CH712321A2

CH712321A2 - Pinne munite di un longherone monolitico con alettoni liberi alle estremità.

Info

Publication number: CH712321A2
Application number: CH00443/16A
Authority: CH
Inventors: Ribi Guido
Original assignee: Edgive Ciani-Ribi; Léon Ribi; Caroline Ribi C/O Corti; Jean-Jacques Ribi
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2017-10-13
Also published as: WO2017175151A1

Abstract

Pinne calzabili per nuotare costituite ciascuna da una scarpetta sulla parte anteriore della quale è fissato un longherone monolitico flessibile sui due lati del quale lati sono fissati degli alettoni laminari elastici, con sezioni a forma di profili alari e liberi di flettersi verso l’alto od il basso, mossi ed orientati dal pinneggiamento.

Description

Descrizione [0001] Allo stato attuale alcune pinne moderne sono state realizzate munite anch’esse di un certo numero di lamine aventi dei profili alari rigidi o semi-rigidi articolati intorno a due assi fissati sui loro estremi e distanziati a meno del 25% delle loro corde a partire dal bordo di attacco dei loro profili. Detti due assi erano a loro volta incorporati perpendicolarmente nei due tradizionali longheroni longitudinali rigidi della pinna i quali facevano capo, vincolati, ai due lati della scarpetta. La rotazione dei detti profili era limitata dalla connessione vincolata delle loro due inserzioni nei due longheroni. In altri casi i profili, sempre rigidi, ruotavano anch’essi intorno a due assi, inseriti nei due longheroni, rigidi anch’essi, mentre la loro rotazione era limitata sia da bloccaggi solidali con i longheroni che da fogli di tessuto gommato connessi sia ai longheroni che alle estremità dei profili rigidi. In entrambi i casi il movimento di rotazione veniva ovviamente provocato grazie al flusso di acqua dovuto al pinneggiamento il quale pero non controllava in ogni fase del pinneggiamento l’orientamento dei detti profili nel migliore angolo di attacco a°.

DESCRIZIONE

[0002] Le pinne 1 oggetto della presente invenzione sono costituite da una scarpetta 2 chiusa o aperta e munita di laccio o da cinghia regolabile. Sulla estremità della parte anteriore della detta scarpetta 2 vi è fissata in modo permanente la radice di un longherone 3 atto a piegarsi intorno ad assi perpendicolari 11 all’asse 9 e perpendicolarmente al piano di simmetria 10 laddove l’orientamento della sezione del profilo ortogonale del longherone 3 offre la minore resistenza. Inoltre, le sezioni dei profili sono tali da poter realizzare una deformata 20 cilindrica programmata del longherone 3 Su ciascuna delle due superfici laterali del detto longherone 3 unico sono fissati una serie di alettoni laminari 4, anche paralleli fra di loro, ma indipendenti fra di loro. I loro apici sono liberi e quindi possono muoversi verticalmente verso l’alto od il basso rispetto all’asse 9 del longherone 3. Questi alettoni 4 laminari hanno delle sezioni con profili alari ortogonali 17 e ed efficienti 18 i cui fuochi 7 sulle loro corde 5 o 6 si trovano ovviamente sul loro asse longitudinale 8. Detti profili 17 e 18 possono ovviamente essere sia simmetrici che asimmetrici. Gli alettoni 4 possono anche avere profili differenti lungo lo stesso alettone 4 e generalmente vanno rastremandosi in spessore verso il loro apice.

[0003] I detti alettoni 4 sono fissati con la loro radice ai due lati del longherone 3 e formano col loro asse longitudinale 8 e quello del longherone 9 un angolo supplementare θ° acuto la cui apertura è rivolta verso la parte opposta di quella della scarpetta 2. In alternativa gli assi longitudinali 8 degli alettoni 4 possono anche non essere rettilinei e vi sarà dunque un’angolo Θ0 diverso per ogni punto dell’asse longitudinale 8 formato fra la tangente sull’ asse longitudinale 8 curvilineo dell’alettone 4 e quello longitudinale e rettilineo 9 del longherone 3.

[0004] Anche in questo caso, tutti i fuochi 7 sulle corde dei profili 17 e 18 si trovano a circa il 25% delle corde (5) e (6) a partire dal bordo d’attacco dei detti profili 17e 18. In generale l’insieme delle parti elencate, ovvero, scarpetta2, longherone 3 ed alettoni 4 costituiscono un’unità monolitica colata con un’unica operazione.

[0005] Nella variante di pinne 1 con l’insieme longherone 3 ed alettoni 4 intercambiabili, le pinne 1 saranno composte da scarpette 2 sulle quali possono essere inseriti a piacere; con opportuni attacchi rapidi 21, degli insiemi longherone 3 ed alettoni 4 con caratteristiche idrodinamiche diverse per meglio adattarsi alle esigenze del subacqueo.

[0006] Un’ulieriore realizzazione delle pinne 1 è costituita da una scarpetta 2, da due longheroni 22 fissati ai due lati della detta scarpetta 2 e da una serie di alettoni 23 che si distinguano per la loro forma a freccia i cui estremi distali delle loro due braccia sono solidali elasticamente con le pareti interne dei due longheroni 22. In questo caso le due braccia degli alettoni 23 si piegheranno intorno ad assi perpendicolari all’asse di simmetria 10 della scarpetta 2 spinti da momenti MP pari alla sommatoria delle loro portanze dP moltiplicate per le relative distanze I, ossia: P x I x cos (1/2 angolo interno della freccia), dove I è uguale alla distanza fra i dP e la punta della freccia a livello del fuoco 7 comune ai due bracci.

Momenti flettenti e torcenti di origine idrodinamica sulla struttura delle pinne 1 per ottimizzare l’angolo d’attacco a0 [0007] La presente invenzione si basa non solo sul flatto che ciascuna pinna 1 sia dotata di un insieme idrodinamico costituito da un solo longherone 3 rettilineo ed elastico lungo i due lati laterali del quale sono fissati degli alettoni 4 laminari liberi alle loro estremità le cui sezioni sono dei profili alari 17 ortogonali all’asse longitudinale 8 oppure profili alari 18 efficienti aventi lo stesso asse 8 il quale forma un’angolo supplementare acuto Θ ° con l’asse longitudinale 9 del longherone 3, ma altresì’ per il comportamanto idrodinamico sinergico programmato del longherone 3 e degli alettoni 4 ad esso fissati.

[0008] Durante il pinnegiamento un flusso di acqua investe gli alettoni 4 flettendoli i quali trascinano con se, flettendolo a sua volta, il longherone 3.

[0009] Questo flusso può essere essenzialmente considerato come costituito da due flussi: quello genericamente dovuto alle pinne 1 in movimento e quello indotto della velocità dell’acqua rispetto al subacqueo o al nuotatore. Quello dovuto alle pinne 1, può essere scomposto, a sua volta e per semplicità di calcolo, in due componenti: una componente orizzontale ed una verticale che inverte la sua direzione ad ogni mezzo ciclo del pinneggiamento. La risultante delle dette componenti dei tre flussi, per reazione, deforma gli alettoni 4 e quindi il longherone 3 in modo tale che II flusso generato possa investire gli alettoni 4 con il migliore angolo a° d’attacco possibile. Riassumendo, le deformazioni contemporanee del longherone 3 e degli alettoni 4 prodotte dal pinneggiamento sono proprio quelle corrispondenti alla deformazione dell’assetto idrodinamico sinergico programmato del longherone 3 con il quale si ottiene il migliore angolo a° d’attacco possibile di tutti gli alettoni 4. Il limite dell’ottimizzazione dipende unicamente dalle zone prossime all’incastro degli alettoni 4 nel longherone 3 ovvero dove le deformazioni sono necessariamente limitate e l’angolo d’attacco a° eccessivo.

[0010] E importante altresì’ l’esistenza di un’angolo acuto supplementare θ° fra l’asse logitudinale 8 degli alettoni 4 e l’asse longitudinale 9 del longherone 3.

[0011] Infatti, sotto i carichi idrodinamici l’alettone 4 si flette perpendicolarmente lungo un piano verticale, contenente l’asse longitudinale 8 il quale è perpendicolare alle corde 5 delle sezioni dei profili alari 17 i quali offrono la resistenza minima alla flessione, in modo da ottenere una superficie deformata 20 cilindrica le cui generatrici, per definizione, sono parallele fra di loro.

[0012] Per meglio chiarire l’argomento che segue prendiamo ora un diagramma D, per ciascun alettone 4, il cui piano è complanare al piano di un qualsivoglia alettone 4 e la cui ordinata corrisponde all’asse longitudinale 8 mentre l’origine coincide con l’incontro del detto asse 8 con l’incastro dell’alettone 4 e l’ascissa è perpendicolare all’asse 8 in corrispondenza dell’icastro dell’alettone 4. Disegniamo quindi sul diagramma D la curva della proiezione della superfice deformata 20 dell’alettone 4 flesso e riportiamo sulla detta curva le distanze, prese sul piano dell’ alettone 4 a partire da una retta ortogonale all’asse 8 e passante per l’origine, di un punto di fuga H e di un punto d’attacco h di un qualsivoglia profilo 18 efficiente dell’alettone 4. Vediamo allora subito che il punto H si trova su di un’ascissa più alta di quella del punto h riportati sulla curva del detto diagramma D. Questo fatto significa che le corde 6 dei profili alari 18 efficienti hanno una pendenza ξ° pari a arcsin ((1/2. corda 6. cos0°. tg δ°) / corda 6), se la curva compresa fra il punto H ed il punto h ha lo stesso raggio. Questa pendenza influenza necessariamente, riducendolo, l’angolo d’attacco a°.

[0013] Un’altro punto rilevante riguarda l’angolo della torsione x° ruotante intorno all’asse longitudinale 8 dell’alettone 4 incastrato nel longherone 3 dove è importante che vi sia un’angolo θ° fra l’asse 8 e quello 9 grazie al quale angolo esiste una componente di un momento torcente, ortogonale all’asse longitudinale 8, che si riperquote progressivamente lungo l’asse 8 sotto forma di una diminuzione x° dell’angolo d’attacco a0.

[0014] Inoltre, allo scopo di ottenere il migliore possibile angolo a° d’attacco è utile potere sfruttare i momenti di taluni dei profili alari 18, i quali, grazie ai loro coefficienti Cm, sia che si usino profili diversi per i vari alettoni 4 che i loro diversi valori rispetto agli angoli d’attacco della portanza. Naturalmente l’impiego di profili asimmetrici, ovvero con una linea mediana curva, diventa imperativo. In linea generale il coefficiente di momento Cm è negativo e quindi l’effetto sul profilo 18 sarà picchiante e di conseguenza diminuirà l’angolo a° d’attacco. In tal caso sarà vantaggioso, per un buon rendimento della pinneggiata, orientare i profili 18 in modo che vengano correttamente sfruttati durante la fase di scalciamento verso il basso del pinneggiamento. Conoscendo il vettore velocità del flusso sarà allora facile calcolare il momento, con la nota relazione, e quindi la relativa deformazione di flessione angolare ε° che provocherà una torsione di x° gradi in funzione della resistenza delle sezioni dei profili.

[0015] Potremo cosi conoscere l’angolo locale di flessione ε° dovuto al Cm e di torsione x° lungo tutto l’alettone 4 e quindi le variazioni locali dell’angolo a° d’attacco locale dovute ad ε° e x°, con l’angolo locale della pendenza ξ° delle corde 6 dei profili efficienti 18, insieme con l’angolo della pendenza locale φ° della deformata 20 del longherone 3.

[0016] Finalmente l’insieme di tutte le risultanti di a°, ovvero dei CL(a°) di tutti gli alettoni 4, permetterà quindi di calcolare tutte le portanze P istantanee totali e quindi la spinta istantanea della pinna 1.

[0017] Premesso quanto sopra, la realizzazione più’ interessante idustrialmente consiste in una pinna 1 costituita da una scarpetta 2 sulla parte anteriore della quale si trova incorporata la radice di un longherone 3, flessibile verso l’alto e verso il basso, sui due lati laterali del quale sono incorporati degli alettoni laminari 4 aventi delle sezioni a forma di profili alari 17, 18. Detti alettoni 4 sono fissati stabilmente solamente con la loro radice sui due lati longherone 3 mentre il loro asse longitudinale 8 forma un agolo Θ0 aupplementare acuto con l’asse longitudinale 9 del longherone 3. Essi possono quindi flettersi liberamente verso l’alto ed il basso e torcersi intorno al loro asse logitudinale 8. Tutti quei questi elementi, uniti in un’unica struttura in questa realizzazione, vengono colati contemporaneamente in uno stampo con lo stesso materiale.

LEGENDA

[0018] 1) Pinne 2) Scarpetta 3) Longherone 4) Alettone 5) Corda ortogonale minima del profilo ortogonale 17 6) Corda profilo efficiente 18 7) Fuochi delle corde 5 e 6 8) Asse longitudinale degli alettoni 4 9) Asse longitudinale del longherone 3 10) Piano mediano della scrpetta 2 della pinna 1 11) Assi trasversali ortogonali agli assi 8 e 9 12) Suola scarpetta 2 13) Profili alari generici

14) Componenti della portanza P 15) Punto di fuga H del profilo 13 16) Punto frontale h del profilo 13 17) Profili ortogonali 18) Profili efficienti 19) Sezioni profili alari 24 20) Linea o superficie deformata 21) Attacchi rapidi dell’insieme idrodinamico 22) Longheroni pinna 23) Alettoni a freccia 24) Profili alari alettoni 23 25) Parte del profilo 23 non connesso ai longheroni 22 a°) Angolo d’attacco 0°) Angolo di freccia dell’alettone 4 fra assi 8 e 9 γ°) Angolo fra asse del longherone 9, e piano della suola della scrpetta 21

5°) Angolo compreso fra due tangenti sulla curva del diagramma D φ°) Angolo fra due tangenti alla deformata dell’asse 9 del longherone 3 ξ) Pendenza della corda 6 del profilo 18 x°) Angolo di torsione dell’alettone 4 ε°) Angolo dovuto al momento negativo del profilo 18 μ°) Angolo complementare portanza D) Diagramma ausiliare della deformata 20 dell’alettone 4 L) Lunghezza dell’asse longitudinale dell’alettone 8 P) Portanza MP) Momento della portanza

Fig. n° 1 Pianta e vista laterale pinna con alettoni a corda costante

Fig. n° 2 Pianta e vista laterale pinna con alettoni rastremati + dettaglio alettone flesso e torto

Claims

Fig. n° 3 Pianta e vista laterale pinna con due longheroni ed alettoni a freccia Fig. n° 4 Dettaglio alettone acorda costante incastrato nel longherone Fig. n° 5 Longherone flesso con alettone incastrato allineato all’asse longitudinale del longherone all’angolo φ° Fig. n°6 Alettone a corda costante e diagramma D con la proiezione della deformata dell’alettone flesso Fig. n° 7 Assonometria del dettaglio della deformata dell’alettone con diagramma D Rivendicazioni

1. Pinne (1) calzabili per nuotare realizzate con elastomeri e/o plastomeri o altri materiali equipollenti, caratterizzate dal fatto di essere costituite ciascuna da una scarpetta (2), anche aperta con chiusura a cinghietta posteriore, all’estremità anteriore della quale vi è fissato, tramite la sua radice, un solo longherone(3) elastico monolitico, preferibilmente diritto, giacente ortogonalmente nel piano mediano verticale (10) della detta scarpetta (2), il quale longherone (3) è deformabile a flessione intorno ai i suoi assi trasversali orizontali (11) ovvero paralleli al piano della suola (12) della scarpetta (2) e perpendicolari al suddetto piano mediano verticale (10), mentre sui suoi due lati laterali si trovano fissati stabilmente, tramite le loro radici, degli alettoni (4) laminari sporgenti orizontalmente verso l’esterno e totamente liberi alle loro estremità i cui assi longitudinali (8) formano un’angolo Θ0, supplementare acuto e aperto verso l’esterno posteriore con l’asse longitudinale (9) del longherone (3), i quali alettoni (4) presentano delle sezioni con profili alari (17) le cui corde (5) minime, preferibilmente parallele fra di loro, sono ortogonali all’asse longitudinale (8) degli alettoni (4), mentre le corde (6) dei profili alari efficienti (18), formano un’angolo θ° con l’asse longitudinale (8) degli alettoni (4) allorché tutte corde, (5) e (6), sono disposte su di un’unico piano contenente l’asse longitudinale (9) del longherone(3) il quale unico piano forma un’angolo acuto γ° verso il basso con il piano della suola (12) della scarpetta (2) quando essi alettoni (4) e longherone(3) sono a riposo ovvero quando non sono sollecitati ne a flettersi ne a torcersi.
2. Pinne (1) secondo la rivendicazione n°1 caratterizzate dal fatto che il longherone (3) e gli alettoni (4) vengono colati e quindi incorporati contemporaneamente alla scarpetta (2) nello stampo di tutta la pinna (1) e ne fanno solidalmente parte integrante.
3. Pinne secondo le rivendicazioni n°1 e n°2 caratterizzate dal fatto che le estremità libere degli alettoni (4) possono anche essere piegate verso l’alto ovvero verso la direzione opposta a quella della suola (21) della scarpetta (2) per rendere più’ efficienti le scalciate verso il basso durante il pinneggiamento.
4. Pinne secondo le rivendicazioni dalla n°1 alla n°3 caratterizzate dal fatto che l’Insieme del longherone (3) monolitico completo dei suoi alettoni (4) può non essere fissato alla scarpetta (2) in modo permanente ma bensì può essere amovibile tramite una fissazione rapida (21) per essere sostituito con un’altro insieme con taglia differente e/o con profili alari (6) differenti degli alettoni (4) per meglio adattarsi alla potenza e/o alla missione del subacqueo.
5. Pinne secondo le rivendicazioni dalla n°1 alla n°4, caratterizzate dal fatto che l’allineamento dei fuochi (7) dei profili alari ortogonali (17) degli alettoni (4), ovvero i loro assi longitudinali (8), coincidenti con quelli dei profili alari efficienti (18) ) degli stessi alettoni (4), possono anche giacere lungo linee curve.
6. Pinne (1) secondo le rivendicazioni dalla n° 1 alla n°5 caratterizzate dal fatto che le rette tangenti all’allineamento curvo dei fuochi (7) dei profili alari (17) o (18) ovvero gli assi longitudinali (8) degli alettoni (4), preferibilmente ma non necessariamente diritti, possono formare con l’asse longitudinale del longherone (9) degli angoli θ° diversi supplementari acuti, aperti verso l’apice della pinna (1).
7. Pinne (1)secondo la rivendicazione n°6, caratterizzate dal fatto che gli angoli θ° fra le rette tangenti all’allineamento curvo dei fuochi (7) dei profili alari (17 o (18)) degli alettoni (4), e l’asse longitudinale del longherone (9) possono anche essere, per ogni alettone (4), diversi fra di loro.
8. Pinne secondo le rivendicazioni dalla n°1 alla n°7 caratterizzate dal fatto che, nel caso di alettoni con corde (5) ortogonali di lunghezza costante, le corde (6) degli alettoni (4) dei profili funzionali (18), ovvero quelli efficienti, hanno una lunghezza pari alle corde (5) dei profili (17) ortogonali agli assi longitudinali (8) degli alettoni ((4) divise per i seni degli angoli θ°.
9. Pinne, secondo le rivendicazioni dalla n°1 alla n°8 caratterizzate dal fatto che i longheroni (3), si flettono con il loro asse 9 nel piano mediano verticale (10) della pinna (1) ed intorno ad assi 11 perpendicolari al loro asse longitudinale (9) stesso spinti dagli alettoni (4), i quali, a loro volta, si flettono, grazie ai momenti (MP) delle portanze (P) intorno ad altri assi (11) paralleli alle corde (5) dei profili (17) e perpendicolari ai loro assi longitudinali 8, quando vengono investiti dal flusso orientato di acqua durante il pinneggiamento.
10. Pinne secondo la rivendicazione n°9 caratterizzate dal fatto che le flessioni dei loro longheroni (3) nonché le flessioni e le torsioni dei loro alettoni (4 ), ovvero tutte le loro deformazioni, coincidono con le deformazioni per ottenere i migliori possibili angoli d’attacco a° del flusso orientato dell’acqua rispetto alle corde (6) dei profili efficienti (18) degli alettoni (4), durante il pinneggiamento,
11. Pinne 1 secondo la rivendicazione n° 10 caratterizzate dal fatto che le corde (6) dei profili efficienti (18) negli alettoni (4), a livello dei loro fuochi (7) in corrispondenza all’incastro, sono sempre tangenti alla deformata (20) dell’asse (9) dei longheroni (3) con un’angolo (φ°) di orientamento polare variabile rispetto all’asse 9 non flesso, ovvero non deformato, il quale angolo φ° corrisponde alla parte preponderante dell’angolo d’attacco a0 durante l’azione variabile delle forze idrodinamiche del flusso orientato di acqua durante il pinneggiamento.
12. Pinne secondo le rivendicazioni dalla n°1) alla n°11) caratterizzate dal fatto che, tenendo conto della proprietà dei profili asimmetrici di avere un coefficiente di torsione Cm negativo e picchiante, è possibile impiegarli permeglio ottimizzare l’angolo d’attacco cx°.
13. Pinne secondo le rivendicazioni dalla n°1 alla n° 12 caratterizzate dal fatto che se si riportano le distanze dei punti H e h, corrispondenti al bordo di fuga ed al bordo d’attacco di un qualsivoglia profilo efficiente (18) di un’alettone (4), a partire da una retta complanare al piano del detto alettone (4), perpendicolare al suo asse (8) e passante per il suo fuoco (7) in corrispondenza dell’incastro dello stesso alettone (4) sul longherone (3), su una curva a raggio costante della proiezione ortogonale della deformata (20) del piano del detto alettone (4) flesso di un diagramma (D) avente per ordinata l’asse (8), e per origine il suo fuoco (7) in corrispondenza dell’incastro, vedremo che il puinto H si trova su di un’ascissa della detta curva più elevata di quella del punto h: avremo allora che le corde (6) dei profili efficienti (18), i piani dei quali sono localmente perpendicolari alla superfice della deformata del piano dell’ alettone (4) flesso, avranno un’angolo di pendenza pari ad arcsin ((1/2 corda 6 x cos θ° x tg δ°) / corda 6), dove δ° é l’angolo compreso fra le rette tangenti in corrispondenza dei punti h ed H sulla curva del diagramma D, che ridurrà il valore dell’angolo di attacco a°.
14. Pinne, scondo le rivendicazioni dalla n°1 alla n° 13 caratterizzate dal fatto che i profili alari (17) e (18) degli alettoni (4) possono non essere simmetrici, rispetto alle loro corde (5) e (6), ma bensì asimmetrici ovvero con la linea dell’estradosso differente e più lunga di quella dell’intradosso, ossia con la linea mediana curva.
15. Pinne secondo la rivendicazione n° 14 caratterizzata dal fatto che gli alettoni(4) possono essere realizzati in materiale avente caratteristiche meccaniche diverse da quelle costituente il resto delle pinne.
16. Pinne (1) costituite da una scarpetta (2) sulle partì anteriori e laterali della quale sono fissati due longheroni (22)) divergenti ed elastici fra i quali, sulla loro parte interna, sono incorporati, da parte e l’altra, una serie di alettoni (23), elastici anch’essi, accostati fra di loro i quali hanno una forma a punta di freccia con l’apice rivolto verso l’esterno posteriore della pinna (1) e quindi mobile in modo controllato verso l’alto e verso il basso mentre le sezioni (19) dei loro profili alari (24), data la loro mobilità elastica, modificano il loro angolo di attacco a° rispetto al flusso idraulico, quando sono mossi dalle sollecitazioni idrodinamiche causate dal pinneggiamento.
17. Pinne secondo la rivendicazione (16) caratterizzate dal fatto che la connessione degli alettoni (23) a freccia ai due longheroni (22) si limita a circa 3/5 della lunghezza del profilo a partire del punto d’attacco (h) mentre la parte non connessa 25 è libera di fluttuare durante il pinneggiamento.