ITTO20130987A1

ITTO20130987A1 - Ala ad arco a profili alari differenziati.

Info

Publication number: ITTO20130987A1
Application number: IT000987A
Authority: IT
Inventors: Massimo Ippolito
Original assignee: Kite Gen Res Srl
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2014-03-05
Also published as: EP3077285B1; WO2015083189A1; EP3077285A1; ES2754298T3

Description

Descrizione dell’Invenzione Industriale avente per titolo:

“ALA AD ARCO A PROFILI ALARI DIFFERENZIATI”

a nome: KITE GEN RESEARCH S.R.L., di nazionalità italiana, con sede in Corso Lombardia 63c -10099 SAN MAURO T.SE (TO).

Inventore designato: IPPOLITO Massimo.

Depositata il al n.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un’ala ad arco a profili alari differenziati.

Un’ala ad arco rientra in sistemi di estrazione di energia dal vento mediante ali ultraleggere, ad alta efficienza aerodinamica, sottoposte a carichi alari elevati, in modalità di tensostruttura.

I termini usati in questo documento hanno il seguente significato:

- angolo di attacco è l’angolo tra la corda alare di qualsiasi profilo aerodinamico ed il vento apparente. Per un ala ad arco l’angolo di attacco complessivo viene generalmente considerato come l’angolo tra il vento apparente e la linea media dei profili aerodinamici di corda nella sezione di campata centrale;

- centro di pressione è il punto in cui tutte le forze aerodinamiche generate da un profilo aerodinamico possono essere considerate agenti. Per profili alari di un’ala ad arco, il centro di pressione si trova tra il 10-20% della corda;

- linea di corda è una linea tracciata attraverso la sezione alare dal bordo anteriore al bordo di uscita.

- efficienza aerodinamica L/D è il rapporto tra le forze di portanza L (“Lift”) rispetto alle forze di resistenza D (“Drag”) ad una data velocità del vento;

- linea di carico per un’ala ad arco è la linea da punta a punta passante per il centro di pressione di tutte le sezioni che compongono l’ala;

- orzata: rappresenta la tendenza dell’angolo di attacco di un’ala ad arco a diventare improvvisamente negativo;

- resistenza a stallo: è auspicabile che ali ad arco abbiano una bassa velocità di stallo e che possano recuperare da eventuale stallo con minimo incremento del vento apparente.

- assetto in scivolata d’ala: condizione di volo nella quale l’ala ad arco vola in una situazione di attacco obliquo;

- assetto produttivo: condizione di volo nella quale l’ala ad arco è in grado di svolgere lavoro.

Un’ala ad arco è soggetta a soli sforzi di pura tensione per generare una portanza aerodinamica utile, allo stesso tempo, sia al mantenimento della propria forma che alla generazione di energia.

La portanza aerodinamica dipende dalla forma del profilo alare e dall’inclinazione dell’angolo di attacco.

Secondo il documento WO2007133724, un sistema di generazione di energia si basa su un certo profilo alare. In particolare, un profilo alare è formato da un bordo anteriore arrotondato ed affusolato e da un bordo di uscita, in cui detto bordo di attacco è più spesso di detto bordo di uscita. In alternativa, un profilo alare è formato da un bordo anteriore affilato e da un bordo di uscita, in cui detto bordo di attacco è più spesso di detto bordo di uscita.

Un’ala ad arco formata da un profilo alare munito di un bordo anteriore affilato presenta il vantaggio di incrementare la capacità di manovra, specialmente nella fase di scivolata d’ala.

Un’ala ad arco formata da un profilo alare munito di un bordo anteriore affilato presenta altresì il problema di una distribuzione non omogenea dell’angolo di attacco lungo il fronte complessivo dell’ala; l’angolo di attacco tende infatti ad annullarsi in corrispondenza delle due spalle laterali con il conseguente rischio di far imbardare l’ala a causa di una distribuzione asimmetrica della resistenza lungo l’arco stesso.

La forma di queste ali è approssimativamente semicircolare nel piano perpendicolare alla direzione del vento apparente. La tensione circonferenziale comporta una componente radiale agente in tutti i punti verso il centro nominale dell’ala ad arco. In corrispondenza delle fasce laterali, dove l’angolo di attacco è nullo, queste forze radiali causano il collasso dell’ala.

Il problema del collasso delle spalle dell’ala è stato affrontato nel brevetto EP0023137, in cui si descrive un’ala munita di mezzi di irrigidimento capaci di mantenere sostanzialmente invariato il profilo alare in corrispondenza delle due estremità laterali.

Scopo della presente invenzione è quello di risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore fornendo un’ala ad arco formata da un profilo alare munito di un bordo anteriore affilato capace di mantenere sostanzialmente invariato il profilo alare in corrispondenza delle due estremità laterali senza l’ausilio di mezzi di irrigidimento strutturale.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un’ala ad arco ad alta efficienza aerodinamica, formata da un tratto di arco centrale collegato a coppie di briglie mediante due spalle, caratterizzata dal fatto che, il tratto di arco centrale si basa su un profilo alare formato da una sezione affusolata, in prossimità del bordo anteriore e da una sezione sottile, in prossimità del bordo di uscita e dal fatto che, ciascuna spalla si basa su un profilo portante formato da una sezione affusolata.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell’invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un un’ala ad arco come quella descritta nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l’oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.

Risulterà immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalità equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate.

La presente invenzione verrà meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la FIG. 1 mostra uno schema di profili alari della figura 5 del documento anteriore WO2007133724;

- la FIG. 2 mostra una vista in prospettiva dall’alto di una realizzazione preferita di un’ala ad arco secondo la presente invenzione;

- la FIG. 3 mostra una vista in sezione di un bordo anteriore dell’ala secondo la presente invenzione della FIG. 2; e

- la FIG. 4 mostra una vista in sezione di un profilo alare portante dell’ala secondo la presente invenzione della FIG. 2.

L’ala ad arco 1 secondo la presente invenzione è formata da un tratto di arco centrale 11 e da due spalle 12 laterali collegate, per esempio, a coppie di briglie (non raffigurate).

Vantaggiosamente, tale arco centrale 11 è formato da un primo profilo alare 2 e ciascuna di tali spalle 12 è formata da un secondo profilo alare 3.

Il tratto di arco centrale 11 comprende un primo profilo alare 2 composto da un bordo di attacco anteriore 21 arrotondato ed affusolato e da un bordo di uscita 22, in cui detto bordo di attacco 21 è più spesso di detto bordo di uscita 22. Nella fattispecie il primo profilo alare 2 può essere del tipo “Wright 1908” di FIG. 1 o del tipo EPPLER 377/376.

Ciascuna spalla 12 è formata da un tale secondo profilo alare 3 portante e la cui area è occupata da una sezione affusolata 31. Nella fattispecie il secondo profilo alare 3 può essere del tipo “N.A.C.A.” di FIG. 1, ed in particolare del tipo “N.A.C.A. 4412”.

L’ala ad arco 1 soddisfa il duplice scopo di assicurare una certa manovrabilità in fase di scivolata d’ala, grazie alla forma del primo profilo alare 2, e di mantenere in tensione le spalle laterali 12, grazie alla forma portante del secondo profilo portante 3.

Preferibilmente, i profili alari 2, 3 sono distribuiti gradualmente e simmetricamente rispetto ad un asse centrale dell’ala 1 e, di conseguenza 1’ala ad arco 1 stessa è realizzata mediante una distribuzione simmetrica del primo profilo alare 2 terminante lateralmente con i secondi profili alari 3, collegando tali profili 2, 3 mediante rispettive zone graduali di transizione.

L’ala ad arco 1 non necessita di elementi strutturali aggiuntivi o di rinforzo per mantenere in tensione le spalle laterali 12, grazie ad una forza portante assicurata dal secondo profilo alare 3.

Si sono descritte alcune forme preferite di attuazione dell’invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell’ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Ala ad arco (1) a profili alari differenziati, formata da un tratto di arco centrale (11) e due spalle (12) laterali, caratterizzata dal fatto che detto arco centrale (11) è formato da un primo profilo alare (2) e ciascuna di dette spalle (12) è formata da un secondo profilo alare (3).
2. Ala ad arco (1) secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto primo profilo alare (2) è composto da un bordo di attacco anteriore (21) arrotondato ed affusolato, e da un bordo di uscita (22), in cui detto bordo di attacco (21) è più spesso di detto bordo di uscita (22), e dal fatto che detto secondo profilo alare (3) è portante e formato da una sezione affusolata (31).
3. Ala ad arco (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti profili alari (2, 3) sono distribuiti gradualmente e simmetricamente rispetto ad un asse centrale di detta ala (1).
4. Ala ad arco (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto primo profilo alare (2) è di tipo “Wright 1908”.
5. Ala ad arco (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto primo profilo alare (2) è di tipo EPPLER 377/376.
6. Ala ad arco (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto secondo profilo alare (3) è di tipo “N.A.C.A.”.
7. Ala ad arco (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto secondo profilo alare (3) è di tipo “N.A.C.A. 4412”.