Cavitazione e Effetto Evolutivo

Nell’articolo che abbiamo pubblicato lo scorso mese abbiamo descritto l’elica, uno degli elementi fondamentali di ogni barca a motore. Abbiamo descritto le parti principali di questo organo di propulsione e ne abbiamo visto, in breve, il funzionamento. Vediamo ora due effetti nocivi che spesso si verificano nell’elica e che, per quanto possibile, è bene evitare; questi sono la ventilazione e la cavitazione.

La ventilazione - La ventilazione è quel fenomeno che si verifica quando l’aria o i gas di scarico vengono aspirati dalle pale dell’elica. In questo caso la quantità d’acqua che investe l’elica viene ridotta e l’elica va in fuori giri, perdendo una buona capacità di spinta e provocando una pericolosa cavitazione, che riduce ulteriormente il carico dell’elica fino ad annullare totalmente la spinta in avanti. Questa condizione perdura fino a che l’elica non viene sufficientemente rallentata per consentire alle bolle d’aria di lasciare l’elica e salire in superficie. È un fenomeno frequente nelle virate, quando si tenta di partire in planata subito dopo una virata o con un motore “trimmato” troppo in fuori. I motori fuoribordo, così come i gruppi poppieri, hanno fusa, con scatola degli ingranaggi, una piastra anticavitazione, posta esattamente sopra l’elica. Questa piastra ha il compito di eliminare o almeno ridurre la probabilità che l’aria venga aspirata dalle punte delle pale dell’elica. Per parlare del fenomeno della cavitazione cominciamo col ricordare che l’acqua può entrare in ebollizione anche a temperature inferiori a 100 C°, qualora la pressione sia sufficientemente bassa. Se un solido si muove attraverso l’acqua a velocità crescente, la pressione che si manifesta nella parte posteriore del solido subisce una diminuzione; a seconda della temperatura dell’acqua, se la pressione raggiunge un valore sufficientemente basso, l’acqua comincia a bollire. Su un’elica questo fenomeno si verifica soprattutto sul bordo d’attacco e diminuisce fino a scomparire quando, con il diminuire della velocità, la pressione riprende ad aumentare. Le bolle d’aria generate sul bordo d’attacco si spostano nella direzione della corrente, verso la zona con maggior pressione; qui cessa la bollitura e le bolle scompaiono (vale a dire che si condensano in liquido). Questo fenomeno di condensazione libera una certa energia che provoca erosione sulle pale formando la “bruciatura da cavitazione”. Ciò che può provocare l’inizio della diminuzione della pressione che origina la cavitazione, è da ricercare soprattutto nella geometria dell’elica (bordo d’attacco danneggiato, una “coppa” eccessiva, angoli squadrati del bordo d’attacco, sporcizia delle pale).

Effetto evolutivo - In conclusione vorrei dare qualche suggerimento sull’effetto evolutivo dell’elica, che è quello di trascinare la poppa verso il suo senso di rotazione; così un’elica destrorsa, nella marcia avanti, trascinerà la poppa sulla destra, provocando un’accostata della prua verso sinistra, mentre un’elica sinistrorsa si comporterà in modo esattamente opposto, trascinando la poppa verso sinistra e causando una accostata della prua a dritta. I fenomeni si manifestano anche in marcia indietro, ma con minore intensità. Per tale motivo sulle imbarcazioni dotate di due eliche, il senso della loro rotazione è contrario, ponendo, generalmente, l’elica destrorsa a dritta e l’elica sinistrorsa a sinistra (si dice che le due eliche “ruotano in fuori”). Su scafi che hanno il motore entrobordo, l’elica è sistemata davanti al timone. In questo caso la corrente respinta dall’elica, investe la superficie del timone e, se questo si è data una certa angolazione, si ottiene un effetto evolutivo anche a scafo fermo. L’effetto evolutivo dell’elica è vantaggiosamente impiegato nelle manovre di attracco alla banchina e nelle evoluzioni in acque ristrette. Così, se si dispone di un’elica destrorsa, converrà attraccare alla banchina presentando il lato sinistro, procedendo a bassa velocità e formando un certo angolo rispetto alla banchina; in questo modo, quando si metterà l’elica indietro per arrestare il moto dell’imbarcazione, la sua rotazione trascinerà la poppa a sinistra, raddrizzando l’imbarcazione e spegnendo l’abbrivo. Anche l’evoluzione in acque ristrette è notevolmente agevolato dall’effetto evolutivo dell’elica; con elica destrorsa si dovrà effettuare l’evoluzione accostando sulla dritta. Sarà sufficiente mantenere il timone inclinato a dritta e innestare alternativamente la marcia avanti e la marcia indietro. L’effetto evolutivo dell’elica combinato con quello del timone vi permetterà di ruotare praticamente sul posto.