7. Vincoli dati da una campagna di prove in
mare aperto
In questo capitolo investigheremo sui vincoli di cui è necessario tener conto nella pianificazione di una campagna sperimentale in mare aperto.
Saranno presi in esame requisiti che devono soddisfare sia la strumentazione tecnica, sia il piano organizzativo della campagna di prove.
7.1 Vincoli di carattere generali
Il limite più grande per una campagna di prove in mare aperto è che non si ha nessun controllo sulla corrente asintotica. Questo limita la validità delle eventuali misure effettuate e le rende estendibili in generale solo a condizioni ragionevolmente simili.
Oltre all’intensità del vento, della corrente e del moto ondoso, assume particolare importanza anche la temperatura dell’acqua, infatti, come si può osservare dalla figura 7.1, da questa dipende fortemente la viscosità cinematica dell’acqua, la quale ha un ruolo fondamentale nella dinamica della vorticità nello strato limite, e quindi nell’evoluzione di quest’ ultimo sulla superficie del bulbo.
Fig. 7.1 Andamento della viscosità cinematica dell’acqua con la temperatura
Per questo sarebbe necessario effettuare misure in condizioni diverse, in modo da poter utilizzare i dati acquisiti per progetti futuri, rispetto ad una condizione di disegno fissata, che, ragionevolmente, sarà la più attesa nel campo di regata del caso.
La posizione del bulbo determina una difficile interazione con il flusso ed una difficile osservabilità del fenomeno.
Questo porta ad escludere qualsiasi tecnica sperimentale che richieda una seppur esigua manipolazione della corrente asintotica e qualsiasi tecnica ottica che richieda una buona osservabilità (es. PIV, LDV, PPS, visualizzazione con inchiostro…..).
La posizione del bulbo, inoltre determina una difficile manipolazione dei sensori in mare, quindi, qualora si volesse effettuare una misura con i sensori in una configurazione diversa, sarebbe necessario riportare la barca nell’hangar. Questo limita fortemente il numero di prove che si potrebbero fare in una ragionevole campagna di prove, per cui, una corretta posizione dei sensori per le varie misure assume importanza rilevante riguardo alla riduzione dei tempi, quindi, alla riduzione dei costi associati alla campagna di prove.
L’impossibilità di modificare la superficie del bulbo e dello scafo, esclude tutte le tecniche sperimentali che necessitano di fori per l’ancoraggio o come sonda (es. presa statica superficiale). Gli unici modi per effettuare delle misure quindi restano con strumenti montati direttamente sulla superficie con un adesivo, oppure tenuti da un braccio meccanico alla distanza opportuna.
Le forti oscillazioni del sistema barca dovute al suo moto e la forte pressione dinamica data dall’acqua portano a preferire sensori incollati sulla superficie perché affinché un braccio meccanico sia sufficientemente rigido dovrebbe avere una dimensione significativa: probabilmente tale da interferire con il flusso, determinando possibili errori di misura.
7.2 Strumentazione tecnica
Per strumentazione tecnica intendiamo: le sonde, il canale di trasmissione del segnale ed il sistema di acquisizione.
Per quanto riguarda le sonde, queste devono sopportare le condizioni ambientali presenti sul bulbo in condizioni operative.
Questo significa che devono essere capaci di operare in acqua di mare a 5-6 metri di profondità (pressione e temperatura) con una corrente asintotica di circa 10 nodi senza che il segnale risulti disturbato.
Il canale di trasmissione del segnale ne deve garantire un corretto trasferimento a distanza senza interferire con la misura.
Le sue capacità di trasmissione devono quindi essere poco sensibili alla distanza ed alla differenza di condizioni tra la sonda ed il sistema di acquisizione (pressione, temperatura, umidità….), mentre il suo posizionamento deve essere tale da non causare disturbi significativi nel flusso all’interno del volume di misura.
Il sistema di acquisizione che verosimilmente dovrà essere posizionato in barca, deve quindi essere poco ingombrante e, possibilmente, portatile ed autoalimentato (es. notebook).
Sarebbe molto gradita la possibilità di interfacciarsi con la strumentazione di bordo, in modo tale da poter registrare contemporaneamente anche i dati riguardanti la dinamica dello scafo (velocità, andamento dell’angolo di rollio e di beccheggio) in modo da poter successivamente effettuare, durante l’analisi dei segnali, le opportune correlazioni.
7.3 Conclusioni
Alla luce delle limitazioni imposte dall’aver scelto una campagna di prova full-scale in mare aperto, è da preferire un sistema di acquisizione come quello descritto nella figura 7.2.
La soluzione più idonea sembra infatti quella costituita da un sistema di acquisizione imbarcato all’interno dello scafo, dei sensori incollati in posizione opportuna direttamente sulla superficie del bulbo, ed un canale dei trasmissione, verosimilmente costituito da sottili cavi elettrici opportunamente posizionati per non interferire con la misura.
Nel prossimo capitolo, investigheremo sui possibili strumenti utilizzabili, al fine di scegliere il più idoneo per le misure da effettuare.
Sistema di acquisizione
Sistema di trasmissione del segnale
Sensori incollati al bulbo
Fig. 7.2 Schema globale del sistema di acquisizione per una prova in mare aperto
Bibliografia
[1] Giovanni Lombardi, Dispense per il corso di aerodinamica sperimentale
