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    La velocità in scala dei modelli

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    La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da cantierimodellinavali il Ven 09 Mag 2014, 20:11

    Tecnica

    La velocità in scala dei modelli


    Quando si costruisce un modello RC (Radio Comandato) ci si preoccupa della impermealizzazione, del montaggio corretto del gruppo motore-asse portaelica, del tipo di radiocomando …
    in definitiva della costruzione del modello.

    Ma quando andrà in acqua? Come si comporterà? La navigazione sarà verosimile?
    Ebbene spesso, quasi sempre, no.

    I modelli ridotti in scala, quindi sono esclusi quelli prettamente da gara di ogni forma fantastica che non hanno nulla a che vedere con le riproduzioni, risultano sempre troppo veloci.

    Occorre tenere conto di vari fattori che concorrono nel risultato finale che non è in realtà soltanto la velocità;
    esaminiamo quali sono i parametri fisici dei quali dobbiamo tener conto.

    Intanto bisogna dividere quelli che sono soggetti a riduzioni di scala e quelli che non possono essere soggetti a riduzione.

    Le dimensioni del modello e la sua massa sono riducibili, il tempo no e l’acqua nemmeno in quanto la sua densità è costante.
    Detto questo, quanto deve pesare il modello per avere uno spostamento d’acqua come l’originale?

    Vediamo assieme.

    Il volume (del modello nel nostro caso) si esprime con una unità al cubo, e così anche il volume dell’acqua spostata.
    Quando riportiamo in scala questi elementi sappiamo (lo diamo per scontato altrimenti ne uscirebbe un trattato noioso) che il volume di acqua spostata deve essere pari alla massa diviso il valore di riduzione al cubo.

    Esempio: se ho un modello di un peschereccio di 20 tonnellate fatto in scala 1/16, si ha: 20 tonnellate / 16x16x16 (quindi 20.000 diviso per 4096) =4.88 chilogrammi

    Quindi cari amici per prima cosa preoccupatevi di appesantire il modello del giusto valore, se tutto procede bene peso e linea di galleggiamento devono coincidere.

    Ora, dopo aver lavorato sulle masse in gioco, preoccupiamoci della velocità.

    Per mia comodità riporto paro paro con un copia/incolla la descrizione che ho fatto all’interno di un wip del presente forum,
    in questo caso il modello oggetto dei calcoli è un Amerigo Vespucci, troverete qualche informazione in più legata al modello in questione ma forse è meglio così per cui lascio tutto:

    … Bene ora vediamo di risolvere i problemi, prima vediamo i numeri
    e facciamoci due conticini.
    Intanto mi stupisce un poco la scala che hai scelto che corrisponde a:

    Lunghezza originale mt. 101 (bompresso compreso)
    Lunghezza del tuo modello mt. 1,092 (?)
    Scala di riduzione risultante = 1:92,49
    Velocità reale = 10 nodi

    Ora il motorizzare modelli navali, specialmente quelli misti vela/motore,
    è spesso un'argomento sottovalutato, infatti quasi sempre si vedono navi
    sfrecciare come motoscafi rendendo molto inverosimile anche un modello egregiamente realizzato.

    Non mi metto in questa sede ad esporre i parametri fisici coinvolti ma mi limito a rappresentare
    il risultato ovvero la formula finale che è:

    v = V/√S

    dove:

    v = velocità del modello
    V = velocità reale
    S = scala del modello

    ora applicando alla formula i dati avremo:

    v = 10/√92,49

    quindi:

    v = 1,04 nodi

    ora sappiamo anche che un nodo equivale a 1,9 Kmh
    per cui il tuo modello dovrà navigare al massimo:

    v = 1,04 * 1,9
    v = 1,98 Kmh che arrotondiamo a 2Kmh

    Come vedi la navigazione in scala deve essere moooolto lenta.

    Tornando al tuo modello sarebbe sufficiente un motore classe 280 con una buona riduzione,
    se vogliamo avere margini di sicurezza si può benissimo montare un motore classe 380
    con riduzione 1:6 accompagnato da un buon regolatore con soglie d'intervento regolabili.

    Il diametro dell'elica a quattro pale per la tua scala dovrebbe essere di mm. 36,76
    quindi arrotondando puoi usare lo standard commerciale da mm.35

    Concludendo cari amici del dinamico, non limitatevi a costruire ed appioppare un motore ed un’elica e poi via in acqua,
    spesso superbi modelli decadono vedendoli navigare con poca anzi, molto poca naturalezza.

    Dedicate un altro po’ del vostro tempo a fare due conticini, con la calcolatrice si fa presto e le formule finali sono semplici da applicare,
    avrete qualche soddisfazione in più.

    M.R.


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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da ricigliano salvatore il Ven 09 Mag 2014, 21:31


    Ciao Marco!
    Da tenere conto per la mia Lupo.
    Sal.


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    L'intero castello di prua veniva sommerso quando la nave si
    precipitava verso il fondo dell avvallamento. Eppure la Surprise  
    si risollevava, rovesciando acqua dagli ombrinali. P.O'Brian

               
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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da IGianni Giordano il Sab 10 Mag 2014, 11:04

    Complimenti.
    In mezza paginetta hai condensato tutto quello che serve.
    Gianni
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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da cantierimodellinavali il Dom 11 Mag 2014, 16:11

    Salvatore,    

    Gianni,     

    mi sono deciso a buttare giù queste due righe perché ho notato ultimamente che si sono affacciati
    più utenti del nostro forum che sono dediti ai modelli dinamici.
    Buon lavoro a tutti.


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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da Walkyrja il Lun 12 Mag 2014, 09:06

    Shocked Per me è cinese, ma premetto che in matematica io...   più di qualche addizione a due cifre... ...se ce ne sono 3 vado già in confusione mentale.

    Però mi è molto utile in realtà, perché mi fa capire che non farò mai un modellino dinamico  Laughing 


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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da Cobber il Mar 27 Gen 2015, 23:07

    Ho un quesito da porre

    supponiamo di avere I seguenti dati:

    scala 1:200
    velocità minima della nave 10 nodi e massima 28 nodi

    avremo secondo la formula:

    v = 10/√200 =0,71 nodi pari a1,34km/h pari a 4,84 m/s
    v = 28/√200 =1,98 nodi pari a3,764km/h pari a 13,544 m/s

    che motore dovrò utilizzare , che elica e come dovrò settare il variatore di velocità per restare tra questi due valori ?
    o comunque non superare il valore Massimo di 13m/s?
    Grazie
    saluti


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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da Walkyrja il Mer 28 Gen 2015, 08:56

    13 m/s mi sembrano tanti per un modello in scala 1:200, a meno che no sia un motoscafo off-shore.

    Ma non ho voce in capitolo sono completamente ignorante in materia, certamente Marco soddisferà i tuoi dubbi.


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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da Cobber il Mer 28 Gen 2015, 09:41

    vero ho sbagliato un conto:

    scala: 200
    velocità vera : 28 nodi
    1 nodo = 1,852 km/h
    28 nodi= 1,852x28 = 51,856km/h
    velocità vera in km/h= 51,856
    velocità in scala= 51,856/√200= 3.6km/h
    velocità in scala in m/s=3.6/3.6=1.01 m/s

    avevo erroneamente moptiplicato x 3,6 anzichè dividere

    vorrei allegare il file xls per chi vuole evitare di fare i calcoli ma leggo dimensione massima di file 0 Mb.....Mah
    saluti
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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da cantierimodellinavali il Mer 28 Gen 2015, 10:21

    Maurizio,

    mi sembra che ci sia qualche errore in giro,
    esaminiamo:

    v = 10/√200 = 10/14,14 = 0,71 nodi = 0,71 x 1,9 = 1,35Kmh
    v = 28/√200 = 28/14,14 = 1,98 nodi = 1,98 x 1,9 = 3.76Kmh

    ora per calcolare in mt/s occorre convertire i km in metri e le ore in secondi quindi:

    1350/3600 = 0,375m/s
    3760/3600 = 1.04m/s

    (nb i risultati sono arrotondati)

    per quanto riguarda la scelta dell'elica e del motore la domanda è troppo vaga,
    occorre sapere che tipo di nave è, quindi usa una o più eliche tripala, quadripala ... sette pale,
    il peso.
    Hai parlato di come settare il regolatore, già ne hai uno? di cosa si tratta?


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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da Cobber il Mer 28 Gen 2015, 11:31

    si credo che dipenda dall'arrotondamento
    il miglio che ho usato è pari a 1,852 se lo arrotondo a1,9 tutto torna
    ora la nave è il Pola in scala 1:200 due eliche quadripale sul disegno originale

    il peso: allora la nave pesava:13.531t (standard) dunque dovrebbe pesare in scala: 13531000/(200*200*200)= 1,691375~1.7kg
    giusto?
    è il mio primo modello.....quindi ho tutto da imparare

    grazie
    maurizio


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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da cantierimodellinavali il Mer 28 Gen 2015, 12:46

    Maurizio,

    che diametro hanno le eliche?
    il regolatore lo hai già oppure no?


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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da Cobber il Mer 28 Gen 2015, 13:27

    non ho nulla quindi ogni suggerimento è buono
    ho solo i disegni presi da Profile Morskie Italian heavy cruiser POLA (1941)
    se poi qualcuno conosce dove comperare un modello del Pola da completare o modificare per RC
    ne sarei felice..... ho pure il Zara formato "Card Model" che può aiutarmi a creare lo scafo
    Insomma mi sto imbarcando in un bel progetto
    saluti
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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da cantierimodellinavali il Mer 28 Gen 2015, 14:02

    Maurizio,

    allora ti devi acquistare questo ed aprire un topic dedicato nella sezione "Navi e Velieri Work in Progress"


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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da Cobber il Mer 28 Gen 2015, 14:41

    ok farò grazie

    comnque eliche originali ho trovato sono tripale e misuravano 4,65mt  pari a 23,25mm
    per tornare al topic .....della velocità si possono montare eliche di 25mm......
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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da Cobber il Gio 29 Gen 2015, 09:22

    se dovessi montare eliche da 25mm e supponendo che il passo sia di ~ 25mm
    avrei :

    m/s equivalenti a 28 nodi=1.04m/s
    mm/s=1042
    passo elica=25mm
    n.giri mot/s=41.66666667/s
    giri mot/m =2500 min
    si dovrà trovare un regolatore di velocità che abbia questa indicazione credo

    se al passo teorico di 25mm si deve togliere qualcosa a causa del peso equivalente pari a 1.7kg
    non l'ho calcolato
    saluti

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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da renzo428 il Gio 02 Apr 2015, 15:39

    Ciao a tutti,
    mi permetto di intervenire su questo tema perche' a suo tempo mi aveva affascinato e impegnato non poco.
    Ho messo in acqua solo sei modelli quindi non sono un esperto, tuttavia un po' di dubbi me li ero tolti e spero siano di aiuto a qualcuno.
    Le argomentazioni di Marco sulla velocita' in scala e la relativa formula sono corrette e tengono conto della accelerazione di gravita' che non possiamo modificare.
    Infatti avere un modello cento volte piu' piccolo non vuol dire cento volte piu' lento ma solo dieci volte.

    Il calcolo della velocita' che un'elica puo' imprimere al modello e' pero' ben piu' complicata e non tiene conto solo del diametro, del passo e della potenza del motore ma anche dell'attrito di questo nel fluido che e' funzione anche della forma del modello (della parte immersa).
    Il coefficiente dato dalla forma si ottiene per via sperimentale per cui potrei calcolare la velocita' finale del modello solo dopo averla misurata. Il calcolo sarebbe quindi di poca utilita'.

    Con i miei primi modelli provai ad essere il piu' possibile fedele alla realta'.
    Faccio un esempio:

    L'incrociatore Libia 1912
    Scala 1:50
    peso circa 30 Kg
    lunghezza 2.1 m



    Avevo montato eliche a quattro pale da 70 mm e due motori con riduttore 3:1 ed  per avere esattamente gli stessi giri/elica al minuto della nave vera (con la solita riduzione di scala del tempo che vale circa 7).
    Il risultato fu che la nave si muoveva appena. Tolsi i riduttori e la nave divento' governabile, almeno nelle acque tranquille del laghetto.
    Naturalmente le eliche ruotavano ad una velocita' tale che quelle vere avrebbero cavitato ma nella riduzione in scala questo non capitava.

    Ancora: il mio primo piccolo peschereccio, il Susanna, con un motore probabilmente sovradimensionato (era il mio primo modello), ma con un'elica di dimensioni corrette, a piena velocita' in mare alzava una bella onda prodiera quasi da motoscafo e a mezza velocita' si muoveva a velocita' quasi realistica. Su questo montai il riduttore 3:1.

    Peschereccio Susanna
    scala 1:30



    Tutto questo per dire che con il calcolo possiamo avvicinarci alla configurazione vicina ma l'ultima parola la dira' il modello in acqua. Da quelle esperienze imparai ad essere piu' elastico possibile nel montare l'apparato motore cioe' in fase di costruzione lasciavo sempre libera la possibilita' di montare un riduttore, un motore piu' potente, una batteria in piu' o in meno.
    Oggi le cose sono un po' diverse per quanto riguarda sia i motori che le batterie ma le considerazioni sulle eliche, sui giri elica e sulle forme degli scafi, rimangono le stesse.

    un caro saluto, renzo.
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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da Cobber il Dom 05 Apr 2015, 16:49

    L'incrociatore Libia 1912
    Scala 1:50
    peso circa 30 Kg
    lunghezza 2.1 m

    premetto che sono solo un teorico del modelismo (sto aspettando che mi arrivi la corvetta 1/72 classe flower...spero fra pochi giorni di averla e così cominciare l'avventura della mia prima costruzione)

    per tornare al Libia

    secondo il formulame teorico il peso corrisponde infatti secondo formula per 3800 ton si avrebbe 30.4 kg
    per la velocità di 23 kt si avrebbe una velocità in scala di 1,72 ms
    ora devo calcolare che motore in base al passo dell'elica .....per un'elica di 70mm...
    a domani

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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da renzo428 il Lun 06 Apr 2015, 09:53

    Ciao,
    sul passo dell'elica non so risponderti, le eliche le costruii io in rame e ottone su disegno originale ma sono passati vent'anni e i dettagli non li ricordo più. Il modellone è in soffitta a casa dei miei genitori insime agli altri, ormai sepolti, dopo tutti questi anni, da un muro di scatoloni.

    Tieni conto comunque che se le eliche spostano acqua alla velocità di 1 m/s, il modello non viaggerà ad 1 m/s ma molto più lentamente.
    I conti che stai facendo sono sicuramente utili per orientarsi ma il metodo più sicuro è montare il motore nello scafo e fare delle prove.
    Un motore elettrico può tranquillamente fare 10000 rpm a vuoto ma gia attaccandoli agli assi motori, a causa degli attriti, i giri potrebbero scendere ad 1/2 o 1/4 a seconda della potenza del motore.
    Nel caso della corvetta, io ti consiglierei di adottare comunque due motori, uno per elica, e calcolare una velocità massima leggermente superiore a quella poi effettiva. Tanto a ridurre la velocità sei sempre in tempo, mentre per aumentarla devi per forza comprare un motore più potente.

    Infine, per esperienza, l'azione del vento e delle onde che generalmente non prendiamo in considerazione (almeno io non ci pensavo), la presenza di vegetazione appena sotto la superficie, la presenza di corrente, possono rendere difficoltoso l'avanzamento del modello con i relativi problemi legati al recupero. Quindi: meglio un po' più veloce che un po' più lento. Sta a noi poi agire correttamente sulla leva della radio.

    un caro saluto, renzo.
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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da cantierimodellinavali il Lun 06 Apr 2015, 10:44

    renzo428, Cobber,

    m'introduco dicendo che mi fa piacere che l'argomento sia d'interesse

    ... per cui potrei calcolare la velocita' finale del modello solo dopo averla misurata. Il calcolo sarebbe quindi di poca utilita'...

    infatti il calcolo serve per sapere a quale velocità dovrà navigare il modello, poi come ci si arriva è un'altro discorso o meglio un'altro argomento.
    Sarebbe utile, per chiudere il cerchio, fare un'altro articolo per spiegare per l'appunto, cosa fare per raggiungere tale obiettivo ...  


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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da renzo428 il Lun 06 Apr 2015, 14:48

    Ciao a tutti,
    Marco rileggendo le mie righe credo che mi sia espresso male, il calcolo della velocità del modello è utile!
    Quello che intendevo è che nel cercare di riprodurre al meglio le caratteristiche del moto della nave vera, io avevo riprodotto in scala anche il numero dei giri delle eliche e questo non è sempre corretto.
    In particolare per un caccia della classe "soldati", che però ho solo messo in vasca, la velocità delle eliche a piena velocità (quasi 40 nodi!) era al limite della cavitazione. Al solito per il mio modello avrebbero dovuto ruotare 7 volte più veloce (7 è la radice di 50 che è la scala del modello).
    La velocità delle estremità dell'elica vera era ben maggiore di quella del mio modello e l'elica naturalmente non cavitava. Tuttavia il modello non riusciva a raggiungere la velocità di 40 nodi (in scala!) ma solo 30 circa, era comunque una velocità di tutto rispetto ma era la massima che riuscivo ad ottenere.
    Per arrivare al dimensionamento del motore e dell'elica avevo seguito tutta la teoria compreso il teorema di Froude (mi pare, vado a memoria) e prove sempre in vasca con le eliche che avevo costruito appositamente sempre in ottone e rame. Le prove erano per controllare il bilanciamento delle eliche ma avevo provato a misurare anche la forza di trazione.
    Al termine di tutte le prove vidi che i calcoli che avevo fatto e che ben si adattavano ai casi reali con le dovute approssimazioni, nei modelli diventavano sempre meno affidabili via via che aumentavo la scala. Almeno questo è quello che allora avevo concluso ma ripeto che ho messo solo sei modelli in acqua, tutti diversi tra loro e ormai oltre vent'anni fa.

    un caro saluto, renzo.
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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da cantierimodellinavali il Mar 07 Apr 2015, 09:20

    renzo,

    ... avevo riprodotto in scala anche il numero dei giri delle eliche e questo non è sempre corretto ...

    vero, ci sono di mezzo altri fattori come potenze e passi

    ... avevo costruito appositamente sempre in ottone e rame ...

    quali elementi dell'elica facevi in ottone e quali in rame?

    noto con piacere che ti sei fatto, prima di procedere, un grosso lavoro matematico


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    Re: La velocità in scala dei modelli

    Messaggio Da renzo428 il Mar 07 Apr 2015, 16:15

    Ciao Marco,
    delle eliche facevo la parte centrale in ottone che tornivo per ottenere la parte filettata dove mettere l'asse e la parte ogivale dietro. Le pale erano in rame semplicemente perche' ne avevo una striscia di circa 1 mm di spessore e con un paio di pinze le piegavo con facilita'.



    un caro saluto, renzo.

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    Re: La velocità in scala dei modelli

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