2010 02 Recensione: 10 eliche per la vela (Vela e Motore)

Riportiamo l'articolo apparso su velaemotore.it datato 15 10 2002 con il relativo link per visualizzare l'articolo completo. http://www.velaemotore.it/10-eliche-per-la-vela-1-introduzione-vela-903

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10 eliche per la vela

15/10/2002

In acqua 10 eliche per barche a vela. Una guida alla scelta tra le tante offerte del mercato, dalla tradizionale due pale fisse fino ai recenti modelli dal passo autoregolante. Quali garantiscono migliori velocità e quali offrono meno resistenza? Una prova mai fatta prima. Un’equazione difficile da far quadrare. Avere più spinta, più velocità, quando si naviga a motore, e garantirsi meno resistenza, meno “freno”, quando si viaggia a vela. Una richiesta non da poco, ...

INTRODUZIONE

In acqua 10 eliche per barche a vela. Una guida alla scelta tra le tante offerte del mercato, dalla tradizionale due pale fisse fino ai recenti modelli dal passo autoregolante. Quali garantiscono migliori velocità e quali offrono meno resistenza? Una prova mai fatta prima. Un’equazione difficile da far quadrare. Avere più spinta, più velocità, quando si naviga a motore, e garantirsi meno resistenza, meno “freno”, quando si viaggia a vela. Una richiesta non da poco, per una soluzione ideale che porterebbe verso un’elica a scomparsa, che vada a nascondersi completamente all’interno dello scafo quando non serve. Aspettando che qualcuno arrivi a compiere questo miracolo per i velisti le eliche rimangono una sorta di “protuberanze moleste” sotto le loro barche, un male necessario. Tutte le case produttrici nel corso degli ultimi 30 anni si sono ingegnate a risolvere questa equazione, inventandosi modelli sempre più sofisticati per accontentare le esigenze di chi va per mare. Si era partiti dall’idea delle pale abbattibili, passando poi per quelle che si orientano a bandiera e si è arrivati fino alle più recenti, dal passo modificabile o addirittura autoregolante, ma l’idea era sempre quella: tanta potenza a motore, poca resistenza quando si va a vela. Vela e Motore ha provato in acqua 10 diversi modelli, in rappresentanza di tutte le tipologie presenti sul mercato. Un test lungo e complesso, dai risultati tutti da scoprire. Quattro famiglie Sono quattro le “grandi famiglie” all’interno delle quali è possibile catalogare le eliche per barche a vela presenti sul mercato. Lontani i tempi in cui la scelta era al massimo tra una tre pale fisse e un “becco d’anatra”, ora le alternative sono molte, e tutte interessanti. • Pale fisse: è per eccellenza l’elica di serie, quella che ci ritroviamo già installata sulla barca appena acquistata. Questo perché è la più economica ma anche perché assicura sempre una buona spinta; le eliche fisse, all’opposto, comportano anche una maggior resistenza in acqua quando si naviga a vela. Nel nostro test abbiamo provato solo quella a due pale, (di serie sul Grand Soleil 40) evitando quella a tre, evidentemente non adatta ad uno scafo da crociera/regata, dal dislocamento medio/leggero e dai pochi volumi immersi come questo. Le tre pale fisse sono fornite di serie di solito su barche al 100% da crociera, dai dislocamenti più “importanti”. • Due pale abbattibili (“becco d’anatra”): rappresentate nella nostra prova da tre marchi, Radice, Gori e la tedesca Varioprop. Le due pale si chiudono all’ indietro per offrire la minor resistenza possibile quando si naviga a vela. Nascono appunto per migliorare le prestazioni in regata. Quelle dell’ultima generazione sono riuscite a conquistare buoni risultati anche in termini di spinta. • A due o tre pale orientabili “a bandiera” (e a passo regolabile): e in origine fu Max Prop. La casa italiana fu la prima a mettere in pratica questa geniale idea poi utilizzata da molti altri produttori (non a caso questa è la “famiglia” più numerosa nella nostra prova). Le pale, in posizione “sailing”, si autoorientano posizionandosi a bandiera rispetto al flusso d’acqua, garantendo una resistenza minima e una delle pale va inoltre ad allinearsi con l’asse (o il piede) di trasmissione del motore. Quando si inverte il senso di marcia le pale ruotano su se stesse in modo che il bordo d’entrata rimanga lo stesso, per una migliore efficienza idrodinamica. In più il passo dell’elica è regolabile (a barca ferma e con sistemi più o meno complicati a seconda delle marche) per trovare con facilità quello ideale. Nel nostro test in questa fascia si confrontavano Max Prop, J Prop, e Variprop a 3 pale (di quest’ultima casa era in gara anche la due pale) e Autoprop (questa rappresenta in realtà un caso a pa rte, le pale si orientano e il passo si “autoregola”, ne parliamo nel dettaglio più avanti). • Tre pale richiudibili: nella nostra prova sono rappresentate dalla Gori, sul mercato esiste anche un interessante modello realizzato da Volvo Penta. Rappresentano la ricerca di un compromesso tra la spinta di una tre pale fisse e la scorrevolezza delle eliche a pale abbattibili. La Gori in prova era il prototipo di una nuova serie che verrà presentata al pubblico nei prossimi saloni d’autunno e che è l’evoluzione della loro tradizionale tre pale con Overdrive. Due parole in più meritano Autoprop e Gori, per alcune loro caratteristiche decisamente diverse dalle altre. La prima, realizzata in Inghilterra e ancora poco conosciuta in Italia, oltre a disporre le sue pale a bandiera quando si naviga a vela, riesce, sulla base di un complesso sistema di sfere su cui sono montate le pale, a fare orientare queste ultime sul giusto passo al variare della velocità della barca. Un risultato ottenuto dall’azione congiunta del flusso d’acqua che viene a colpirle e della forza centrifuga dovuta alla rotazione dell’asse. Il vantaggio principale è quello di avere un passo corto ai bassi regimi che poi si allunga man mano che si dà gas. Questo comporta guadagni di velocità ai vari regimi (come da tabella) e presumibilmente di rendimento con mare contrario e in termini di consumi. Inoltre, anche nel caso di navigazione mista vela e motore l’elica considerando l’incremento di andatura adotta il passo massimo, con un guadagno in termini di velocità ma mantenendo basso il numero di giri. Altra elica particolare è la danese Gori a tre pale abbattibili. Questa offre la possibilità di innescare l’“overdrive”, ovvero di sfruttare due diversi passi. Per cambiare, e innescare quello leggermente più lungo, occorre inserire la retro e percorrere qualche metro indietro in modo che il flusso d’acqua faccia cambiare orientamento alle pale (rimettendo subito la marcia avanti questo passo rimarrà inserito). E’ un espediente concettualmente semplice (si usa il passo della retro andando in avanti) ma molto efficace: permette di avere una seconda marcia a disposizione, quindi le stesse velocità ad un numero inferiore di giri, con un conseguente risparmio di vibrazioni e consumi. Il passo più lungo dell’overdrive è utile quando si naviga in acqua piatta o quando si procede anche con le vele a riva, all’opposto il passo base si apprezza in caso di mare e vento contrari. Entrambe le eliche nascono per le esigenze della crociera, non per la regata.

IL NOSTRO TEST

Il nostro test Sono nove i fattori che abbiamo preso in considerazione per mettere a confronto le eliche. Abbiamo misurato: le velocità in navigazione ai vari regimi, la resistenza quando messe nella loro posizione “sailing”, la trazione in banchina (in avanti e in retromarcia), il tempo impiegato a far arrestare la barca, l’ effetto evolutivo, le vibrazioni, la facilità di installazione e infine il prezzo. Le velocità sono state misurate con due Gps Garmin, partendo dal regime minimo di rotazione arrivano fino a quello massimo che ciascuna elica riusciva a raggiungere. Una particolare attenzione è stata dedicata all’andatura di crociera, che si attestava sui 2.700 giri/minuto. La resistenza è stata calcolata (in kg) rimorchiando con l’Altair (un Sun Odyssey 52.2, la barca di Vela a e Motore) il Grand Soleil 40 su cui sono state installate a turno le 10 eliche. Sulla cima di rimorchio abbiamo posizionato una sofisticata cella di carico Cami Paviglianiti interfacciata con un PC portatile. Un software allestito apposta per noi dalla ditta milanese registrava le curve di carico che poi abbiamo elaborato e studiato in redazione. Le misurazioni sono state fatte navigando con l’Altair a 1.500 e 2.000 giri/minuto. In questo modo abbiamo rilevato le differenze, in termini di resistenza, tra le varie eliche quando sono nella posizione che assumono navigando a vela, chiuse o orientate in bandiera. Abbiamo utilizzato il dinamometro della Cami anche per misurare la potenza delle eliche nella trazione in banchina (in avanti e in marcia indietro) prima a 2.000 e poi al massimo dei giri. La prova di arresto è stata fatta cronometrando il tempo impiegato dalla barca per fermarsi mentre navigava a 2.500 giri e poi mettendo rapidamente la manetta in retro fino a 3.000 giri. La barca della prova era un Grand Soleil 40, 12 metri di lunghezza fuori tutto e 10.6 al galleggiamento, per 6.800 kg di dislocamento a vuoto. Un cruiser/racer puro disegnato da Massimo Paperini, una carena veloce e dai pochi volumi immersi. Un modello nuovissimo (del 2002) messoci a disposizione da Sailing.it di Ravenna. Il motore installato uno Yanmar 3JH3CE da 40 cv a 3.800 giri, 1.496 cc di cubatura, 3 cilindri in linea con trasmissione S drive con un rapporto 2.32 a 1.

Velocità

In termini di velocità massime le differenze tra il dato migliore e quello peggiore si attestano sui 0.4 nodi. Uno scarto non particolarmente importante, per di più su un dato prestazionale poco interessante. Più che la velocità di punta, ottenuta spremendo al massimo il motore (con i conseguenti fastidi in termini di rumorosità, vibrazioni e consumi) conviene infatti tenere d’occhio i numeri relativi all’andatura di crociera. E’ questa che interessa veramente i velisti, è questa che il motore deve sopportare più a lungo. Inoltre, osservando la tabella dei dati rilevati, si nota come tutte le eliche una volta raggiunta la velocità critica dello scafo costringano il motore a un regime più basso del massimo (3.800 giri per avere tutti e 40 i cv). In quelle condizioni bisogna togliere manetta, alla lunga si affaticherebbero troppo gli iniettori danneggiando un motore sempre in sovraccarico (in alcuni casi, Varioprop a 2 pale abbattibili, Autoprop e Gori con l’overdrive la differenza è molto marcata). Sono spesso le stesse case a calcolare un 7/8% di sovraccarico delle eliche in modo da farle lavorare al meglio non al massimo dei giri (e della potenza) del motore. E in termini di andatura di crociera sono le eliche a tre pale a far vedere numeri leggermente migliori, spiccano in particolare proprio Gori e Autoprop, con in più l’italiana J Prop. Con Gori i valori migliori si toccano ovviamente con l’overdrive, per inserire il quale bisogna prenderci la mano (la barca deve percorrere qualche metro indietro, a circa un nodo, in modo che un ragionevole flusso d’acqua tenga le pale aperte mentre si inverte rotazione). Tra le due pale, mediamente meno veloci, i dati migliori li mostrano Radice e Variprop. La due pale fisse, che alla velocità massima era quasi alla pari con le altre, qui perde più del previsto. Nel complesso le eliche che vantano i voti migliori ai vari regimi sono l’Autoprop e la Gori tre pale, “prime” in tutte e cinque le fasce di riferimento. Al termine di queste considerazioni una domanda sorge spontanea. Ma i cavalli utili che rimangono non sfruttati sopra al regime di crociera, a cosa servono? Sono soldi sprecati? In realtà questa è un riserva di spinta che tornerà utile quando ci si ritroverà a navigare con mare e vento in prua, quando verrà chiesta più potenza.

Potenza e arresto

La prova di trazione in banchina serviva a misurare (in via empirica) la “potenza” delle varie eliche. Un dato utile anche per capire quanto queste ci possono aiutare per portarci verso il nostro pontile, soprattutto in retro, in caso di manovra in porto con vento teso. Qui non abbiamo riscontrato grandi differenze al massimo dei giri tra le varie eliche, con una media in marcia avanti sui 270/290 kg e solo due “fuori quota”: l’Autoprop ha fatto toccare solo 235 kg, e Radice è arrivata fino a 328. La prima deve il suo scarso rendimento al principio stesso di funzionamento di quest’elica, dove il passo si autoregola anche in funzione del flusso d’acqua che colpisce le pale. In acque “ferme” questa autoregolazione non può aver luogo. Radice deve all’opposto il suo buon risultato alla notevole definizione del suo elicoide (era l’elica dal profilo più lavorato) che spinge meglio. In retro invece le eliche a due pale abbattibili mantengono fede alla loro cattiva fama, con dati mediamente inferiori del 15% rispetto alle sorelle a tre pale. Deludente anche il valore della due pale fisse che ha fatto registrare solo 210 kg contro i 270/280 medi delle tre pale. Ottime invece le performance della Max Prop 3 pale. In termini di spinta segnaliamo un dato interessante: per trainare con l’Altair il GS 40 (con una tre pale a bandiera) a una velocità di 7,5 nodi il dinamometro ha segnato 165 kg, che può ragionevolmente essere considerato il fabbisogno energetico per muovere la barca in acqua piatta. Con 180/190 si raggiunge la velocità massima teorica, a cavallo degli 8 nodi. Rimangono quindi mediamente 100 kg di spinta che rappresentano il giusto “avanzo” in termini di comfort e sicurezza. Per deduzione possiamo anche dire che per muovere alla massima velocità il GS 40 bastano circa 25 cavalli, che lo Yanmar eroga a 2500 giri: questa considerazione apre un discorso che non affrontiamo sulla “supermotorizzazione” abituale. Nella prova di arresto le tre pale hanno fatto sentire il loro miglior rapporto tra la superficie del disco e la superficie utile: un maggior numero di pale, inoltre più “lavorate” portano a frenate più rapide. La differenza con le due pale abbattibili è sensibile, si parla anche del 20/25% di tempo in più per arrestarsi sul posto. E’ uno degli scotti da pagare per chi cerca la minima resistenza possibile. Un caso a parte è ancora l’Autoprop che, per il suo particolare funzionamento, impiega più delle altre ad “aggrapparsi” all’acqua (ha fatto registrare il peggior tempo di arresto, 20”), nelle manovre in porto bisogna imparare a capirla. E proprio in termini di manovrabilità da segnalare che su tutti i modelli (tranne sulla Radice due pale fisse) l’effetto evolutivo è quasi impercettibile. Merito di una carena agile e di un timone profondo efficiente. La trasmissione sail drive garantisce una buona distanza tra elica e scafo, e tra elica e pala del timone, diminuendo le probabilità che l’effetto evolutivo si faccia sentire.

Resistenza

Qui ovviamente salta fuori il rovescio della medaglia: più potenza e più spinta significano anche più resistenza in acqua. Ecco quindi che le tre pale, in tutte le loro versioni, pagano qualcosa in termini di scorrevolezza alle sorelle a due pale. Ottimi risultati comunque per J Prop e Max Prop, più staccate Autoprop e Gori. Tra le due pale grande risultato per la Variprop a 2 pale orientabili e a passo regolabile che si è dimostrata la più “veloce” quando rimorchiata dall’Altair sia a 1.500 che a 2.000 kg. Tra le abbattibili bene anche la Radice che mostra così una notevole versatilità d’uso. Ultima in classifica è ovviamente la due pale fisse, condannata a trascinare molto più di tutte le altre: ha infatti fermato la cella di carico sui 108 kg contro gli 80 e i 90 intesi come valori medi per ogni famiglia rispettivamente delle altre due pale e delle tre (orientabili e richiudibili). Per avere un termine di riferimento abbiamo provato a trainare anche una tre pale aperta e siamo arrivati a registrare una resistenza di ben 156 kg. In termini di velocità registrata sui Gps questo significava che, marciando a 2.000 giri con la barca trainante, montando sul GS 40 le eliche più scorrevoli si arrivava a toccare i 6.6 nodi, con la più lenta (la tre pale aperta) si arrivava a 5.7, con la due pale fissa il valore era di 5.9 nodi. Ovviamente le velocità registrate sui Gps sono meno precise ma danno un’idea di massima di quanto si perde ad avere un’elica lenta quando si va a vela. Viaggiare a 0.9 nodi in meno significa perdere, su una traversata di 100 miglia ad una media di 7 nodi, poco meno di due ore e mezzo su 14. Su un traversata atlantica si parla di una differenza di poco più di un giorno.

Conclusioni Ma, alla fine dei conti, chi è la “più bella del reame”? E’ fin troppo facile dire che non esiste una sola vincitrice assoluta, che sbaragli la concorrenza. Ma l’incredibile quantità di dati che abbiamo raccolto stimolano alcune considerazioni. Prima fra tutte quella che la differenza di scorrevolezza tra i vari modelli quando si naviga a vela è realmente sensibile, che non stiamo parlando di semplici “manie” dei velisti, ma di un fattore che ha la sua incidenza sulle prestazioni delle barche. Abbiamo poi scoperto che esistono sensibili differenze anche per le velocità di crociera che le varie eliche riescono a tenere quando si viaggia a motore. Trovare il giusto equilibrio, quindi, non è facile. Far quadrare l’equazione di cui si parlava in apertura di articolo, tra spinta e scorrevolezza, è un’ operazione complessa. Sulla base della ricca tabella che pubblichiamo qui sotto ognuno può trovare l’elica che più si adatta al proprio modo di andar per mare. Le esigenze del regatante puro sono certamente diverse da quelle di chi un GS 40 lo usa prettamente per andare in crociera. A noi, nel complesso, sono piaciute la J Prop per la sua versatilità e la possibilità di cambiare così facilmente il passo; l’Autoprop, geniale nella sua concezione, ottima nelle prestazioni velocistiche; la Gori 3 pale, perché è riuscita a creare un’elica due marce che può essere utile nei lunghi trasferimenti notturni con mare piatto. Tra le due pale a becco la Radice è probabilmente la più “elastica”, quella che è riuscita a dare buoni risultati un po’ in tutte le prove (insieme a Gori, Autoprop e Varifold è quella dall’ elicoide di disegno più raffinato). Infine una curiosità. Uno dei dubbi che attanaglia i velisti da sempre è se faccia più attrito (quando si naviga a vela) un’elica che gira o un’elica bloccata. Abbiamo fatto la prova sulla Radice a due pale fisse riscontrando che esiste un piccolo guadagno fermandola, si parla di 0.1/0.2 nodi quando si viaggiava a 5.0. Poca roba, quindi, ma che almeno toglierà definitivamente la voglia a chiunque di viaggiare con l’asse che gira, con i relativi pericolosi danni a lungo termine per tutta la trasmissione (soprattutto con il piede sail drive).