IT8909537A1 - Idroscafo per alte velocita' - Google Patents

Description

"IDROSCAFO PER ALTE VELOCITA'"

RIASSUNTO

L'idroscalo per alte velocit? comprendente una porzione (1) avente, in una sezione longitudinale, un profilo alare a basso coefficiente di resistenza aerodinamica, con una superficie superiore (1B) convessa per creare, durante il movimento dell ' idroscafo, una portanza cos? da sollevare l'idroscafo sul pelo del-1'acqua.

DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce ad un idroscafo particolarmente idoneo per le alte velocit? ed atto a consentire un sollevamento del natante sull'acqua.

E' noto che la resistenza che un corpo incontra nel moto in un fluido ? data dalla relazione:

dove Cr ? un coefficiente di resistenza dato dalla forma del corpo in moto, S ? la sua superficie, V la sua velocit? ed r la densit? del fluido. In un natante, la resistenza aerodinamica ? trascurabile rispetto alla resistenza idrodinamica fino a che il natante si muove a velocit? relativamente bassa, ma con l'aumentare della velocit? il natante si solleva dall'acqua fino a planare ed il contatto con l'acqua diviene saltuario e per superfici piccolissime. La superficie che invece ? a contatto con l'aria aumenta a causa del sollevamento del natante, cos? che la resistenza aerodinamica cresce per l'aumentata superficie di contatto ed aumenta in ragione geometrica con l'aumento della velocit?. La resistenza globale all'avanzamento di un natante ? data pertanto da:

dove RI ed R2 sono le resistenze idrodinamica ed aerodinamica rispettivamente. Alle alte velocit? RI tende a 0 e la resistenza globale ? data sostanzialmente dalla resistenza aerodinamica per cui

e risolvendo rispetto alla velocit? risulta che questa ? proporzionale alla radice quadrata del coefficiente di resistenza. La potenza W necessaria a mantenere una certa velocit? ? data da

per cui la potenza necessaria ? direttamente proporzionale al cubo della velocit?.

I natanti tradizionali sono progettati per ridurre al massimo la resistenza idrodinamica, ma non quella aerodinamica, per cui quando il natante raggiunge elevate velocit? e la resistenza idrodinamica risulta trascurabile rispetto a quella aerodinamica, le potenze necessarie per mantenere la velocit? del natante diventano elevatissime.

Forma oggetto del trovato un idroscafo che supera questo inconveniente e che presenta coefficienti di resistenza aerodinamico ed idrodinamico molto limitati, cos? da ridurre sostanzialmente la resistenza anche alle alte velocit?, cio? quando il natante risulta pressoch? totalmente al di fuori dell'acqua, e che inoltre pu? essere facilmente portato in assetto sollevato al di sopra dell'acqua.

Questi ed altri scopi, che risulteranno chiari dalla lettura del testo che segue, sono ottenuti con un idroscafo per alte velocit? comprendente una porzione avente, in una sezione longitudinale, un profilo alare a basso coefficiente di resistenza aerodinamica, con una superficie superiore convessa per creare, durante il movimento dell'idroscafo, una portanza cos? da sollevare 1'idroscafo sul pelo dell'acqua.

La sagomatura a profilo alare consente di raggiungere contemporaneamente due scopi: da una parte la riduzione della resistenza all'avanzamento anche alle elevate velocit?, cio? con lo scafo in pratica completamente emerso; ed in secondo luogo la stessa sagomatura dell ' idroscafo facilita il sollevamento di detto idroscafo, portandolo rapidamente al di sopra dell'acqua, in questo modo annullando in pratica la resistenza idrodinamica.

In pratica, la superficie inferiore di detta porzione a profilo alare pu? essere sostanzialmente piana, ma non si escludono profili diversi, sia concavi che convessi a seconda delle velocit? e delle caratteristiche aerodinamiche che si desidera ottenere.

In una forma particolarmente vantaggiosa di realizzazione, lungo le murate dell'idroscafo si sviluppano scafi o galleggianti sporgenti al di sotto della superficie inferiore di detta porzione a profilo alar,e, i quali risultano immersi nell'acqua quando 1'idroscafo ? fermo o si muove a bassa velocit?, cos? da fornire la spinta idrostatica necessaria al galleggiamento. Inoltre, detti scafi eliminano la tendenza all'equalizzazione delle pressioni sulla superficie superiore ed inferiore rispettivamente della porzione a profilo alare, evitando cos? il formarsi di resistenze indotte.

Allo scafo possono essere associati due aleroni controllabili in modo indipedente l'uno dall'altro per garantire la stabilit? orizzontale e verticale dell'idroscafo. Pu? essere anche prevista almeno una deriva sviluppantesi al di sopra dell'idroscafo, munita di un timone di direzione. Vantaggiosamente, si possono prevedere due derive simmetricamente disposte rispetto alla mezzeria dell1idroscafo in prossimit? della poppa.

L'idroscafo pu? essere munito di un primo mezzo propulsore, ad esempio un'elica sommersa, che viene attivato quando 1'idroscafo ? immerso, ed un mezzo propulsore ausiliario per la propulsione quando 1'idroscafo ? sollevato sull'acqua.

Il trovato verr? meglio compreso seguendo la descrizione e l'unito disegno, il quale mostra una pratica esemplificazione non limitativa del trovato stesso. Nel disegno: la

Fig.l mostra una vista laterale schematica di un idroscafo secondo il trovato; la

Fig.2 mostra una vista posteriore secondo II-II di Fig.l; e la

Fig.3 mostra una vista in pianta secondo III-III di Fig.2.

Come risulta in particolare in Fig.l, il natante presenta una porzione superiore 1 con un profilo alare sostanzialmente piano-convesso, destinata a rimanere costantemente nell'aria e che offre una resistenza aerodinamica minima. I filetti fluidi dell'aria che investono la prua del natante fluiscono lungo la superficie piana inferiore 1A e lungo la superficie convessa'superiore 1B della porzione 1 provocando, per il principio di Bernoulli, una portanza per aspirazione con il centro di pressione a circa un terzo della corda del profilo della detta porzione 1.

Al di sotto della porzione 1 dell'idroscafo sono previste due ulteriori porzioni 3 sviluppantisi longitudinalmente lungo 1'idroscafo come prolungamento verso il basso delle murate, le quali porzioni sono destinate a rimanere immerse nell'acqua quando il natante ? fermo o si muove a bassa velocit?, fornendo cos? la spinta idrostatica necessaria al galleggiamento. Le due porzioni o galleggianti 3 assolvono anche un'ulteriore importante funzione aerodinamica. Infatti, quando il nat,ante si muove ad elevata velocit? planando sull'acqua, a causa della conformazione delle superfici 1A ed 1B la pressione dell'aria sulla superficie inferiore 1A ? maggiore della pressione sulla superficie superiore 1B, cos? che si ha una tendenza alla formazione di una corrente di fluido (aria) dalla superficie inferiore alla superficie superiore con conseguente formazione di turbolenze e resistenze indotte. La presenza dei galleggianti 3 impedisce la formazione di dette turbolenze e quindi riduce la resistenza indotta.

A poppa del natante sono previste due derive verticali 5 con timoni di direzione sincronizzati 5A, che sono in grado di assicurare la direzione del natante quando esso ? sollevato dall'acqua ed il timone d'acqua non ? pi? in grado di governare il detto natante.

Oltre alle derive 5, a poppa del natante sono disposti anche due aleroni 7 dotati di moto indipendente, che sporgono dallo scafo, in modo tale da evitare di rimanere in ombra, a partire dalla sommit? della deriva. Detti aleroni presentano un profilo alare e possono essere inclinati indipendentemente l'uno dall'altro secondo la doppia freccia f7 (Fig.l), in modo tale da variare la risultante ed il punto di applicazione della risultante delle forze di pressione su ciascun alerone. Le forze che si sviluppano sugli aleroni 7 possono ,essere portanti o deportanti, cio? rivolte verso l'alto o verso il basso, a seconda dell'inclinazione da essi'assunta. In questo modo ? possibile garantire l'equilibrio verticale del natante in emersione. Infatti, detto equilibrio ? dato dall'azione della forza di pressione sulla porzione 1, dal peso del natante e dalle forze di pressione (portanti o deportanti) sui due aleroni 7. Modificando l'assetto degli aleroni si pu? portare il centro delle pressioni a coincidere con il baricentro, annullando l'eventuale coppia di ribaltamento che si pu? sviluppare quando il natante, a causa dell'aumentare della propria velocit?, cambia assetto. Inoltre, poich? gli aleroni si possono inclinare indipendentemente l'uno dall'altro, essi possono essere impiegati anche per garantire la stabilit? orizzontale del natante in emersione, creando le forze portanti o deportanti sugli aleroni con moduli variabili indipendentemente per i due aleroni.

Come risulta chiaramente in Fig.l, il posto di pilotaggio ? completamente interno alla linea di coperta, che non presenta cos? alcuna protuberanza che potrebbe generare resistenze e turbolenze. La visibilit? ? assicurata da un ampio tettuccio trasparente 9.

La propulsione del natante ? garantita in primo luogo da un'elica immersa, non mostrata, che garantisce la spinta quando lo scafo ? immerso. Viceversa, quando lo scafo ? emerso possono rendersi necessari mezzi propulsivi ausiliari, in particolare quando lo scafo ? progettato per sollevarsi notevolmente dall'acqua ed in modo tale che l'elica non risulta pi? immersa. Nell'esempio del disegno ? previsto un piccolo reattore 11 a poppa. E' tuttavia possibile impiegare qualunque altro mezzo propulsivo idoneo.

E' inteso che il disegno non mostra che una esemplificazione data solo quale dimostrazione pratica del trovato, potendo esso trovato variare nelle forme e disposizioni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto che informa il trovato stesso. L'eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitare la lettura delle rivendicazioni con riferimento alla descrizione ed al disegno, e non limita l'ambito della protezione rappresentata dalle rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un idroscafo per alte velocit? comprendente una porzione (1) avente, in una sezione longitudinale, un profilo alare a basso coefficiente di resistenza aerodinamica, con una superficie superiore (1B) convessa per creare, durante il movimento dell ' idroscafo, una portanza cos? da sollevare 1'idroscafo sul pelo dell?acqua.
2. 2. Un idroscafo come da rivendicazione 1, in cui la superficie inferiore (1A) di detta porzione (1) a profilo alare ? sostanzialmente piana.
3. 3. Un idroscafo come da rivendicazione 1, in cui la superficie inferiore {1A) di detta porzione (1) a profilo alare ? sostanzialmente concava o convessa.
4. 4. Un idroscafo come da rivendicazione 1, 2 o 3, in cui lungo le murate si sviluppano scafi o galleggianti (3) sporgenti al di sotto della superficie inferiore (1A) di detta porzione (1) a profilo alare.
5. 5. Un idroscafo come da una delle rivendicazioni precedenti, a cui sono associati due aleroni (7) controllabili in modo indipedente l'uno dall'altro per garantire la stabilit? orizzontale e verticale dell'idroscafo.
6. 6. Un idroscafo come da una delle rivendicazioni precedenti, a cui ? associata almeno una deriva (5) sviluppantesi al di sopra dell'idroscafo, munita di un timone di direzione (5A).
7. 7. Un idroscafo come da rivendicazione 5, in cui dette derive sono due, simmetricamente disposte rispetto alla mezzeria dell'idroscafo in prossimit? della poppa.
8. 8. Un idroscafo come da una delle rivendicazioni precedenti, a cui ? associato un mezzo propulsivo ausiliario per la propulsione quando 1'idroscafo ? sollevato sull'acqua.
9. 9. Un idroscafo come da una o pi? delle rivendicazioni 1 a 6, a cui ? associato un unico mezzo propulsivo non a contatto con l'acqua.
10. 10. Idroscafo per alte velocit?; il tutto come sopra descritto e rappresentato per esemplificazione nell'annesso disegno.