Trasmissioni ad eliche di superficie

Trasmissioni ad eliche di superficie TS 85 Surface DriveTop System è un sistema di trasmissioni ad eliche di superficie ad assetto e direzione variabile.

Il sistema Top System Surface drive è adatto per imbarcazioni a motore plananti ad alte prestazioni con un range di prestazioni finora ineguagliato che va da 300 fino a 4000 hp.

Adatte anche ai maxi e mega yacht che vogliono ottenere performances elevate con costi e pesi contenuti. L’intero sistema di trasmissione Top System viene realizzato interamente in acciaio inox AISI 316 e si divide in tre componenti principali:

  • gruppo specchio
  • snodo
  • drive

Lo snodo Top System, cuore della trasmissione, è realizzato mediante un particolare sistema cardanico coperto da un brevetto internazionale, che oltre che a rendere possibile un maggiore angolo di trim ha la funzione di sopportare la torsione dell’intero apparato.

Nei sistemi principali concorrenti della Top System, che utilizzano un sistema di snodo sferico, questa funzione viene svolta dal cilindro trim. In questo caso, tutte la torsioni derivanti dal movimento dell’asse all’interno del drive e del relativo movimento dell’elica, si trasmettono sul sistema di snodo.

Tale fenomeno può generare rotture proprio allo snodo in virtù degli elevati valori di coppia che i motori, soprattutto i common rail, forniscono ai bassi regimi di rotazione.

Questa problematica è stata affrontata e risolta da Top System su imbarcazioni che installavano prodotti concorrenti e sulle quali si verificavano rotture dello snodo della trasmissione dopo pochi minuti di funzionamento a regime di crociera.

Top System ha provveduto, in tempi brevi e senza apportare modifiche sostanziali, a sostituire le trasmissioni esistenti con i propri gruppi custom made. Durante i test condotti e le misurazioni effettuate in navigazione in più punti dell’apparato propulsivo ed a vari regimi di funzionamento, si è potuta riscontrare la totale assenza di qualsiasi torsione sul drive e su qualsiasi altro componente della trasmissione.

Questo è un dato rilevante poiché rappresenta la dimostrazione pratica della vera innovazione apportata da Top System e dal suo sistema di snodo cardanico ad anello sinonimo di affidabilità.

Surface drive - Eliche di superficie Top SystemSempre nel corso dei numerosi test in mare, si è riscontrato un aumento delle prestazioni a parità di motorizzazione ed eliche, grazie ai minori attriti generati all’interno del drive e quindi ad un aumento del rendimento complessivo del sistema motore-asse-elica.

Altra importante peculiarità di Top System è quella di consentire un mantenimento del regime di planata a velocità inferiori rispetto ai sistemi concorrenti proprio grazie alla possibilità di avere maggior angolo di trim della trasmissione consentito dal sistema di snodo ed al sistema di controllo elettronico dell’assetto C.E.D., esclusivo Top System, che permette di ottimizzare assetto di flap e trasmissioni in base alla velocità ed alle condizioni di navigazione per ottenere sempre il massimo rendimento.

Questi importanti risultati hanno aperto la strada ad una fattiva collaborazione tra Top System e molti importanti cantieri del panorama nautico internazionale che nel corso degli anni hanno equipaggiato la loro produzione con trasmissioni Top System.

Surface driveDall’esperienza Top System, oltre che a curare lo sviluppo dei sistemi di propulsione per imbarcazioni di fascia medio-alta, ha accresciuto la sua già grande esperienza con il know-how derivante dalle applicazioni agonistiche e sviluppando una configurazione solo trimmabile del drive denominata TT che quindi consente di risparmiare peso mediante l’assenza dei cilindri della timoneria.

Al vertice della gamma Top System c’è la TS 150, sistema di trasmissione ad eliche di superficie più grande al mondo per motorizzazioni fino a 4000 Hp. Particolarità del sistema è la totale assenza di condotte idrauliche esterne dei cilindri trim e timoneria. Tutti i passaggi idraulici infatti passano all’interno dei cilindri giungendo direttamente all’interno dello scafo mediante passaggi stagni protetti da cuffie in gomma simili a quelle dello snodo principale.

Top System… mind the gap!

 

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6 commenti
  1. Marco
    Marco dice:

    Ho una barca pari al gommone da 7,5mt e con un V6 VolksWagen marine da 225 e un piede bravo 3 faccio 41 nodi perché cosa sprecare due motori con le eliche di superficie per fare stesse velocità?

    Un gommone con due motori da 165 dovrebbe fare almeno 50 nodi con le eliche di superficie se è vero che l’attrito è ridotto del 30%

    Rispondi
    • Top System Drive
      Top System Drive dice:

      Gentile Marco,

      grazie per aver visitato il nostro sito.

      Sono lieto di poter chiarirLe meglio alcuni aspetti tecnici che sicuramente aiuteranno a comprendere meglio la differenza di un’applicazione con eliche di superficie rispetto a quella con i piedi poppieri.

      Come prima cosa, vorrei chiarire che la resistenza di un’imbarcazione è la risultante di numerose componenti quali resistenza d’onda, resistenza delle appendici immerse, resistenza viscosa di pressione etc… e non è solo legata alla resistenza di attrito.

      La riduzione del 30% citata è la componente percentuale di riduzione della resistenza globale di attrito che si ottiene rispetto ad un sistema in linea d’assi utilizzando un sistema ad eliche di superficie dovuta all’indubbia riduzione delle appendici immerse sotto carena.

      Questo non vuol dire che matematicamente la potenza necessaria per spingere l’imbarcazione alla stessa velocità sia del 30% in meno e tantomeno che la velocità a parità di potenza sia il 30% in più.

      In queste valutazioni vanno considerati elementi quali assetto dell’imbarcazione, dislocamento, posizione del baricentro ma soprattutto rendimento complessivo della propulsione. E’ riduttivo ed errato considerare solo le dimensioni principali per effettuare confronti.

      Nel suo caso probabilmente la sua imbarcazione è più leggera del battello con cui ne confronta le prestazioni se non altro per l’aggiunta di peso dovuta al motore in più, ma ritorno a dire, bisognerebbe effettuare delle valutazioni più tecniche nel effettuare valutazioni sulle prestazioni tra mezzi differenti e sistemi di trasmissione differenti.

      Qualora volesse approfondire l’argomento può consultare questo link dove sicuramente troverà maggiori spiegazioni sul funzionamento dei sistemi di trasmissioni ad eliche di superficie, Le suggerisco delle letture interessanti:

      Eliche di superficie – eccellenti sconosciute
      Renato “Sonny” Levi: il migliore sfruttamento dell’energia
      La difesa delle eliche di superficie di Renato Sonny Levi

      Cordiali saluti.

      Top System

      Rispondi
  2. Roberto Pacecca
    Roberto Pacecca dice:

    Trovo molto interessante la maggiore efficienza consentita dalle eliche di superficie, l’interrogativo che mi pongo riguarda la manovrabilità della barca specie in retromarcia.

    I sistemi moderni, trimmabili e brandeggiabili hanno senz’altro ridotto il problema, ma di quanto?

    In sostanza la manovrabilità di una barca con eliche di superficie è paragonabile a quella di una barca dotata di altri sistemi propulsivi?

    Inoltre è sempre necessaria la doppia motorizzazione? avete mai sperimentato sistemi con eliche di superficie monomotore?

    Faccio un esempio per rendere l’idea:

    Un DC 9 elite base ha un sistema propulsivo costituito da due FTP da 280 cv e linea d’asse. Ha senso una dotazione alternativa costituita da un FTP da 570 cv dotata di elica di superficie?

    A conti fatti a fronte di una potenza leggermente superiore si otterrebbe un risparmio di peso di quasi il 50%. La manovrabilità sarebbe ancora accettabile?

    Grazie

    Rispondi
    • Francesco
      Francesco dice:

      Gent.mo Roberto,

      grazie per l’interessamento.

      La Sua domanda è molto interessante e merita una risposta che parta da un’analisi puntuale della tecnologia oggi disponibile e da alcune considerazioni tecniche.

      Come gli altri sistemi propulsivi anche le eliche di superficie possono essere installate in configurazione monomotorica con i medesimi effetti legati all’effetto evolutivo dell’elica (scostamento dalla linea di rotta ideale dovuto alla componente traversale di spinta dell’elica durante la sua rotazione) che nelle configurazioni bi-motoriche viene annullato dalla contro-rotazione delle eliche.

      Già “Sonny” Levi preferì per Arcidiavolo una configurazione monomotorica con step-drive al fine di ridurre ingombri, componenti e peso, e tra le applicazioni Top System ci sono degli esempi di configurazione monomotorica anche ad alte prestazioni.

      Per quanto riguarda la manovrabilità in retromarcia dei sistemi trimmabili essa dipende molto da due fattori fondamentali: l’angolo di trim negativo che si riesce ad ottenere con il drive ed il tipo di profilo delle pale dell’elica.

      Maggiore sarà l’immersione dell’elica ottenuta con il trim e maggiore essa si comporterà come quella di un normalissimo piede poppiero quindi ai fini della manovrabilità molto meglio di una linea d’assi.

      Il rendimento in termini di spinta a rotazione invertita dipende invece dal profilo delle pale dell’elica di cui attualmente ne esistono alcuni molto più evoluti rispetto alla classica pala “a sciabola”, tipica delle eliche hi-performance fatte per rendere solo in marcia avanti, le quali pur garantendo un’ottima performance velocistica danno la possibilità di ottenere buone caratteristiche di spinta in retromarcia.

      Il problema della retromarcia fu già nella seconda metà degli anni 70’ parzialmente risolto sui sistemi ad asse fisso con l’adozione della “mezzaluna” dopo il bordo di uscita delle pale delle eliche e dei “cappelli” sulle eliche ovvero i semi tunnel che direzionavano il flusso e mantenevano l’elica in pressione durante le manovre aumentando leggermente il rendimento a bassi giri.

      Con il trimmabile questo problema è stato risolto, con il trimmabile di seconda generazione di brevetto Top System, consente un maggior angolo di trim negativo, si ha la sensazione di governare la barca come se avesse dei normali piedi poppieri.

      In linea di principio direi che non ci sono controindicazioni nell’installazione di una sola elica di superficie ma personalmente, visto che parliamo di una barca di 9 metri circa quindi un natante di una certa importanza, manterrei la doppia motorizzazione per tre motivi principali: la maggiore rivendibilità del mezzo sul mercato, la maggior sicurezza in navigazione e la maggior stabilità di rotta per l’assenza dei suddetti effetti evolutivi dovuti ad una sola elica.

      Quello che invece mi permetto di consigliarLe caldamente è una diversa scelta dei propulsori da installare al fine di recuperare peso. Se non ho capito male in questo momento l’ipotesi prevede che la barca monti 2 FPT N67-280 che altro non sono che l’ottimo blocco 6.7 nato come NEF 450hp e poi detarato a 280hp il quale gira a 2800 rpm quindi fondamentalmente perfetto per applicazioni da lavoro, un po’ meno da diporto a causa proprio dello scarso rapporto peso/potenza.

      Tale blocco da qualche anno ha dato vita prima al N67-560 ed in seguito alla versione 570 hp che gira a 3000 rpm. Essendo quello del 28 hp e quello del 57 hp lo stesso blocco è chiaro che installandone uno solo ma di potenza doppia si ottiene un risparmio di peso del 50%. Ogni blocco pesa circa 650 kg a secco senza invertitore.

      La mia proposta molto più vantaggiosa rispetto alla monomotorizzazione sarebbe quella di installare piuttosto che un solo N67-570, due Mercruiser TDi 265 hp: peso a secco senza invertitore di 330 Kg cad. quindi 660 Kg complessivi ovvero poco più del peso del motore FPT ma con la stessa potenza finale ed i benefici tecnici e commerciali sopracitati.

      Cordiali saluti.

      Rispondi
      • Roberto Pacecca
        Roberto Pacecca dice:

        Buongiorno Francesco rieccomi finalmente;

        grazie per l’esauriente, chiara e più che soddisfacente risposta.

        Roberto Pacecca

        Rispondi
  3. Roberto Pacecca
    Roberto Pacecca dice:

    Buonasera Francesco,

    come anticipato la ringrazio per la cortese ed esaustiva risposta, a mio avviso ben articolata e chiarificatrice.
    L’argomento tuttavia è molto interessante, penso per ogni appassionato, e prendo spunto da quanto ha scritto per chiederle un approfondimento.
    Nella fattispecie, quali sono i pro ed i contro di un sistema con eliche di superficie rispetto allo stesso complesso propulsivo dotato invece di piedi poppieri?
    E’ possibile fare un confronto su basi oggettive?

    La ringrazio ancora per l’attenzione che mi ha prestato e che vorrà ancora concedermi,
    molto cordialmente
    Roberto Pacecca

    Rispondi

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