In quale direzione girare l'antenna in caso di vento ?

[IK7JWY]

Questa domanda ce la facciamo ogni volta che si alza il vento e il nostro pensiero va alla monobanda montata sul tetto.
E' meglio girarla con il boom parallelo al vento o con il boom perpendicolare al vento ?
Anche se vituperata da molti, ancora una volta ci viene in soccorso la matematica, naturalmente applicata alla meccanica del nostro sistema di antenna.
Una qualsiavoglia antenna Yagi , investita dal vento (che in queste considerazioni ipotizziamo perfettamente orizzontale), oppone ad esso una certa superficie, rappresentata dagli elementi e dal boom (si ipotizzano trascurabili eventuali parte accessorie, come le piastre di montaggio degli elementi al boom e del boom al mast). Al variare della direzione da cui spira il vento rispetto a quella in cui è posizionato il boom, intervengono in misura maggiore o minore al formarsi della superficie esposta gli elementi e il boom. In particolare, quando il boom è posto parallelamente alla direzione del vento, esso partecipa in misura minima (che qui consideriamo trascurabile) alla superficie esposta, mentre saranno gli elementi (in questa situazione perpendicolari alla dorezione del vento) a contribuire in misura predominante.
La situazione opposta si avrà, invece, quando il boom viene posto in posizione perpendicolare alla direzione del vento.
Esiste una angolazione tra direzione del boom e direzione del vento per la quale la superficie esposta espressa dall'antenna attinge il valore massimo.
Questa viene determinata considerando la relazione matematica esistente tra superficie esposta al vento e angolo di incidenza del vento.
Ebbene, ho implementato tale relazione in un foglio elettronico (Excel) e ho ricavato il grafico di tale funzione nell'intervallo 0-90 gradi.
Da tale grafico si può dedurre , a seconda dell'antenna in questione (sono considerate solo yagi monobanda) in quale direzione girare l'antenna in caso di vento forte.
In particolare, per una 2 elementi per i 40m, è immediato vedere che la minore superficie esposta al vento si ha con il boom perpendicolare al vento. Per una 6 elementi per i 10 m, invece, conviene girare l'antenna con il boom parallelo al vento.
Con tale foglio di calcolo è possibile determinare anche il valore massimo della superficie esposta al vento , nell'ipotesi di vento orizzontale nonchè il valore dell'angolo di incidenza del vento in corrispondenza del quale si verifica tale valore massimo.
Per il coefficiente aerodinamico (o di resistenza aerodinamica) di elementi e boom si adotta il valore 0,67 nel caso di elementi tondi in alluminio, oppure 0,90 nel caso di boom a sezione tubolare quadrata.
Naturalmente, si è ipotizzato che il boom e/o gli elementi , se messi perpendicolarmente al vento, resistano alle sollecitazioni a cui in tal modo risultano soggetti.
Altra ipotesi semplificativa è che gli elementi si flettano nel piano verticale in misura trascurabile. Tale ipotesi potrebbe essere lontana dalla realtà per una yagi per i 40m, se full-size. E' chiaro che se gli elementi si flettono assai, anche mettendoli parallelamente alla direzione del vento opporranno una certa superficie al vento, per altro non facilmente determinabile. Inoltre, la pressione del vento sul semi-elemento inflesso controvento e su quello inflesso sottovento potrebbe generare torsione sul boom.


Buoni smanettamenti

Il foglio elettronico è scaricabile qui

[IM0QMA]

Sei un mito!....o forse stavi leggendo nei miei pensieri...e se la Yagi e' una multibanda ??...possiamo considerare i vari elementi come se fossero tutti della stessa lunghezza (naturalmente i piu' lunghi)?

[I2TFJ]

Come le posiziono

Personalmente ho scelto di puntare a nord, da dove prevalentemente arriva il vento, sul mast ho una multibanda 10,15,20 poi una rotativa dei 40 poi 2x10 elementi dei 144, in vetta la solita bastone bibanda hi.
Poi il rotore è a metà della sua corsa, ha spazio per girare a destra o a sinistra assecondando il vento, a volte ne il giunto elastico ne il freno del rotore riescono a tenerla ferma , pazienza.
A presto rileggervi.
73, I2TFJ Giorgio

[IZ7AUH]

Ho letto con interesse il post Art, ma ho da chiederti alcuni chiarimenti per il mio caso, come forse sai, ho acquistato di recente una UltraBeam 4 Elementi 6/20MT che ha un Boom di 9,70mt una culla di circa 5mt e gli elementi sono in Fibra di vetro del diametro medio di 0.3/0.4 per completare il mio calcolo vorrei sapere se hai un riferimento per questo tipologia di antenne esendo un mix tra alluminio e fiberglass credo che il coefficente aerodinamico cambia, inoltre come posso calcolare la massima superficie esposta al vento, idem la max sup. esposta al vento con boom parallelo o perpendicolare?

Saluti
IZ7AUH Frank

[IK7JWY]

vorrei sapere se hai un riferimento per questo tipologia di antenne esendo un mix tra alluminio e fiberglass credo che il coefficente aerodinamico cambia, inoltre come posso calcolare la massima superficie esposta al vento, idem la max sup. esposta al vento con boom parallelo o perpendicolare?

HI Frank,
la differenza tra tondo in alluminio e tondo in vetroresina, ai fini del coefficiente aerodinamico non è tutto sommato significativa, come ad esempio sarebbe se si passasse dal tubolare tondo al tubolare quadrato (e anche in quel caso non è che alla fine ci si sconvolga la vita..). Puoi andare con lo stesso coefficiente considerato nel foglio di calcolo. Per il discorso del boom con la culla, invece, qualche complicazione c'è , nel senso che il foglio di calcolo contempla la presenza del solo boom. Nel tuo caso, per tenere in conto anche la culla, potresti inserire come diametro del boom la media pesata tra il diametro del solo boom e la somma dei diametri di boom e culla.
Esempio:
diam. boom 6 cm lunghezza boom 9,7m
diam. culla 6 cm lunghezza culla 5 m
diametro da inserire: ( 0,06 x 9,7 + 0,12 x 5 ) / (9,7 + 5) = 0,08 m
In ogni caso, tengo a precisare che il foglio di calcolo non considera l'eventuale presenza di accessori, pezzi speciali, piastre di attacco tra elementi e boom etc che pure contribuiscono in qualche misura all'area che complessivamente l'antenna oppone al vento. Proprio nel caso delle antenne come la tua, credo non vadano trascurate le scatole contenenti i motorini.
Inoltre, in merito alla direzione nella quale tenere le antenne in caso di vento forte, è chiaro che la cosa vada decisa caso per caso con riferimento alla realtà delle proprie antenne. Potrebbe, ad esempio, accadere che il foglio di calcolo suggerisca di tenere il boom perpendicolarmente alla direzione del vento, ma poi nella realtà osserviamo che il boom si flette troppo nel piano orizzontale sotto l'azione del vento che lo investe direttamente. In definitiva, il foglio di calcolo determina geometricamente l'area esposta al vento, ma non verifica la resistenza delle varie parti dell'antenna sottoposte all'azione del vento.
Ciao

[IZ7PDX]

Re: In quale direzione girare l'antenna in caso di vento ?

Complimenti per la tua capacita di simulare e schematizzare come il vento interessa il nostro sistema di antenna.
Ho effettuato i calcoli in maniera più empirica considerando l'angolo di incidenza delle componenti forza del vento sul gli elementi di una yagi che quindi oppongono una resistenza ridotta verso gli estremi opposti della sezione ottenendo approssimativamente gli stessi valori!

Conserverò il tuo foglio di calcolo nei miei ham-documents.

[i4zsq]

Re: In quale direzione girare l'antenna in caso di vento ?

Ciao, posso contribuire con l'esperienza ? Ho avuto una Yagi tribanda 4 elementi della Swan ( 7,80 mt di boom) per quindici anni sul tetto e grazie al rotore non dotato di freno meccanico ma solo a frizione ( un CD45) ho sempre rilevato che la antenna andava a posizionarsi con un angolo di circa 45 gradi dalla posizione con il boom perpendicolare al vento. Avendo anche posseduto per alcuni anni una delta loop tribanda a due elementi ( 4,20 mt di boom) , ho notato che questa invece andava a posizionarsi esattamente con il boom perpendicolare al vento, la stessa cosa capitava con la quad due elementi. Ho sempre continuato ad usare lo stesso rotore senza mai dovermi preoccupare della posizione della antenna, e dopo 40 e passa anni di onorato servizio, è il rotore lo impiego ancora, naturalmente con un po' di manutanzione e una sola volta cambiando la corona dentata esterna e un potenziometro indicatore, consumato dallo sfregamento.... 73 Silvano i4zsq

[IZ5CML]

Re: In quale direzione girare l'antenna in caso di vento ?

e grazie al rotore non dotato di freno meccanico ma solo a frizione ( un CD45) ho sempre rilevato che la antenna andava a posizionarsi con un angolo di circa 45 gradi dalla posizione con il boom perpendicolare al vento

Situazione simile, un piccolo G400, che ha lo stesso sitema di "freno", quando tira vento forte o fortissimo (>60km/h) si "sfrena" e gira, la Steppir 3el, che io metto sempre con il boom esposto al vento, perpendicolare quindi al vettore del vento, viene sistematicamente ruotata con gli elementi perpendicolari, quindi di 90°... strano, perchè meno di 5m di boom, tondo, contro 11m di canna di fibra, + i profili dei motori, mi farebbero pensare ad un esposizione minore del boom, noo ?

[IZ7PDX]

Re: In quale direzione girare l'antenna in caso di vento ?

Sono esperienze molto interessanti le vostre, sicuramente da tenere in considerazione! C'è comunque da dire che ogni caso va affrontato in maniera univoca, per esempio ha rilevanza non trascurabile la posizione del punto di fissaggio del boom al mast! Infatti se esso spesso e' il baricentro dell'antenna non sempre individua due "carichi aereodinamici" uguali, ovvero l due segmenti d'antenna non forniscono la stessa resistenza al vento e ciò comporta un la presenza di un momento' torcente rilevante! Nel dimenzionamento di una "grossa yagi" vanno presi in considerazione una miriade di parametri tra cui anche il grado di rastremazione degli elementi e/o del boom, eventuali "timoni" distribuiti in punti x dell'antenna che oppongono una data superfiche di resistenza al vento, eccetera! Per quanto riguarda un dipolo rotativo la situazione e' decisamente più semplice, essendo esso un carico aereodinamico uniformemente e simmetricamente distribuito! Vi consiglio il sw Yagi for Windows che mi ha aiutato molto nel dimenzionamento e verifica meccanica dei miei prototipi.