Caratteristiche del WER applicato alla propulsione velica:
il WERFB (wind-energy-rotor-fly-boat)

Questo tipo di macchina ad effetto Magnus ha delle caratteristiche che sono ben evidenziate nella Fisica delle vele (dal quale si è potuto trarre le regole principali realistiche ed applicate) dove è necessario ottenere coefficienti di pressione elevati tra il ventre e il dorso di un profilo alare velico con venti particolarmente deboli. Infatti da un profilo alare velico con superficie eguale a quella di una pari superficie cilindrica si ottiene una portanza massima che è, nei migliori casi, solo di un sesto della portanza prodotta da una sezione cilindrica rotante, pur avendo quest'ultima maggiore resistenza totale specifica al metro quadrato (cfr. La fisica delle vele).
L'applicazione della WER è proponibile nelle condizioni di navigazione marittima, dove si può paragonare il profilo alare velico con il profilo alare cilindrico; è famoso il caso delle rotonavi di Flettner realizzate dal comandante Cousteau dove il rapporto portanza/superficie è molto elevato (la portanza è stata ottenuta con una superficie dei rotori pari a 1/14 della superficie velica tradizionale).

Il profilo della WER è stato studiato per ottenere contemporaneamente una elevata solidità di tipo velico, e un elevato coefficiente di pressione a tutti i regimi dinamici, una buona velocità periferica e di conseguenza un buon vento apparente.
Queste caratteristiche permettono alla WER di essere attivata già a velocità del vento reale di 1,5 m/s (solo 3 knt) , acquisendo nel contempo un vento apparente non inferiore a 3-4 m/s e di conseguenza una buona portanza e potenza all'asse con modesta spesa energetica di spin.
Tenuto conto che le tecnologie attuali permettono un controllo molto ampio sulla rotazione di spin delle pale rotanti, ne risulta una macchina che riesce ad ottenere la portanza massima in qualsiasi condizione meteorologica anche in quelle più estreme.
Questa variabilità della rotazione unita alla rotazione del proprio asse, (con stabilizzazione attraverso la pinna dorsale sottovento o con albero portante a profilo alare autodirezionale a basso coefficiente di resistenza ed alta penetrazione aerodinamica),consentirà una utilizzazione della WER alle minime condizioni di ventosità dove un qualunque generatore eolico o una moderna imbarcazione a vela risulterebbe quasi ferma o con risultati talmente bassi da dover necessariamente attivare la propulsione tradizionale con motori a combustione (motori ausiliari nel diporto).
Tali caratteristiche fanno della WER una macchina sensibile a pressioni della corrente fluida inferiore a 1mm di H2O e di conseguenza, data la elevata solidità della zona bulbare della pala rotante, una notevole coppia meccanica che in presenza di un buon vento apparente acquisisce notevoli potenze all'asse (cfr. La fisica delle vele. Eseguendo un confronto su di un parametro di tipo geometrico, ad esempio il diametro, si evidenzia che tale macchina con un diametro complessivo delle pale di circa 16 metri e con 220 mq di superficie e paragonabile ad una macchina a profilo alare tradizionale da 4.400 mq con 80 m.t. di diametro. Tali riferimenti possono essere richiesti come alllegato n. 8 ove risulta un rapporto di 1 a 13.6 ottenuto applicando le formule contenute nel documento " Technical note N°228 della National Advisory Committee For Aeronautics (NACA)".
Tale proiezione non differisce sostanzialmente da quella verificabile nella fisica delle vele tra una pari superficie velica tradizionale e il rotore delle motonavi misurate al tunnel.

Vengono presentate una serie di curve che si riferiscono alla efficienza reale di un tubo di flusso tra i 2 ed i 20 m/s, in particolare sono confrontate le proiezioni delle rispettive curve di efficienza per pari velocità. Tali riferimenti possono essere richiesti come ALLEGATO N° 10.
Si noterà la particolare efficienza della WER tra i 1,8 ed i 5 m/s.

Curva di potenza.
Le proiezioni indicano una curva di potenza rappresentata (a disposizione come diagramma in ALLEGATO N° 9) dove compare il riferimento alla densità di potenza specifica per m2 di area battuta dalle pale ed in particolare:
a) curva di potenza ideale della WER; b) Velocità del vento in m/s c) Curva della potenza estraibile con turbine classiche o tradizionali.
Dopo gli 8 m/s il rendimento tenderà a calare e ad appiattirsi, pur mantenendosi sempre superiore a quello di un generatore eolico tradizionale.
Questo fenomeno dinamico è positivo in quanto consente un adeguato controllo della potenza erogata del WER. Nel caso del WERFB consente all'imbarcazione di gestire il tutto anche in condizioni meteomarine estreme in quanto l'efficienza diminuisce linearmente all'aumento della velocità del vento.

ALCUNE CARATTERISTICHE TECNICHE COMPARATIVE DELLA WER

Giri al minuto da 10 a 90 circa. Efficienza di spinta in relazione al vento apparente:
F(kg) = 0,08 x A (mq) x V^2 (m/s)
Esempio: con vento di 10 nodi, pari a circa 5m/s, e con una vela di 40 metri quadrati di superficie, la spinta del vento è di circa 0,08 x 40 x 25 = 80 kg. (Riferimenti riportati realmente dal testo "Il vento e il Tempo" Cap. II "il vento e il mare", La pressione del vento sulla vela, ).
Tale formula ci permette di ricavare la spinta reale della macchina. Infatti la superficie velica equivalente è data dai seguenti dati: rapporto lunghezza / pala = 65/20=3,25
Per un diametro di 8 Mt si avrà che r= 3,72 (rapporto numerico =140/65)
Rapporto diametro pala /raggio = 2,15 (equivalente alla realizzazione dell'imbarcazione realizzata da Jacques-Yves Cousteau nel lontano 1984, chiamata Alcyone dotata di due turbovele aventi una altezza di 10,2 mt ed una corda (non trattandosi di cilindri perfetti sarebbe improprio usare il termine diametro) di 2,05 mt. Sviluppando una superficie velica di 21 mt.
La formula per determinare la spinta equivalente sarà: (r 2x 3,14) x (LP-15%) x P
Dove r= raggio; LP= Lunghezza della Pala rotante compresa della superficie delle alette; e P= il numero delle pale componenti il rotore.

I valori teorici ricavabili con l'applicazione della teoria di kutta-youkowski possono essere richiesti.

LO SCAFO