del centro di pressione dalla base del timone nel senso dell’apertura alare. 

Per il calcolo del momento torcente dovuto all’attrito dei cuscinetti  utilizzeremo la formula proposta da Harrington (1981):

 con il seguente significato dei simboli:

 Seguono i fogli di calcolo per Dimensionamento asta, Dimensionamento cinematismo, Verifica sufficienza centrali oleodinamiche, Dimensionamento tubolature, Potenza dei servomotori, Pressione di carica degli accumulatori.

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