Eliche toroidali: come funzionano le eliche “bucate” che fanno navigare meglio la barca

Nell’ultimo video di “Ti spiego la barca”, il podcast di Barche a Motore in collaborazione con Suzuki Italia Marine, l’argomento trattato erano le eliche. Trovi qui la puntata completa.

Alcuni lettori ci hanno chiesto di più su un tipo di elica di cui si sente parlare spesso, ma che non si vede molto: le eliche toroidali. Che cosa sono? A cosa servono? Che vantaggi hanno? Ve lo raccontiamo qui sotto.

Le eliche toroidali

Il nome è complesso, la geometria anche, ma l’efficienza è altissima: si chiamano eliche toroidali e, nel mondo della nautica da diporto, coincidono con il nome Sharrow Marine. Il brevetto è stato acquisito dalla casa del Michigan dall’MIT (il Massachusetts Institute of Technology) e poi ottimizzato, al punto che, rispetto a un’elica classica, la toroidale è di molto superiore per silenziosità, consumi, velocità (e anche prezzo). Ma qual è, in sintesi, il principio di funzionamento?

Sfruttando un design ad anello chiuso, da cui il nome, ed eliminando le estremità libere delle eliche, si dissipano i vortici turbolenti: l’acqua viene accelerata in modo più uniforme, producendo una spinta propulsiva costante con una resistenza indotta minima. Tutto perfetto quindi? Il limite nella loro diffusione, al di là di applicazioni speciali o militari, è, come anticipavamo, il prezzo. Per un fuoribordo di grossa potenza ci vogliono, mediamente, circa 5.000 euro.

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Cos’è una forma toroidale

Cos’è una forma toroidale? È una superficie geometrica a forma di ciambella, generata dalla rotazione di una circonferenza attorno a un asse complanare esterno. Capito nulla? Non preoccupatevi, ora cerchiamo di fare chiarezza. Partiamo dal classico esempio della “vite” con cui si spiega il funzionamento dell’elica (e nel dubbio c’è sempre questo video) per dire che, di fatto, un’elica classica si “avvita” nell’acqua e questo permette alla barca di muoversi. In questo processo una parte di energia viene dispersa per ragioni di forma.

È il famoso regresso, cioè la differenza tra la velocità teorica ottenuta dal passo moltiplicato per i giri del motore e la velocità reale della barca. L’elica toroidale ha una geometria ad anello che cerca di trattenere meglio il flusso, riducendo queste perdite. In termini tecnici, il vantaggio sta nella minore differenza tra il passo teorico dell’elica e l’avanzamento reale della barca: in altre parole, diminuisce il regresso e aumenta l’efficienza di propulsione.

Nelle eliche toroidali, infatti, la geometria ad anello aiuta a contenere meglio il flusso, limitando gli sprechi laterali e i vortici che rubano efficienza. Per questo, in teoria e nei test di prova, la barca può entrare in planata prima, mantenere la velocità di crociera a regimi più bassi e consumare meno, soprattutto nei contesti in cui l’elica è stata progettata per lavorare al meglio.

I vantaggi pratici dell’elica toroidale

In soldoni? L’elica disperde meno energia e la barca viene “spinta” meglio. Questo può tradursi in una planata più rapida, in una crociera mantenuta a un numero di giri più basso e, di conseguenza, in consumi più contenuti. C’è poi un altro aspetto interessante: una propulsione più efficiente tende anche a generare meno vibrazioni e meno rumore, con un beneficio immediato sul comfort di bordo. È un dettaglio che conta molto sulle barche a motore di medie dimensioni, soprattutto quando si naviga per tratte più lunghe.

Le eliche toroidali non sono una bacchetta magica. Non promettono gli stessi risultati su ogni scafo, con ogni motore e in ogni condizione di utilizzo. Semplicemente come copertoni migliori permettono di circolare meglio su strada, così anche eliche con questa forma possono indubbiamente avere vantaggi importanti.

Il vantaggio non è solo nei numeri. Una propulsione più efficiente può tradursi anche in minori vibrazioni e in una navigazione più silenziosa, due aspetti che incidono molto sul comfort, soprattutto sulle barche a motore di medie dimensioni usate per trasferimenti e crociere più lunghe.
In altre parole, l’elica toroidale non cambia la legge della fisica: cerca però di spremerla meglio, riducendo la differenza tra la spinta teorica e quella realmente ottenuta in acqua.

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Ma rappresentano una proposta tecnica molto interessante, perché lavorano su un punto chiave della nautica: sfruttare meglio l’energia disponibile riducendo gli sprechi. In sintesi, l’idea è questa: non cambiare la potenza del motore, ma usare meglio l’acqua. Ed è proprio qui che le eliche toroidali provano a fare la differenza.