La punta con fossette è stata realizzata per la prima volta nel 2023 e già nella sua prima versione ha prodotto interessanti risultati.
Perché una punta per freccia fatta così?
La risposta è nei princípi dell’aerodinamica
Tutti i corpi che si muovono in un fluido, e quindi anche le nostre frecce che volano in aria, sono soggetti alle stesse leggi ed alle stesse forze.
Una di queste è la resistenza, ovvero la forza che si oppone al movimento. La resistenza totale che un corpo incontra muovendosi in aria è fatta di molte componenti ma quella che qui consideriamo è la cosiddetta resistenza viscosa.
La resistenza viscosa è dovuta alle forze che si scambiano il corpo ed il fluido in moto relativo. Il corpo eserciterà sulle particelle di fluido più aderenti ad esso una azione accelerante ed il fluido, per il principio di azione e reazione, provocherà sul corpo una azione frenante. In altre parole, gli strati di fluido immediatamente adiacenti al corpo tenderanno a farlo rallentare a causa della differenza di velocità.
Lo strato limite turbolento presenta lo svantaggio di generare una resistenza maggiore rispetto a quello laminare, ma ha la caratteristica di rimanere più aderente al corpo che si muove. Questo è un enorme vantaggio in quanto il distacco dello strato limite genera scie e vortici che fanno aumentare di molto la resistenza totale del corpo.
In altre parole: se consideriamo due corpi uguali, uno rugoso ed uno liscio, che si muovono in un fluido, avremo un piccolo aumento di resistenza del corpo rugoso rispetto a quello liscio, compensato però grandemente dalla riduzione della resistenza provocata delle scie aerodinamiche.
APPLICAZIONI
Lʼapplicazione più usata è sicuramente quella che si vede sulle palline da golf che, avendo la superficie coperta dalle caratteristiche fossette, volano più lontano di sfere normali.
Risultati positivi sono stati ottenuti anche con auto sperimentali (meno 10%di consumi e più 20% di velocità) la cui superficie era stata modellata con fossette.
Come pure esperimenti sono stati fatti con treni per economizzare i costi ed aumentare la velocità.
RISULTATO
Nelle punte di freccia si ottiene lo stesso risultato con la tecnica delle fossette e si mantiene la freccia in volo di più e con traiettoria più diritta, grazie anche alla rotazione dellʼasta sul suo asse. Altri due aspetti sono inoltre da considerare: il vento laterale e lʼinclinazione della freccia data dalla parabola.
Nel primo caso la spinta laterale per il vento viene ridotta sempre per lʼeffetto delle fossette nella parte più pesante della freccia, che è anche quella che ne determina la traiettoria, mentre per quanto riguarda lʼinclinazione della freccia data dalla parabola, si hanno effetti positivi proprio sulla tenuta del volo, come evidenziato dallo studio sperimentale dellʼUniversità Nazionale di Singapore.
Nelle discussioni fatte in anni precedenti ci si era limitati allo studio su punte ad ogiva molto corta tipo nibb, che non avevano la superficie sufficiente per la creazione di “dimples” e nelle quali la turbolenza iniziava appena dopo la punta. Con le nostre punte invece, più lunghe dallʼogiva allʼasta, è possibile creare le fossette e la turbolenza si crea nel punto più idoneo per garantire il migliore volo della freccia.
Gli studi fatti che abbiamo usato per capire se poteva funzionare, riguardano l’inclinazione della freccia durante il volo.
Tutto infatti scaturisce da questa nuova visione del problema e le prove di laboratorio sono state effettuate con questo strumento
Infatti l’osservazione è che una freccia non vola perpendicolare ma inclinata.
RIDUZIONE DI TURBOLENZA
Questi grafici visualizzano la diminuzione della turbolenza in presenza di fossette sulla superficie a varie angolazioni
Ecco allora che le teorie da applicare sono suffragate da questi esperimenti
La visione delle turbolenze a varie inclinazioni.
Si vede l’efficacia del sistema
VISIONE DEL PARTICOLARE
Scarica lo studio della National University of Singapore: Side Force Suppression by Dimples on Ogive-Cylinder Body