S.S.S.

17.07.2015 16:29

            

 

Ovvero:  semplicemente single skin,   sembra ieri…. ma doverosamente torniamo agli anni 70 quando la N.A.S.A. iniziò ad archiviare decine e decine di brevetti riguardanti la costruzione e la realizzazione di paracadute utilizzabili per far rientrare dolcemente sul nostro pianeta le navicelle spaziali, da questo immenso bagaglio di studi nacque una vela da trazione “NPW” comunemente chiamata “Nasa”, apprezzata per svariati anni da chi allora praticava trazione a vela.

 

Il principio costruttivo era semplice, pochi ferzi, gestiti da cordini che opportunamente creavano un profilo alare. Ricordo la sua incontenibile potenza, i suoi colassi a bordo finestra e le mille e complesse possibilità di regolazione delle briglie.

In seguito, questa vela, non avendo grandi qualità nel risalire il vento, è stata abbandonata a favore dei profili alari completi, i quali nel tempo hanno goduto di molte attenzioni da parte dei costruttori, rimane a certezza che il “Nasa” era ed è un’ala con una grandissima portanza.

 

Da poco tempo nel panorama “aquilonistico” mondiale è apparso un nuovo pilota, un profilo alare costituito con solo l’estradosso, quello che seguirà sarà uno mio sviluppo di questa vela ricordando i remoti brevetti N.A.S.A., sfruttando le possibilità che la tecnologia offre oggi nella rete Web e mettendoci del mio, avendo a bagaglio qualche esperienza in merito.

 

 

                      

Questa vela prodotta e distribuita dal mercato asiatico è molto interessante, è di ridotta superficie velica, ha una generosa quantità di chiglie e il suo sviluppo costruttivo è semplice ed efficace.

Non è una vela elegantissima da guardare ricorda come già accennato l’avventura del Nasa, essendo un aquilone statico, porta con sé la grande portanza del fratello pilotabile, (possiamo empiricamente considerare che questo tipo di vele producono due volte e mezzo la portanza di una vela a centine completa con pari superficie).

Non è un’ala leggera, anche se, mancando l’intradosso si è portati a pensare ciò, è provvista di molte “chiglie-profilo” con altrettante briglie, per consentirne la dovuta rigidità strutturale, pareggiando quindi sul piatto della bilancia il confronto con un profilo alare completo.

Generalmente ad un profilo alare gli si da struttura ponendo le briglie ogni due o tre centine, nello specifico, in un single skin siamo doverosamente  costretti a supportare molto generosamente l’ala. 

La costruzione di una vela con queste caratteristiche, ci obbliga utilizzare un software di modellazione 3D, tra i vari “open source free” presenti in rete io ho preferito quello indicato nel link sottostante.

Da qualche anno si eseguono dei profili “single skin” per ali da parapendio e trazione, sia in ambito commerciale che privato, la progettazione della nostra vela sarà derivata da una vela ellittica direzionabile .

 

 

https://sourceforge.net/projects/singleskin/  

Download: SingleSkin_0.2.2_ENG.zip (800 kb) 

 

Due appunti sul software:

Questo programma è disponibile in lingua inglese o russa, si apre a finestre e possiede una pagina in cui si può far girare la vela virtualmente in 3D, nella medesima pagina possiamo stampare tutti i dati di riferimento della vela.

La prima pagina del software gestisce tutti i parametri, è di facile intuizione e vedendo immediatamente in 3D lo sviluppo dell’ala, capiamo se stiamo estremizzando troppo i concetti.

 

L’ultima pagina ci dona la possibilità di stampare le dime del progetto anche in pagine A 4, cosa per noi vantaggiosa.

Questo programma nasce, come scritto, per la costruzione di vele direzionabili, sarà quindi inevitabile da parte nostra un adeguamento da ciò che il programma è in grado di sviluppare (è forse la parte più delicata, dove fondendo le nostre volontà, nel progetto di base, rischiamo di fallire sottovalutando qualche incongruenza).

         

 

 

Il punto d’origine di questo progetto è quindi un mix tra ciò che da poco s’inizia a intravedere nel mercato asiatico cui Peter Lynn e John Tann hanno infilato i loro studi, una rilettura dello storico N.A.S.A. e la volontà di perseguire una strada personale.

Essendo una vela nata da poco, non possiede uno storico cui attingere informazioni e dritte per evitare i guai della sperimentazione, sarà solo prova dopo prova, che si riuscirà carpirne i segreti, le sorprese e i limiti di quest’oggetto.

                                 

Quello che segue quindi è il percorso con mie considerazioni su un progetto tutto nuovo, sicuramente non privo di strade alternative.

 

Flat area 3.99m2

AR 1.5

Wingspan 2.44m.

Projected area 3.43m2

Projected AR 1.25

Prjected wingspan 2.07

Num. of cells 9

Root chord 1.77 cm.

Wingtips chord 1.02 cm.

Centre of pressure 31% on mean chord is egual 35.04% on center chord

Anchor points pos. % chord    8.93,  30,   50,   99,

 

Il naso della vela l’ho preferito generoso, ampio…. la resistenza aereodinamica della vela non mi preoccupa, anzi la ritengo un vantaggio, meglio se la vela perde qualche grado di verticalità in cielo……. un angolo d’incidenza al vento maggiore rende una maggiore portanza (anche se onestamente sin dai primi test la vela saliva veloce in cielo, tant’è che il settaggio delle chiglie laterali l’ho ripreso più volte per dar freno all’impeto dell’ala).

Nonostante la generosa quantità di profili che danno struttura al bordo della leading edge, ho rinforzato lo stesso con Dacron leggero la curvatura iniziale (nelle ali commercializzate e sorelle di questa mia prima, ho notato la frequente perdita di forma del naso della vela) ho preferito io, aggiungere rigidità utilizzando quindi del Dacron, il risultato è apprezzabile, unica considerazione negativa riguarda l’aumento di peso nel naso e conseguentemente anche quello complessivo della vela.

Volendo, in antitesi, potremo ragionare nel seguente modo, se il naso della vela ha la tendenza a collassare quando la vela inizia a stallare, prossima allo Zenith, la maggior resistenza aereodinamica dovuta alla deformazione del naso  potrebbe essere vantaggiosa,se perdendo forma la vela riuscisse a cadere nella pancia del vento, riprendendo in seguito il corretto assetto di volo, potremmo esserne grati di tale teoria, ma non è così semplice.

Dobbiamo considerare doverosamente che abbiamo un profilo alare  efficiente, il quale difficilmente riuscirà a controllare i suoi sbandamenti, diventerà facilmente vittima della sua efficienza, meglio quindi lavorare sul mantenimento del giusto angolo d’incidenza al vento agendo su terze parti, meglio essere supportati da una vela con una buona rigidità strutturale quindi naso compreso.  

Le chiglie-profili, sono state da me preferite di forma triangolare, diverse ragioni mi hanno portato a questa soluzione…. per economizzare tessuto…. per semplificare l’insieme…. e non ultimo vantaggio, poter variare il camber del profilo (per quanto concesso) agendo singolarmente sui singoli triangoli) certamente facendo questo si perde pulizia estetica all’ala, è una via di fuga estrema, qualora come ultima soluzione dovrei operare in questa direzione.

Le chiglie (triangoli) le ho eseguite traendole dal profilo dato dal programma, al posto di un unico ferzo ho previsto dei distinti triangoli, mantenendo con molta attenzione la posizione dei punti di briglia.

 I triangoli (chiglie) portano cuciti all’interno della loro bordatura dei cordini che al vertice dell’angolo basso mediante asole costituiranno gli attacchi di briglia, è una mia scelta, si può operare in modi alternativi, dipende dalle personali abitudini costruttive (ho notato che la presenza dei cordini dona inestensibilità ai bordi dei triangoli, possono comparire sull’estradosso delle piegoline proprio in corrispondenza a dove i cordini raggiungono l’estradosso, se il materiale che verrà utilizzato per la costruzione delle chiglie è cedevole forse i cordini non saranno la scelta migliore, meglio una deformazione lineare e costante piuttosto che ritrovarsela a zone sull’estradosso).

Anche la trailing edge e leading edge portano all’interno della loro bordatura un cavetto di rinforzo, la sua ragione d’essere è a prevenzione delle deformazioni dell’ala in volo (questo rinforzo lo ritengo una scelta costruttiva valida e doverosa).


La leading edge viene bordate ferzo per ferzo quindi fettuccia o cordino annesso sarà conseguente, la trailing edge conviene bordarla a fine unione dei ferzi la bordatura unirà idealmente i due attacchi di briglia posteriori delle ali, la fettuccia o cordino potrà essere un pezzo unico.

 

Nel creare i ferzi dell’estradosso per abitudine tengo i lati della trailing edge più lunghi di 10 cm. circa, a volte nell'unire i ferzi perdiamo alcuni cm. sulle cuciture lunghe dovute a differenze di trasporto della macchina, anche se così non dovrebbe essere, meglio rifilare del tessuto in eccesso che rifare il lavoro.

 

 

 

Questa vela rappresenta una prima teoria, non mi sento ancora in grado di pubblicare un progetto definitivo nel sito. 

 

 

Va doverosamente considerata la strada che ancora va percorsa, partendo ora da questa prima esperienza ho in positivo:

 

    Una buona rigidità strutturale, un’ottima efficienza in termini di portanza, un ripido angolo di volo e la scelta delle chiglie a triangolo è ottimale.

 

Le cose che non mi sono piaciute sono:

 

         il rapporto larghezza profondità dell’ala, se da un lato godevo di molta portanza dall’altro era devastante quando questa perdeva la pancia del vento portandosi per efficienza propria a bordo finestra aumentando nel contempo velocità e potenza non credo che una coda possa in tali occasioni frenare tanto istinto, va quindi variato l’aspect-ratio.

 

         La Leading-edge si può rastremarla sin dal pannello centrale dando un aspetto più cuneiforme all’ala in tal modo quando la stessa gira di lato per uno sbandamento o un cambio di direzione del vento lei riesce a riportarsi in assetto trovandosi con una pressione laterale in grado di farla ruotare sul suo asse, per ora non posso considerare questa prima capace di volare nei rifiuti e turbolenze di vento di altri aquiloni.

 

         Le due ali laterali sono supportate con due soli cordini, nella parte anteriore possono dimorare due attacchi di briglia vicini anziché uno, migliorando da un lato l'aspetto estetico e limitando ulteriormente la fuga del flusso d’aria lateralmente, il secondo attacco di briglia, quello posteriore, portava con il corretto settaggio del suo cordino ad una chiusura eccessiva della vela, compromettendo la volontà di avere in cielo per quanto possibile un triangolo con l’angolo acuto fronte vento, risultando di fatto quasi l’opposto rendendo ancora più difficile avere una buona stabilità da parte dell’ala.

       

 

Il secondo progetto analizzando queste considerazioni porterà sviluppo a esperienza fatta, se nel contempo qualche d’uno vorrà proporre il proprio punto di vista, sarei onorato di percorrere la strada in compagnia.

 

        

  Work in progress…

            

   

 

S.S.S. 2.0

( 05/09/2015)

 Questa seconda vela porta a rimedio ciò che la prima  aveva evidenziato in negativo.

Ho volutamente azzardato qualche soluzione radicale, cercando di capire se qualche divagazione poteva adeguarsi a un progetto futuro e definitivo.

Le considerazioni di questa seconda vela devo quindi eseguirle valutando singolarmente i vari cambiamenti eseguiti, tutto ciò che riguarda lo sviluppo delle prima vela avrà un suo percorso migliorativo, la serie di soluzioni alternative e azzardate dovranno essere analizzate con un’ottica  critica rispetto al proseguo dello sviluppo del progetto finale, queste soluzioni sono solo frutto di una volontà  sperimentale, costituiranno solo fieno aggiuntivo in cascina per i progetti futuri.

                                                                                  

La prima vela esteticamente aveva un buon profilo, nulla da eccepire per quanto riguardava la bontà della sua forma, tuttavia avendo una abbondante quantità di profili e rinforzi (i triangoli-chiglie a esempio erano creati con ripstop da 48 gr. metro quadro) il suo peso complessivo non le permetteva di galleggiare con pochi nodi di vento, nella 2.0 ho diminuito le centine e tolto i rinforzi in “dacron” dai nasi…. è migliorata nel peso complessivo, quindi capace di restare in volo con minor vento, tuttavia il mantenimento di forma risulta più delicato l’ala quindi va tenuta più cabrata per dar modo al flusso che la investe nella parte inferiore di poter girare con un buon volume d’aria, inducendo a mantenere il naso gonfio, il nuovo assetto non riduce di troppo l’angolo ripido di volo, quindi si può pensare di mantenere questa quantità di centine per data superficie di 4 m. quadri con "AR 1.2" (ritengo tuttavia di porre come misura limite, tra centina e centina, una distanza max. di 30 cm.).

Per quanto riguarda attacchi di briglia e chiglie eseguite a forma triangolare in un unico pezzo ho scovato la soluzione di un altro costruttore, interessante per semplicità e efficacia.  

                                  

Nella prima vela le centine erano composte da naso e tre chiglie triangolari, stesso principio della 2.0 tranne le due ultime centine laterali quelle a ridosso delle ali cui ho rimosso l’ultima chiglia (parte, bordo d’uscita dell’aria) nella prima vela queste due chiglie avevano la tendenza a sventolare disturbando la loro voluta  funzione, nella 2.0 non le ho quindi eseguite però complici le ali portate molto in avanti in modo sperimentale, mi sono ritrovato a non avere la capacità di cambiare il camber dell’ala ai suoi lati (sono stati eseguiti, a rimedio in via sperimentale, due attacchi briglia sempre sul bordo d’uscita aria delle ali, utilizzando in seguito due briglie, variando la loro lunghezza riuscivo a cambiare la forma dell’ala, così facendo mi ritrovavo però ad avere di fatto due aerofreni, una soluzione di questo tipo porta troppa sensibilità direzionale alla vela, il prossimo sviluppo porterà la chiglie anche in questa zona cercherò a soluzione dello sbatacchiare di questi due triangoli-chiglia di migliorare la curvatura della vela.

La prima vela aveva la tendenza per efficienza propria ad accelerare sotto raffica e non riusciva in nessun modo a riprendersi da uno sbandamento laterale, (la capacità di riprendere assetto dopo uno sbandamento è l’unica qualità da perseguire ossessivamente, fa la differenza tra una vela mediocre e un gioiello) per ovviare a ciò ho cambiato il rapporto larghezza-profondità (AR) rendendo la vela più stabile, ho ridotto il camber delle centine riducendo l’efficienza della vela e nel contempo limitando le accelerazioni non desiderate al variare della forza del vento, quanto eseguito nella 2.0 riesce a soddisfare quanto sperato (rifletterò a lungo circa l’eventualità di osare ancora,AR 1.1 ”).

Nella prima vela la terza e quarta serie di briglie primarie (le chiglie interessate erano le ultime due del bordo d’uscita aria) erano unite a bilanciere mediante una briglia secondaria, questa è una soluzione fornita dal software, unica mia premura migliorativa era stata quella  di allungare le primarie che formavano il bilanciere, ciò nonostante i triangoli-chiglia interessati risultavano non dignitosamente tesi, sbatacchiando talvolta al vento, vanificando così la loro funzione,( le uniche chiglie imperturbate con questa configurazione erano quelle dietro i nasi) la seconda vela porta quindi tutte le briglie primarie indipendenti, le chiglie risultano in ordine, le briglie primarie sono raccolte in un unico punto, vi è un solo cordino  (briglia secondaria) che raccoglie le briglie primarie della quarta serie di chiglie del bordo d’uscita aria, variando la lunghezza di questo cordino possiamo rapidamente, nei suoi limiti, cambiare angolo d’incidenza al vento e camber con semplici micro-settaggi sul campo.

Inizialmente le briglie primarie  unite per file parallele fronte vento, erano poi raccolte da cordini secondari, questi avevano come unica funzione il registro dell’angolo d’incidenza al vento, trovato questo, nella seconda vela ho adeguato le briglie a misura, lo sviluppo futuro porterà necessariamente briglie primarie più lunghe eliminando le briglie secondarie dei primi tre ordini di briglia fronte vento.

Le uniche briglie primarie raccolte con da una briglia secondaria saranno quelle che supportano le chiglie vicine al bordo d’uscita dell’aria come già scritto.

Come accennato le ali laterali sono state azzardate più corte e avanzate nella 2.0 torneranno come nella prima vela eseguita.

 Nella prima vela, le ali, nella parte anteriore portavano una sola briglia primaria, nella 2.0 ne ho posizionate due, la prima posta tra estradosso e centina, ove vi è la cucitura, come da software, la seconda verso il bordo d’uscita dell’aria a 25 cm. dalla prima ho creato anche una cucitura andando a rifilare circa due cm. di tessuto, l’insieme è volto a limitare la fuoriuscita dell’aria lateralmente dalla vela, con due cordini si riesce a dirigere meglio il flusso dell’aria che scorre sotto l’ala verso il bordo d’uscita, tenendo il più possibile l’aria parallela alla vela.

 La prossima vela porterà quindi 2 briglie anteriori e una briglia posteriore per ogni ala (la briglia posteriore dell’ala sarà eseguita capace di modifica veloce della sua lunghezza sul campo, la variazione di lunghezza di questa unica briglia consente di correggere gli sbandamenti della vela dovuti a errori di simmetria durante la costruzione della vela).   

La seconda vela è stata cucita volutamente con tessuti in sovrapposizione senza nessun ausilio per correggere la differenza di trasporto del tessuto stesso, ho forzato la costruzione in questo modo in quanto dovendo eseguire le cuciture estradossi- profili con lunghezze maggiori di 2 metri volevo constatare di quanto sarei andato fuori simmetria a lavoro ultimato.

Le vele similari ora commercializzate vengono cucite, partendo dalle ali laterali, eseguendo due distinte metà, l’ultima cucitura diviene di fatto quella centrale (spesso l’unione delle due metà viene fatta in mezzo al profilo superiore, il ferzo centrale superiore si può notare è spesso composto a sua volta da due metà uguali).

Per abitudine io tengo nella costruzione dei profili alari sempre una certa abbondanza di tessuto dalla parte del bordo d’uscita dell’aria rifilando a lavoro ultimato l’eccessiva quantità di tessuto, ma nello specifico di questa vela avendo i ferzi superiori molto elaborati dal software, pur costruendo con attenzione si rischia di ritrovarsi alla fine del cucito con un’ala svergolata da un lato, limitando la qualità voluta, imperativo qualsiasi sia il principio costruttivo di cucitura l’aiuto di biadesivo colla o graffe, secondo abitudine personale.

Ottimale è la scelta di costruire la vela in due metà distinte, ma se la nostra scelta costruttiva è quella di non voler tessuto sotto il braccio macchina, costruendo quindi tutta la vela da sinistra verso destra con le chiglie tenute per ultime in appoggio sul piano macchina avere tutti ferzi ben trattenuti in posizione durante il lavoro di cucito è una considerazione di cui tenerne conto (il software da la possibilità di creare dei punti di controllo d’unione ferzi, se riportati con un lapis sui tessuti possiamo trarne doveroso vantaggio).

 

Questi i dati della seconda vela:

 Flat area 3.99 m2

AR 1.2

Wingspan 2.19 m

Projected area 3.4 m2

Projected AR 0.98

Projected wingspan 1.83 ì

Angle at wingtip 130.58 deg

Average bridle angle 100.74 deg

Num of cells 7

Sell width 31.23 cm

Root chord 2.03 m

Wingtip chord 1.29 m

Bridles height 2.19 m

Angle at center -1.3 deg

Angle at wingtips 4.2 deg

Center of Pressure 25.1% on mean chord is equal 27.25% on center chord

Anchor points pos, % chord [8.93,35,70,99]

           
  

La prossima vela che verrà costruita probabilmente sarà quella definita e ne riporterò il suo progetto esaustivo nella pagina dedicata del sito…….

Work in progress.

 

S.S.S. 3.0

 

Ciò che segue era nei miei pensieri,  voler cedere tempo ed energia dando sviluppo ad un pilota con caratteristiche ottimali, realizzare quindi una vela con una buona  semplicità costruttiva, di facile trasporto e con generose doti di stabilità in volo, pensandola e volendola per un utilizzo nel più ampio “range” di vento possibile.

In pratica, “l’uovo di Colombo”, normalmente per pilota uso d’abitudine dei “duble-parasled” (trazione eccellente e ottima stabilità di volo, anche con venti sporchi e rafficati) l’inconveniente di queste vele è che si accompagnano ad un insieme di tubi che ne danno struttura, gli stessi che nella fase di trasporto diventano d’ingombro e fragilità aggiuntiva.

Possiedo dei centinati i quali non hanno in pregio un buon lift ma sicuramente il trasporto e la loro immediatezza d’uso ne danno valore pratico.

Da qui, pensando ad un “single-skin”, era interessante unire, qualità di trazione, praticità d’uso e di trasporto, il tutto accompagnato da una ridotta superfice della vela, idealmente questa idea rappresentava per me una ghiotta occasione per sviluppare qualcosa d’innovativo.

Appena apparsa sul mercato la teoria dei single-skin, risultava quindi ai miei occhi una geniale intuizione, però ora avendone sbattuto per mesi la testa, a modesto mio parere, traballa la bontà della sua efficacia ed efficienza.

Una scelta personale quindi, non nego che questa vela possa essere impiegata con soddisfazione da altri aquilonisti, ma non è il traguardo, che io, mi ero prefissato all’origine di questa avventura.

L’analisi da me prodotta dopo prove costruttive e di volo mi spinge ora a orientarmi in altre direzioni che descriverò a seguire, chiarisco prima, cosa mi frena nel proseguire la ricerca sul pilota single-skin.

Dopo averne portato ad estremizzare vari concetti costruttivi, il punto debole e cruciale rimane la sua instabilità al variare della forza del vento, ossia è una vela che sale con venti leggeri, produce un grande “lift”, ma al salire dei nodi di vento deve essere doverosamente depotenziata e tramite modifiche delle briglie si arriva a ristabilizzarla, perdendo però una consistente porzione di forza ascensionale, si può arrivare a perdere forma estetica pur di tenerla stabile in cielo.

Intuibile è, che una vela così efficiente, conserverà sempre ad una reazione inopportuna ad ogni variazione di stato, non riuscendo a sopportare a parità di settaggio, una diversa velocità del vento, una raffica o spinta laterale che sia, quando per porre a soluzione di questo inconveniente, vi è necessità di riprendere in mano le briglie o per limitare i danni di questi sbandamenti si deve ricorrere all’utilizzo di code, non posso dire che il progetto sia esente da vizi e mi soddisfi in pieno.

Sono ritornato così, doverosamente, a riconsiderare un prodotto diverso e il “double parasled” è ciò che nel tempo non ha mai disatteso le mie aspettative, ora sembra che i tempi siano maturi per eliminare le stecche che davano struttura alla vela, utilizzando le camere interne delle celle del parasled come centine portanti, in parte si perde “l’effetto Venturi” dovuto alla canalizzazione interna dell’aria.

 Il vantaggio reale è che andiamo a utilizzare le camere come vere e proprie centine dando e tenendo struttura alla vela, in brevissimo tempo possiamo metterla in volo e altrettanto rapidamente la possiamo riporre nella sua sacca, L’intero progetto e le sue caratteristiche costruttive sono riportate nella sua pagina dedicata del sito.  

Per il S.S.S.4.0 ci sarà tempo e sviluppo con volontà future.

 Ora l’immersione sarà a dedica del parasled modificato cui nome ottimistico “Tempozero”

 
 

Argomento: S.S.S.

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