L’Esperto Risponde: una Domanda ed una Risposta per tutti da Dino Piacci
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Palmer Johonson 135′ Sport Yacht
7 ottobre 2013

gli Articoli Tecnici

Benvenuti nella nuova rubrica dedicata alla nautica da diporto, attraverso la quale, oltre a presentare il top della produzione mondiale, analizzeremo anche il funzionamento dei vari apparati di un’imbarcazione: individuarne potenzialità e limiti offrirà sicuramente una prospettiva diversa e faciliterà il dialogo con la propria imbarcazione, aiuterà a scoprire e apprezzarne anche le qualità più nascoste, e ad amarla per quello che è.

Vedremo quali possano essere i modi e i mezzi per avere una barca realmente efficiente. Analizzeremo le problematiche più diffuse, partendo dai Dislocanti fino ai velocissimi Off-Shore da diporto, passando attraverso i più comuni e numerosi Motor Yacht o Day Cruiser.

In qualsiasi caso, anche se per motivi diversi, credo possa far piacere conoscere e capire le tecniche della meccanica e le leggi della fisica che regolano, o meglio, “relegano” il moto di un’imbarcazione, Planante o Dislocante che sia, e se, e come, si possa migliorare, cominciando proprio da quest’ultimo tipo di carena, la più antica del mondo sin dai tempi di Noè.

Tecnologia e Tecnica

dell’Ing. Dino Piacci

 

da: “Prestazioni, Alte Prestazioni, Maghi e Fattucchiere”

 

I Dislocanti

Le loro carene hanno generalmente forme tondeggianti, senza pattini o spigoli di poppa, e lasciano immaginare qualcosa di tranquillo, danno l’idea di una barca che scorra facilmente e naturalmente sull’acqua, muovendosi con morbidezza.

In un certo senso è così: a chi si trova a navigare su una nave, più o meno grande che sia, sembra di scivolare sull’acqua senza problemi, senza scossoni, dolcemente, appunto, e a queste sensazioni si associa anche quella di una gran sicurezza che solo l’eccezionale stabilità di un Dislocante può dare.

1

Vista dal ponte in effetti è così, ma sotto invece, in acqua, c’è una specie di guerra in atto per avanzare. Analizziamo allora le caratteristiche tecniche per capire cosa succede mentre naviga.

Cominciamo col dire che il nome dato a questo tipo di carena deriva proprio dalla sua tipica particolarità fisica nel muoversi, dislocando appunto: vediamo cosa vuol dire. Quando una qualsiasi imbarcazione viene varata, si fa spazio nell’acqua, spostandone una quantità (intesa come volume) pari al suo peso.

E’ il vecchio caro principio di Archimede, che dice: “Un corpo immerso in un liquido riceve una spinta dal basso verso l’alto proporzionale al suo peso”. Una barca pesa cento quintali ? Allora sposta, disloca, un volume d’acqua pari a cento quintali.

 

Schermata 2013-09-04 alle 15.38.02
Con questo abbiamo definito due cose: il volume della massa d’acqua spostata dallo scafo è uguale al suo peso, e quindi potremo definire il peso dell’imbarcazione come “dislocamento” o viceversa; da questa condizione deriva anche il galleggiamento dello scafo, o più correttamente il suo sostentamento idrostatico.

Domanda: perché se invece buttiamo in acqua un’ incudine, va a fondo ? Perché non riceve la spinta come nel caso di una barca ? La risposta la vedremo più avanti, nel frattempo meditate!

 

Quando lo scafo inizia a muoversi, però, cominciano anche i problemi: la prua, spingendo l’acqua lateralmente come tutte le prue di tutti gli scafi, da origine alla formazione di tante piccole onde che corrono lungo i fianchi dello scafo stesso.

Man mano che la velocità aumenta la quantità di onde diminuisce, fino al momento in cui ne restano solo due, una di prua ed una di poppa, trasversali al senso di marcia. Possiamo quindi dedurre che “la distanza tra le due creste sia identica alla lunghezza al galleggiamento dell’imbarcazione, e proporzionale alla sua velocità”.

 

Schermata 2013-09-04 alle 15.38.13

Lo scafo, però, non riuscendo a superare l’onda di prua per la mancanza di qualsiasi sistema di sostentamento dinamico (spigoli di carena, geometrie, pattini, o quant’altro), rimane relegato tra le due onde generate, navigando perennemente in questa condizione, o ancora meglio, dislocando continuamente il volume d’acqua spostato sin dal momento del varo.

Un esempio può aiutare a comprendere meglio il concetto: tra due barche dello stesso cantiere, stesso modello, con motori della medesima potenza, nelle stesse condizioni di prova, ma con lunghezza al galleggiamento rispettivamente di otto e dieci metri., risulterà essere più veloce quella più lunga.

Possiamo quindi affermare che la velocità massima di un Dislocante, detta “Velocità Critica“, è proporzionale alla lunghezza al galleggiamento (LWL – Lenght Water Level).

E’ quindi del tutto inutile incrementare la potenza del o dei motori, non è quella la strada: non servirebbe a niente se non a far perdere assetto e stabilità all’imbarcazione, fino al punto limite in cui questa tenderebbe a sollevare pericolosamente la prua, iniziando a ruotare sul proprio asse.

La poppa di un Dislocante, infatti, proprio per la sua conformazione, non sarebbe assolutamente in grado di sostenere la spinta prodotta dalla rotazione della barca intorno al suo baricentro, se no sarebbe un planante, come direbbe Catalano !

Gli unici sistemi che consentono un miglioramento con risultati soddisfacenti, si basano principalmente sulla riduzione degli Attriti, quanto mai presenti ed incisivi su questo tipo di carene, o, laddove indicato, sull’aumento della lunghezza al galleggiamento.

Qualcuno potrebbe chiedersi “ma allora perché sono tanti quelli che ci navigano, se è così lento ?”

Perché un Dislocante consuma quasi niente, in molti casi ha autonomia oceanica, può navigare in qualsiasi condizione o quasi, ha un’eccellente abitabilità, naviga anche di notte, ed il comfort è decisamente elevato.

Che volete di più, sono scelte. Parlando di questi scafi e delle loro geometrie, come dicevo, all’apparenza il discorso sembrerebbe molto semplice.

Probabilmente, per via della modesta velocità, si è portati a credere che non ci sia niente di tanto difficile da dover affrontare affinché un’imbarcazione navighi così, tranquillamente, senza alcuna particolare velleità velocistica: che problema c’è !

Ma come vedremo non è così, anzi: la carena di un Dislocante è proprio quella su cui incidono maggiormente le imposizioni della fisica, tanto è che sui problemi che vincolano questo tipo di imbarcazione sono tuttora in corso moltissimi studi, che si vanno ad aggiungere a quelli già condotti da altri ricercatori sin dai primi dell’ottocento.

Vediamo dove ci ha portato tutto ciò.

 

Schermata 2013-09-04 alle 15.38.17Qualsiasi mezzo, aereo, terrestre, o marino, per avanzare deve contrastare delle forze che si oppongono al movimento: le Resistenze.

Ma non c’è mezzo al mondo che fatichi quanto una barca per avanzare; sembra una stupidata, ma se afferrate il concetto, vi si aprirà una porta su un’infinità di perché e relative risposte.

Uno dei dogmi è tutto qui, e siccome personalmente ritengo l’argomento di importanza fondamentale e valido per il 90% dei casi (il 10% è rappresentato dalle supposte da oltre 60 mph), vi invito ad una riflessione introduttiva, grazie alla quale capirete tante cose apparentemente banali.

Prima di inoltrarci nell’argomento, lasciate che spieghi che strano mezzo è la barca: se vogliamo dirla tutta, non c’è niente che leghi peggio quanto il binomio “barca – acqua”, perché, anche se vi sembrerà una bestemmia, non sono fatti uno per l’altro: la barca sta all’acqua come una motoslitta sta alla sabbia, contro-natura.

Facciamo una considerazione semplice, che può forse sembrare ordinaria, ma vi assicuro che non lo è anzi, credo sia il sistema più efficace per dare un’idea chiara ed immediata della situazione in cui viene a trovarsi l’oggetto barca nel “suo ambiente”.

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Fincantieri Rendering

             Prendiamo in esame altri mezzi tra i più comuni, anche senza motore, e le situazioni in cui operano.

             Bene: la bicicletta, la moto, un camion o un’auto, per avanzare procedono sull’ asfalto e non nell’asfalto; un paio di sci, sia d’acqua che da neve,

            si muovono sull’ acqua e sulla neve, e non dentro.

            L’attrito che debbono superare quindi, è quello relativo allo scorrimento del battistrada sull’asfalto o delle altre superfici in contatto tra loro.

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CRN

L’imbarcazione invece, non naviga sull’acqua, ma dentro l’acqua, solcandola nè più nè meno come un aratro fa con la terra. Osservando alcune foto di barche in navigazione, plananti o dislocanti, vi renderete conto di quanto sia vero ciò che affermo, ad eccezione di alcuni casi particolari, come possono essere un velocissimo catamarano o un monocarena off shore da diporto, come detto.

Riuscite a immaginare l’abnorme quantità di Attrito che deve contrastare, e lo sforzo dei motori rispetto a quelli di un qualsiasi altro mezzo, e la potenza (sprecata) che serve ad una imbarcazione per muoversi nel “suo elemento”!? (e magari tutto questo per andare nemmeno a meno di trenta nodi!)

Sono infatti questi il mezzo e l’ambiente (l’acqua, tra l’altro, è centinaia di volte più densa dell’aria) in cui c’è la più alta dispersione di energia per avanzare, e dove i diversi tipi di Resistenze esercitano tutto il loro potere per ostacolare il moto. Più avanti analizzeremo anche altri risvolti.

Avete mai provato ad immergere un secchio nell’acqua tirandolo verso di voi per riempirlo, o più semplicemente a muovere avanti e indietro una gamba tesa in un metro e mezzo d’acqua?

 

Schermata 2013-09-04 alle 15.38.34

 

E’ faticoso, vero? E spostate solo una ridottissima ed insignificante massa d’acqua ad una velocità irrilevante; fate la proporzione, ed immaginate quanta ne debba spostare invece un’imbarcazione e di quanta energia necessiti per farlo. Reso l’idea? Se sono riuscito ad esprimere il concetto, come mi auguro, è chiaro quindi quanto sia importante (ho usato un eufemismo) intervenire e lavorare sugli Attriti.

Questo vale per i Plananti, ed ancor più per i Dislocanti, come vedremo più avanti.

semplice formula per chi voglia calcolare la “Velocità Critica“* della propria imbarcazione Dislocante :

 

√LWL x 1,34 con lunghezza in piedi e velocità in nodi;

√LWL x 1,25 con lunghezza in metri e velocità mt/s

* che non rappresenta la Velocità massima realizzabile, ma quella oltre la quale si perde l’assetto

 

 

 

                                                                                     Tecnologia e Tecnica – L’Assetto                  di Dino Piacci ingegnere navale

 

Approfondiamo il discorso “Assetto” attraverso l’analisi di cause e concause che influiscono e ne determinano l’efficienza in navigazione. Precedentemente abbiamo preso in esame le condizioni che, se rispettate, consentono il buon bilanciamento di qualunque imbarcazione, sottolineando l’importanza di alcuni presupposti progettuali. Dando per scontato (almeno per il momento !) che ci sia un’adeguata Superficie Planante, partiamo dalla regola n. 1, da cui dipendono molti fattori. Direi tutti:

l’Angolo di Incidenza

Perché un’imbarcazione abbia un Assetto eccellente in diverse condizioni di mare, e mantenga stabilità e prestazioni, è indispensabile che siano state rispettate determinate condizioni di equilibrio dinamico. Alla base di queste ed altre proprietà c’è un corretto Angolo di Incidenza , poiché è da questo che dipendono le caratteristiche e le prestazioni di qualsiasi imbarcazione planante.

Schermata 2013-09-04 alle 15.38.38

Foto 1- questo maxi-open ha appena concluso la fase di planata ed ” è in cerca di velocità”, ma già si riesce ad intravedere un Angolo di Incidenza ben definito, mentre il Centro di Pressione continuerà a spostarsi ancora un po’ verso poppa

Per spiegare cosa sia, facciamo riferimento ancora una volta al mare usandolo come fosse un piano di riferimento di 180°, ed immaginiamo un’imbarcazione che navighi in planata: tra il piano e la prua si forma un angolo, la cui ampiezza è in parte condizionata anche dalla levata dei madieri, ovvero dal sollevamento del fondo dello scafo rispetto al piano.

Questo è l’Angolo di Incidenza, quello da cui dipendono il posizionamento del Centro di Pressione lungo lo scafo, il Sostentamento Idrodinamico, e quindi l’Attrito di Superficie. Non a caso, infatti, ho voluto rappresentare nel disegno che segue (Fig. 1) le Forze e le Resistenze che insistono su di un’imbarcazione, proprio perché strettamente in relazione una con l’altra, come avremo modo di constatare nei prossimi appuntamenti.

Al momento credo sia d’aiuto ad intuire il concetto di correlazione esistente tra i più importanti e basilari parametri di ogni scafo planante.

Planata, assetto, sostentamento a pieno carico, attrito, consumi, comfort e tenuta, sono infatti alcuni tra i fattori la cui efficienza è determinata appunto dai gradi di Incidenza, che vengono stabiliti in fase progettuale, subordinandoli all’Angolo Diedro e secondo il rapporto delle Velocità. A V/√L; a 4,5°, ad esempio, dovrà corrispondere un Diedro di 21°, ottimo compromesso tra assetto e prestazioni.

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  l’Angolo di Incidenza ottimale è quello che rimane costante a tutte le velocità

C’è qualche sostenitore dei 4°, ma la mia personale esperienza di pilota e progettista, ha dimostrato essere più validi i 4,5° nella maggior parte dei casi. Con quest’Angolo infatti, la Pressione esercitata dall’acqua agisce in maniera più uniforme sulla superficie dello scafo, ed è molto più vicina al Baricentro, ed è l’angolo più indicato anche per imbarcazioni con un dislocamento di rilievo o particolarmente veloci, proprio perchè consente di arretrare maggiormente il Centro di Spinta, ed estendere così l’ effetto taumaturgico anche sulla stabilità (poi vedremo perché) e sul Sostentamento nella zona più critica, quella di poppa.

 

hull4                                                                                                               Fig. 1

In questo modo viene a ridursi considerevolmente la superficie dello scafo a contatto con l’acqua e con essa l’Attrito di Superficie (Rs), consentendo di risparmiare i motori e di ridurre i consumi di carburante nell’ordine di un 10-15 % circa, secondo i casi.

Osservando le imbarcazioni nella foto 2, ad esempio, noterete che entrambe le carene entrano in contatto con l’acqua solo dopo metà scafo; questo perché, grazie ad un appropriato Angolo di Incidenza, il Centro di Pressione viene a trovarsi molto all’interno, garantendo così un ottimo sostentamento idrodinamico anche nella zona di poppa e per questo una Resistenza di Superficie decisamente contenuta.

Schermata 2013-09-04 alle 21.04.47

Foto 2

Per chi ne mastica, o per chi ne vuole sapere di più, supporto quanto appena detto con un grammo di matematica, con una formula che tira in ballo anche la correlazione con il dislocamento, per cui: “l’Angolo di Incidenza è direttamente proporzionale al dislocamento dell’imbarcazione, e inversamente proporzionale alla superficie bagnata moltiplicata per il quadrato della velocità”.

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Foto 3 – …e questa è una delle mie barche da corsa, un entro-fuoribordo motorizzato con un BPM 12 cilindri, con cui mi cimento (tempo permettendo !) Anche su queste imbarcazioni si riesce a variare l’Angolo di Incidenza attraverso l’uso del power trim, adattando l’assetto alla circostanza, come in questo caso all’uscita di una virata di boa

 

 

 

Vediamo quindi, quanto anche dislocamento, attrito e velocità siano in correlazione con quest’Angolo. Vero è che c’è una categoria di barche che risente molto meno di questi problemi: quelle con motorizzazioni entro-fuoribordo, sulle quali è possibile variare facilmente l’Angolo di Incidenza attraverso l’uso del trim, adattando l’Assetto in base alle condizioni del mare e del carico.

Poco sopra accennavo alla dipendenza di alcuni parametri importanti, e di come questi siano vincolati l’un l’altro: intervenire su uno, infatti, significa coinvolgerli tutti, in bene o in male.

Dall’equilibrio e dall’armonia tra questi elementi, nascono barche dalle caratteristiche e prestazioni eccellenti, per cui, vista l’importanza, ritengo opportuno prenderli in esame singolarmente.

 

L’Angolo Diedro

Un altro fattore che influisce sulle prestazioni, la tenuta di mare, l’attrito, e la morbidezza di navigazione di uno scafo planante, è il suo Angolo Diedro. Regola n. 2.

L’ Angolo Diedro è quello che si crea tra la “V “della carena ed un piano orizzontale tangente, (Fig. 2), e può mantenere costante il suo valore per tutta la lunghezza dello scafo, nel qual caso la carena verrà definita “monoedrica”, o variare man mano che si va verso prua. La sua ampiezza viene stabilita in base alle caratteristiche che si vogliono conferire all’imbarcazione. Vediamo quali, come e perché.

Abbiamo appena detto che esiste una correlazione tra Angolo di Incidenza ed Angolo Diedro, anch’esso in qualche modo responsabile dell’incremento delle Resistenze. Il valore dell’Attrito, infatti, è proporzionale ai gradi di quest’Angolo, ancor più se parliamo di imbarcazioni veloci.

L’Angolo Diedro, come dicevo, è da rapportarsi a quello di Incidenza dello scafo e alla sua velocità, data dall’onnipresente rapporto Velocità V/L (con Velocità in nodi e Lunghezza in piedi), quale “Coefficiente della Velocità”, i cui valori oscillano mediamente tra 2,5 e 7.

angolo_dietro_fig2

 

 

 

                                                                                                                                          Fig. 2

Ad esempio, se il Coefficiente dovesse corrispondere a 3,5, i gradi dell’Angolo Diedro dovrebbero (il condizionale è d’obbligo !) essere circa 18°; con un valore di 4,5 il Diedro ideale sarà di 21°, poiché con l’aumentare della Velocità aumenterà di conseguenza anche il valore dell’Angolo.

Guardando alcune barche a secco avrete fatto caso a come molte tra quelle più recenti, di qualsivoglia natura e dimensione, hanno un Diedro quasi inesistente, molto addolcito, per favorire così la velocità dell’imbarcazione senza dover ricorrere a motorizzazioni con potenze più elevate.

Ma anche in questo caso vale la regola del buon senso, dell’equilibrio tra le cose, perché è vero che l’entità dell’Attrito è proporzionale ai gradi di quest’Angolo, ma nel caso lo si riduca eccessivamente si perde in tenuta di mare e in comfort in navigazione.

E’ sempre dai gradi del Diedro, infatti, che dipendono la morbidezza ed il punto di impatto dello scafo con l’acqua: più è alta la velocità e più questo punto andrà verso poppa, finché, ad una determinata velocità, sarà proprio all’estremità della carena.

Ho fatto anche cenno al sostentamento idrodinamico e alla Spinta, intesa come Forza, che contribuiscono a mantenere l’imbarcazione in planata. Come?

Schermata 2013-09-04 alle 15.39.01

Foto 4 – la barca nella foto riassume un po’ il senso del discorso “Angolo di Incidenza, Centro di Pressione, Sostentamento ed Assetto”; sono ben evidenti l’Incidenza di prua, il Centro di Spinta decisamente arretrato e che, centimetro più, centimetro meno, è sulla perpendicolare del Centro di Gravità. Con un Assetto del genere si può intuire quanto sia ridotta la Resistenza di Superficie con tutto ciò che ne consegue. Certo, si tratta di un’imbarcazione con motori fuoribordo e dotata di power trim, ma non è detto che qualcosa del genere non si possa ottenere anche nel caso di barche di grosse dimensioni e con motori entrobordo, come alcune sulle quali siamo intervenuti e che mostreremo più avanti.

 

Prendiamo il momento in cui lo scafo, entrando in planata, inizia a godere del noto “sostentamento idrodinamico” e vediamo cosa succede sotto la carena e quali sono le forze che vi agiscono.

La più importante è la Spinta, il cui valore deve (o dovrebbe?!) corrispondere al peso totale dell’imbarcazione in assetto da crociera; perché ciò si realizzi, è importante che lo scafo abbia una superficie planante adeguata, lungo la quale possa distribuirsi la pressione dell’acqua in maniera omogenea, circostanza questa, che in più di qualche occasione lascia a desiderare.

Ricordo ancora una volta (repetita iuvat), che la Spinta che lo scafo riceve, deve essere “proporzionale all’area della superficie planante moltiplicata per il quadrato della velocità“; il che significa anche che il sostentamento migliore si realizza man mano che la velocità aumenta. E questo mi sembra ovvio.

Se la superficie planante è insufficiente, però, lo sarà anche la Spinta: poca Spinta scarso Sostentamento, quindi.

Ricordate l’esempio dell’incudine proposto precedentemente ? La domanda era: “perché se lo mettiamo in acqua va a fondo?” Va a fondo perché la sua superficie “planante” è insufficiente a sostenere il suo peso; al contrario, invece, se lo stesso incudine finisse sotto una pressa e ne uscisse con lo stesso peso ma sottoforma di un enorme foglio di lamiera, riuscirebbe a godere della spinta idrostatica perché in questo caso la superficie sarebbe adeguata al peso. Reso l’idea ?

Ma c’è un punto in particolare in cui il flusso d’acqua si concentra ed esercita la sua pressione massima: il Centro di Pressione, una tra le Forze dinamiche che agiscono sulla carena e che, se vogliamo, è alla base del discorso “assetto e stabilità”

 

Il Centro di Pressione

Immaginate una carena, più o meno al 70-75% da poppa verso prua, come fosse un piano che definiremo “piano di larghezza finita“, che individueremo tra “A e B”, e consideriamo la dinamica del flusso d’acqua che impatta in un determinato punto.

Se lo osservassimo durante la planata, vedremmo che questo si divide in tre parti: quella di destra, la meno consistente, va verso prua trasformandosi in spruzzi per via della gravità e per l’effetto della carena che spinge l’acqua in avanti.

Un’altra, invece, segue tutta la superficie della carena sino alla sua estremità poppiera, mentre la parte centrale che divide in due il flusso, detta “linea di corrente“, forma un angolo retto rispetto al piano, in un punto ben preciso, tecnicamente conosciuto come “Punto di Ristagno” o più comunemente Centro di Pressione (Fig. 3), il cui esatto posizionamento è fondamentale ai fini del sostentamento e dell’assetto, e che altro non è se non la zona dove l’acqua esercita la sua Spinta maggiore. Regola n. 3. In questo punto, infatti, la Velocità dell’acqua è uguale a zero, e quindi la pressione esercitata sarà massima e pari a ½  V².Immagine6

Fig. 3

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Foto 5 – su questo “open” in virata veloce, si evincono un po’ tutti i concetti espressi fino qui con la teoria. Partiamo da un Angolo di Incidenza appropriato che consente un buon collocamento del Centro di Spinta (se prestate attenzione, è possibile notarlo a circa 60/70 centimetri da dove l’acqua inizia a bagnare lo scafo, da prua verso poppa). Altrettanto evidente è la velocità con cui l’acqua fuoriesce a poppa, sintomo di altrettanta velocità dell’imbarcazione, e, non ultimo, un buon sostentamento idrodinamico

Anche la parte di flusso che corre sotto quasi tutto lo scafo esercita una pressione di sostentamento dinamico, ma scorrendo verso l’estremità della carena, la pressione esercitata diminuisce poiché la velocità dell’acqua aumenta, fino a diventare pari a quella con cui naviga l’imbarcazione.

Quindi, in teoria ma anche in pratica, per beneficiare di un maggiore sostentamento anche nella zona di poppa, dove più ce n’è bisogno, la velocità di scorrimento dell’acqua andrebbe rallentata.

Ma rallentare l’acqua, se non è fatto nel modo corretto, significa aumentare l’Attrito, poiché l’acqua va rallentata, non frenata, che sono due cose diverse.

In effetti non è così semplice come potrebbe sembrare, in primis perché bisogna far si che la Pressione agisca in un punto preciso e non dove capita, ovvero sulla stessa perpendicolare del Centro di Gravità, e poi perché spesso la Superficie Planante è per qualche verso insufficiente (c’è chi sostiene che aumentandola aumenta anche l’Attrito: forse, dipende dal modo in cui l’aumenti e dalle geometrie! )

E adesso tiriamo le fila su Centro di Pressione, Baricentro, Angolo di Incidenza, Assetto ed Angolo Diedro, affermando che lo stato di equilibrio dinamico si avrà solo se, e quando, il Baricentro ed il Centro di Pressione saranno allineati sulla stessa perpendicolare insieme al Centro Aerodinamico, a completare l’allineamento delle Forze dinamiche.

Ma se uno dei primi due non si trovasse al posto giusto!? Come salvare capra e cavoli !?

Visto che dovunque si trovi il Baricentro non sarebbe possibile spostarlo per ovvi motivi (a meno che non vogliate smontare mezza barca !), allora bisognerà tentare di andarci sotto col Centro di Pressione di cui parleremo, dove vedremo anche come “Migliorare l’Assetto”. Mari blu !

 

 

 

                                                                               Tecnologia e Tecnica – L’Assetto                            a cura dell’Ing. Dino Piacci

 

Parlando di Assettem che agiscono sulla carena e che, se vogliamo, è alla base del demiscorso “assetto e stabilità”/po, stabilità ed equilibrio, non possiamo esimerci dal parlare del Centro di Gravità o Baricentro dell’imbarcazione, poiché è da quest’ultimo che dipenderanno le caratteristiche di cui sopra.

Prima di procedere al montaggio di qualsiasi imbarcazione, sarebbe il caso, e d’obbligo, pesare tutto ciò che andrà poi installato sulla nascitura, dai motori, gruppo elettrogeno, batterie, verricelli, fino agli arredamenti.

Tutto ciò è indispensabile per individuare la corretta collocazione di ogni singolo apparato, in modo da ottenere un perfetto bilanciamento della imbarcazione.

Volendo osare un linguaggio più tecnico, diremo che considereremo le coordinate del baricentro dell’insieme dei corpi di peso diverso relativo a due assi (X ed Y, rispettivamente piano longitudinale dello scafo e perpendicolare sullo (specchio di poppa), per calcolare poi il Baricentro dell’imbarcazione nel suo insieme. I due assi ci faranno da riferimento per individuare la posizione e l’altezza dal piano di riferimento (lo scafo) sul quale dovranno essere installati i vari equipaggiamenti, impianti, macchinari e via dicendo, che per l’occasione chiameremo “masse statiche“.

P, detta ” (Fig. 3), il cui esatto posizionamento è fondamentale ai fini del sostentamento e dell’assetto, e che altro non è se non la zona dove l’acqua esercita la sua Spinta maggiore. Regola n. 3. In questo punto, infatti, la Velocità dell’acqua è uguale a zero, e quindi la pressione esercitata sarà massima e pari a ½  V².er dirla tutta, e per chi vuole saperla tutta, sofisti compresi, andrebbe individuato anche il Baricentro di ogni singola componente, procedimento (alquanto semplice) che riporto comunque, prendendo ad esempio delle figure geometriche (Fig.1).

Schermata 2013-09-04 alle 21.14.51

Fig. 1

In una barca ci sono ovviamente alcune cose che hanno il loro punto obbligato, con una tolleranza minima, per cui più di tanto non si riesce ad intervenire, come per la collocazione dei motori, ad esempio, caso in cui chiuderemo un occhio, che riapriremo però per ristabilire l’equilibrio, installando il tutto il resto in maniera mirata.

Quindi, dopo averli pesati insieme agli invertitori, li collocheremo lungo l’asse longitudinale (lo scafo) nel punto stabilito; procederemo nello stesso modo col gruppo, poi con le batterie, l’autoclave, i serbatoi, gli allestimenti interni, e quant’ altro.

Un calcolo alquanto semplice ci dirà di volta in volta dove, e a che altezza rispetto l’asse verticale (con lo specchio di poppa come riferimento), si dovrà installare tutto ciò che va imbarcato (successivamente vedremo anche come recuperare un equilibrio andato perduto)

Conoscendo i pesi di ogni singola parte si procede col moltiplicare il peso di ogni corpo ( o massa) per la sua distanza dall’asse di riferimento

Schermata 2013-09-04 alle 15.39.18

Abbiamo così definito in maniera semplice e comprensibile quello che in fisica si chiama “Momento Statico di una massa rispetto ad un asse“. Facile, no !?

Per fare un esempio: considerando i valori inseriti nella tabella che segue,

Schermata 2013-09-04 alle 21.17.12

Avremo:

Schermata 2013-09-04 alle 15.39.23

Schermata 2013-09-04 alle 15.39.27

Per quanto premesso fin qui, possiamo affermare quindi che il Baricentro di un insieme di corpi è uguale “al rapporto tra le somme dei Momenti Statici delle masse considerate e quella dei pesi relativi”

Schermata 2013-09-04 alle 15.39.32Nel considerare la disposizione delle masse statiche, però, bisogna tener conto anche di quelle dinamiche, come acqua e carburante; queste, infatti, per la variazione dovuta ai consumi, rappresentano delle variabili, e vengono quindi considerate nella media, intorno al 50% circa del peso che si avrebbe a serbatoi pieni.

Un buon bilanciamento, ovvero un buon Baricentro, è possibile (ed auspicabile !) su qualsiasi tipo di imbarcazione di qualsiasi natura e dimensione. Basta dare un’occhiata alle foto

Notate come questo motor yacht (foto 1), nonostante le dimensioni, navighi ben spianato, quasi parallelamente alla superficie dell’acqua.

Un Assetto del genere, oltre ad essere indice di un ottimo Centro di Gravità lungo l’asse longitudinale, sta ad indicare il pieno rispetto di altri parametri importanti, quali il Centro di Spinta (o di Pressione), per cui un buon Angolo di Incidenza, superficie planante adeguata al dislocamento da cui deriva l’ eccellente sostentamento idrodinamico, ed altrettante cose di cui parleremo nei prossimi articoli.

Mi auguro che quanto fin qui esposto sia sufficiente per capire cosa si intende quando si parla di Baricentro di un’imbarcazione, anche perché per approfondire dovrei cominciare a parlare dei “Momenti di Inerzia“, del “Teorema di trasposizione“, e via dicendo; non che siano incomprensibili, ma trasformeremmo queste pagine in un trattato di fisica, perdendo di vista lo scopo principale: l’informazione.

Abbiamo fatto cenno a quante e quali condizioni debbano sussistere perché un’imbarcazione abbia un equilibrio e quindi buon assetto e stabilità, così come credo di aver documentato quanto sia importante stabilire la regola del “posto giusto per ogni cosa”.

Purtroppo invece, queste cose vengono spesso dimenticate o surclassate a favore di altre, come ho accennato, ed allora capita di vedere serbatoi dell’acqua da centinaia di litri che vanno a spasso per la barca, quelli della nafta che hanno chiesto asilo politico ai motori, motori con V- drive in contro-sterzo per guadagnare 50 cm quadrati nella cabina di poppa o gruppi elettrogeni che fanno quasi sci nautico, talmente sono relegati all’estremità della barca.

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Un buon Baricentro ed un Assetto eccellente permettono anche questi numeri a 250 all’ora !

 

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Anche in questo caso si può notare lo scafo quasi parallelo all’acqua, nonostante il salto

Stessa cosa per qualsiasi altro tipo di barca; la fisica non è vincolata né a modelli né a dimensioni

Esiste anche un modo per individuare velocemente in quale punto si trovi il Baricentro, utilizzando il rapporto V/ L (Velocità/ Lunghezza): con un valore tra 1 e 4, il Baricentro longitudinale sarà a circa il 55% della linea di galleggiamento (a partire da prua); tra il 5 ed il 6, al 60%, e dal 7 al 10 sarà intorno al 75%. Il “circa” deriva dal fatto che bisognerebbe vedere anche come è stata allestita la barca. Stessa cosa anche sui Dislocanti, ma basandosi sul valore del “Coefficiente Prismatico Longitudinale”.

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Sulle barche da corsa, ad esempio, basta spostare un peso di pochi chili per stravolgere l’assetto o per adeguarlo a quello del circuito di turno, e se la barca non è bilanciata perfettamente gas non gliene ne dai mica. Sugli Off-Shore, invece, si cerca di arretrare quanto più possibile il Centro di Gravità verso poppa, per avere un assetto che favorisca maggiormente le prestazioni velocistiche, anche se così messi si paga un po’ lo scotto sul mosso

E questo qui in basso è uno dei maxi yacht sui quali sono stati effettuati più interventi migliorativi per assetto e prestazioni: credo che il risultato parli da solo.

Alla prossima e Mari Blu a tutti !

 

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                                                                                Tecnologia e Tecnica – L’Assetto                 di Dino Piacci ingegnere navale

Migliorare l’assetto: coi Flaps ?!

Si possono percorrere due o tre strade con risultati soddisfacenti, ma è indispensabile fare delle distinzioni tra i metodi, perché con alcuni di questi è facile migliorare una situazione e peggiorarne due. Come prima cosa bisognerebbe tirare fuori la poppa dall’acqua per far si che lo scafo spiani meglio e recuperi un minimo d’Assetto.

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Foto 1

Ma è l’interpretazione del “migliorare”che a volte mi lascia perplesso (è un eufemismo !). E qui infatti,  che viene fuori l’estro, l’arte di arrangiarsi con teorie machiavelliche, o l’inventiva per la serie “si fa quel che si
può”.

Le soluzio ci sono, ma non parlatemi di quei cosi messi a prolungamento della carena, i flapponi fissi, perché al di la dello scarso risultato, coprireste solo una parte dell’effetto senza estirpare la causa. Non solo: prolungando la carena, si ricrea un po’ la stessa situazionecome nel caso dei Flaps (quelli veri, intendo): anche a “incidenza zero” creano Resistenza di Superficie ed il Sostentamento è solo idrostatico
Certo, talvolta si riesce ad alzare un po’ la poppa, abbassando di conseguenza la prua; questo perché la “Spinta verticale data dal flappone è uguale alla Forza “F” che vi agisce, moltiplicata per il coseno dell’Angolo di Incidenza” (a cui va a rompere le scatole ).

La pressione esercitata dall’acqua al di sotto del “coso”, infatti,” è proporzionale all’incidenza rispetto alla linea di flusso“, ma in pratica non ne ho mai visto uno che rispecchiasse questa legge fisica, anzi. Già, dimenticavo i Maghi di banchina , loro si, che sanno come si fa !

Se vogliamo o dobbiamo per forza utilizzare un Flap fisso, o dei Flap (s) idraulici, esistono comunque una collocazione, un’inclinazione, un’altezza, ed una dimensione ben precisa per ogni tipo di barca, e non “uno per tutte” come l’aspirina.

E non illuda il risultato all’apparenza positivo, poiché il “la ferramenta” va a destabilizzare altri equilibri, allontanando ancora di più da dove dovrebbe essere, il già latitante e precario Centro di Pressione.

E laddove questi cosi sortissero un qualche risultato, è sicuramente perché l’imbarcazione ha degli handicap nell’insufficiente Superficie Planante, o ancora più probabilmente nell’errato posizionamento del Baricentro. Ed è sempre qui che dobbiamo andare a parare.

Mi sembra ovvio che, non potendo spostare né motori né altri pesi o masse di rilievo, per intervenire si dovrà lavorare al contrario (spesso è così che si procede), facendo arretrare quanto più possibile il C. di P. per portarlo vicino al Baricentro, aiutati anche da una provvidenziale correzione dell’Angolo di Incidenza.

Esiste però anche un’altra strada per arrivare ad un risultato soddisfacente, sicuramente la più efficace, poiché consente un intervento radicale e mirato attraverso il quale compensare gli equilibri persi o mancanti. Analizziamole entrambe.

 

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Prima, però, è bene premettere che a volte è l’utente stesso a rendere precaria la situazione imbarcando cose più o meno utili e mal riposte: si va dal doppio gruppo elettrogeno ai serbatoi supplementari, che da soli basterebbero a coprire una Civitavecchia – Olbia e ritorno, da ghiacciaia e cambusa degne di un grande ristorante, ad una serie impressionante di ammennicoli, accessori e bagagli vari (l’elenco sarebbe lunghissimo). Il tutto piazzato dove fa più comodo, appunto.

E’ quindi ovvio che si paghi poi lo scotto su baricentro ed assetto. Fin che si spostano cento chili il problema non sussiste, ma se ne sposti duecento su un dodici metri la differenza si sente eccome !

Comunque sia, vediamo cos’è che si può fare, a partire dall’adozione dei popolarissimi Flaps: quale occasione migliore per chiamarli col loro vero nome !

i “correttori d’assetto”

Dalla definizione stessa non dovrebbe essere difficile intuire dove vanno a parare e quale sia in effetti il loro compito. Stando all’etimologia della parola, servono a correggere, e solitamente si corregge qualcosa quando è sbagliata, o no !? Bell’argomento ! (devo stare attento a come muovermi, o meglio, a come parlo, ché di nemici ne ho già abbastanza).

Diciamo allora che i Flaps possono essere utilizzati come aiuto in alcune circostanze. Personalmente, li ritengo superflui se:

Schermata 2013-09-04 alle 15.40.03

 

– la barca è stata progettata e realizzata secondo criteri ben precisi;

– Assetto e Baricentro sono stati considerati anche (o soprattutto ?!) a pieno carico (acqua, carburante, tender, gruppo, rifornimenti, materiale di rispetto, Ospiti ed Armatore, Colf, cane, gatto e canarino);

– la superficie planante è adeguata al peso dell’imbarcazione;

– l’Angolo di Incidenza è tra i 4° e i 5°;

– il Centro di Spinta (o di Pressione) è sulla perpendicolare del Centro di Gravità, e ….

… se non si esagera col carico, appunto.

Ma affinché ognuno di voi possa farsene un’idea e trarre conclusioni proprie ( .. e appropriate !), credo che un po’ di storia ed un po’ di tecnica non guastino

la storia

I primi “correttori d’assetto” fecero la loro comparsa durante l’ultima guerra (visto quanto sta succedendo in questi ultimi tempi, c’è da augurarsi “ultima” in tutti i sensi) sui pattugliatori della marina, sui quali, vista la scarsità di

Schermata 2013-09-04 alle 15.40.07sostentamento nella zona di poppa, erano utilizzati per tirare un po’ più su uno scafo, che, più che navigare sull’acqua, la solcava come un aratro fa con la terra.

Solo a metà degli anni ’60, cominciarono a diffondersi anche nella nautica da diporto, dapprima sulle imbarcazioni medio/grandi e successivamente su molte altre, motoscafi veloci compresi.

La maggior parte erano fissi, geometricamente corti e larghi e, incernierati sullo specchio di poppa con tiranti e contro-tiranti, partivano dallo spigolo sin quasi a centro carena.

Solo successivamente divennero idraulici e comandati elettricamente, mentre anche la loro estensione andava via via diminuendo, fino ad arrivare a quelle dei nostri giorni, in cui si è passati da un estremo all’altro: ma a cosa volete che servano quelli modello Barbi, dieci centimetri per venti, con un pistone che fa tenerezza !

Un po’ di tecnica spicciola può aiutare a conoscere meglio il funzionamento; abbiamo già detto che i Flaps possono aiutarci a variare l’Angolo di Incidenza (è per questo che li abbiamo presi in esame) lavorando sull’onda di pressione generata dallo scafo, dato che l’intensità e la distribuzione della pressione sono proporzionali all’incidenza rispetto alla linea di flusso.

La pressione è una Forza, come abbiamo visto, ed è formata da due componenti: Spinta verticale ed Attrito orizzontale. La Spinta verticale data dal Flap, abbiamo detto che è uguale alla Forza F per il coseno dell’Angolo di Incidenza; in parole povere: alzando la poppa si abbassa la prua, come nel caso del flappone centrale.

 

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Foto 2  – qui i Flaps ci sono, ma sono alzati: secondo voi con un assetto così c’è bisogno di “correggere” qualcosa !? Ma al di la di questo è importante notare la reale posizione “neutra

L’effettiva posizione neutra, quindi, si otterrà soltanto quando il Flap si troverà sulla scia di planata, perché l’angolo che si crea non è negativo rispetto al piano orizzontale, e la sua dimensione è inversamente proporzionale alla velocità della barca.

Ma è bene non esagerare, poiché, se sollevando i Flaps, al di sopra della posizione neutra non si realizza una ventilazione, come conseguenza si avrà una depressione, che farà aderire la scia sulla superficie inferiore, esercitando una Forza verso il basso equivalente al peso dell’acqua spostata ed alla sua accelerazione verticale.

A velocità sostenuta, invece, se si venisse a creare un * vuoto parziale, questo potrebbe causare sui Flaps una spinta verso il basso di circa 1000 kg, dovuta alla pressione atmosferica. Ma fortunatamente questa è solo un’ipotesi, che rimane tale fino al raggiungimento di velocità effettivamente elevate con pesi negativi notevoli, situazione in cui potrebbe effettivamente realizzarsi.

Al contrario, invece, la pressione ed il sostentamento aumenteranno man mano che il Flap viene abbassato, anche se nel contempo si verificherà un rilevante incremento dell’Attrito con tutto quello che comporta. Oltre un certo punto, comunque, si troverà in una condizione di pressione massima (verticale), in cui non si avrà alcun sostentamento ma solo il massimo Attrito..

Perché i Flaps possano produrre un reale effetto benefico, devono (dovrebbero) avere la stessa inclinazione dell’Angolo di Incidenza dello scafo, circa 4,5°, poiché questa è l’unica condizione in cui l’Attrito è minimo e le prestazioni ottimali, e la pressione dell’acqua sarà distribuita in maniera uniforme sulla carena (qui si va avanti a botte di condizionali, purtroppo!)

*(un vuoto sotto un piede quadrato di superficie genera una Forza verso il basso, pari a 9,29 dm²)

 

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Foto 3

Ma sicuramente ci sarà chi afferma che sul mosso stabilizzano: anche qui ci sarebbe da ridire, perché la stabilità deve essere una caratteristica dell’imbarcazione, che non può e non deve dipendere da due pezzi di acciaio (nella migliore delle ipotesi) o d’alluminio, a meno che non sia per questioni di stabilità laterale di uno scafo velocissimo a cui, oltre una determinata velocità, non rimane più niente in acqua se non l’ultimo metro di carena (Foto 2), ma in questo caso, parliamo di velocità oltre i 50/60 nodi.

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Foto 4 – … e come dimostra la foto non è una questione di dimensioni ! Obiettivamente: vi sembra che questo maxi-yacht abbia bisogno di Flap per tener su la poppa !?

Sulle supposte Off-Shore da diporto (foto 3 – ce ne sono alcuni che viaggiano intorno alle 90/100 mph) e da competizione, quando il punto di gravità longitudinale si trova al 65/70% della linea d’acqua, sul mosso l’imbarcazione può diventare instabile e difficile da governare.

Schermata 2013-09-04 alle 15.40.26In situazioni del genere i Flaps potrebbero essere necessari per far arretrare il Centro di Pressione verso poppa, più vicino al Baricentro, in modo da stabilizzare anche la prua. Diversamente, non sono più da considerare “stabilizzatori” o “deviatori di flusso”, ma correttori d’assetto a tutti gli effetti, perché nel caso, è quella e solo quella la funzione che esercitano. Alla lettera.

Molti penseranno che siano una mano santa anche per la planata a pieno carico, ma io continuo a ripetere che allora c’è qualcosa che non va sulla barca: se il progetto è un buon progetto, e vengono rispettate le regole di cui sopra, i Flaps non servono.Schermata 2013-09-04 alle 15.40.30

Tra le cause di una planata difficile o particolarmente lunga, potrebbero esserci un rapporto di riduzione un po’ troppo veloce, o un passo dell’elica un pelino lungo, ma in questo caso può trattarsi di una scelta, per cui si è consapevoli che se tiri da una parte scopri dall’altra, così come in presenza di un carico eccessivo.

Schermata 2013-09-04 alle 15.40.34Se adottassimo, ad esempio, una riduzione 1:1 su di un’imbarcazione sportiva di 12 metri circa, con due motori turbo diesel da 380 Hp l’uno, ed eliche che favoriscono più la velocità di punta che quella intermedia, col pieno di carburante ed acqua e quattro o cinque persone a bordo, si potrebbe avere una planata poco entusiasmante, un po’ forzata, direi, ma con questi presupposti è normale che sia così.

Solitamente i Flaps vengono installati in modo da farli coincidere col fondo scafo, a filo carena, e ad inclinazione “zero”, perché si è portati a credere che questa posizione corrisponda ad un punto neutro: Errore !

Così montati, infatti, servono solo ad aumentare l’Attrito di Superficie, essendo né più né meno, un inutile prolungamento dello scafo. Andrebbero invece allestiti circa 15/20 millimetri più su del fondo barca, mentre le dimensioni e forme geometriche dovrebbero essere proporzionate e studiate secondo le diverse esigenze.

Un’ altra svista in cui si incappa spesso nel montaggio è quello di seguire l’inclinazione della “V” di carena, per cui ti trovi certi Flaps a 45°, che più che lavorare sull’acqua, lavorano con gli spruzzi e con l’aria.

A tal proposito ricordo che è bene che lavorino sulla scia di carena, in modo tale che l’acqua sia concentrata più o meno a centro piastra.

Sui Dislocanti, dove non servirebbero a niente, al loro posto vengono invece installati degli stabilizzatori veri e propri, che, montati sotto lo scafo, hanno il compito di smorzare il rollio laterale e stabilizzare l’imbarcazione.

Comunque, se proprio vogliamo trovare una qualche utilità, facciamo finta che una parte di cose non l’abbiate letta, e tiriamo in gioco il vantaggio di poter bilanciare l’imbarcazione se il carico a bordo è rilevante, o di adeguare il bilanciamento al consumo di carburante, o ancora di poter migliorare la stabilità laterale in caso di mare al traverso, poiché i Flap, come abbiamo visto, consentendo la variazione dell’Angolo di Incidenza, e possono avere un effetto correttivo riguardo questi fattori (pregasi notare il correttivo).

Ma se per un qualsiasi motivo non si riuscisse a spostare il Centro di Pressione nel punto in cui dovrebbe essere, la terapia più indicata è quella di lavorare sulle deviazioni e la ripartizione dei flussi, per far confluire la Spinta della massa d’acqua laddove necessario. I sistemi ci sono, a cominciare dai …

 

Pattini e Redan

Le barche non sono tutte uguali ovviamente, (a volte anche due modelli uguali della stessa casa si differenziano tra loro per il montaggio) e richiedono quindi studi ed interventi specifici non che l’uso di tecniche differenti.

Ci può essere un’imbarcazione sulla quale per incrementare il sostentamento sia indispensabile mettere mano sulla geometria di carena e dei pattini longitudinali, o l’allestimento degli stessi su una che ne sia sprovvista o dove si rivelino insufficienti, valutando posizione, forma, inclinazione e dimensioni.

Già qualche decennio addietro, per far fronte alla problematica su delle barche sportive, qualche temerario di casa nostra adottò i pattini ideati dall’americano James Hunt: i risultati furono entusiasmanti, tant’è che molti altri costruttori li allestirono anche sugli scafi destinati ad un diporto più tranquillo.

Le carene coi pattini “Hunt“, infatti, avevano il pregio di conferire anche una notevole morbidezza e stabilità su mare formato. Un’altra bella matita in tal senso, è stato anche Mike Peters, autore di pattini longitudinali a spigoli vivi molto pronunciati, che rendevano lo scafo eccezionalmente stabile, consentendo andature da brivido sui velocissimi off shore.

Un interessante trattato sull’argomento fu scritto già molto tempo prima da Taylor, insigne ricercatore, ed anche RenatoSonny” Levi condusse studi approfonditi, che definire interessanti sarebbe un eufemismo !

Tutt’oggi, infatti, per migliorare il sostentamento sui grandi Motor Yacht plananti, si fa largo impiego dei pattini longitudinali, il cui preciso compito è quello di incanalare forzatamente i flussi d’acqua, che, diversamente, defluirebbero in senso obliquo rispettoSchermata 2013-09-04 alle 15.40.39 alla carena, e che invece, a contatto con la parte interna dei pattini, generano una pressione verso l’alto ed una ventilazione, sostentando lo scafo e agevolando la riduzione dell’Attrito di Superficie (Rs).

Ma questa non è una regola che vale in senso assoluto: ci sono stati casi in cui si è reso necessario spostare o addirittura eliminare dei pattini, così come in altri è stato indispensabile aumentare invece l’area della superficie planante (Foto 7, 8, 9, 11, 12)

 

 

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Foto 7, 8, 9 – Dopo aver ridisegnato le geometrie di carena, si procede con l’allestimento dello “step” e dei nuovi pattini longitudinali, ricostruendo lo scafo con materiali compositi e resine epossidiche

 

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Foto 10

A volte è possibile far ricorso anche a Step o Redan, che dir si voglia; la loro funzione è quella di fermare l’acqua che per la spinta della carena và verso prua, e che, trovando la strada sbarrata, gira su se stessa arricchendosi di gas, e viene poi spinta in direzione della poppa dove crea un’ulteriore aggiunta di pressione utile al sostentamento dello scafo. (Foto 5, 6, 10 )

 

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Foto 11 – 12 -… e questo è il risultato a lavoro ultimato

 

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In altre situazioni, invece, è necessario un intervento radicale ridisegnando ex novo lo scafo, spianando tutto e ricominciando da capo, come nei casi in oggetto o quando la planata sia ogni volta una sofferenza, i consumi da petroliera, e sul mosso si debbano recitare le orazioni sin quasi a centro carena.. L’operazione è lunga ed impegnativa, ma i risultati sono a dir poco straordinari.

Se usato con cognizione, un Redan può essere una soluzione per tanti problemi legati all’Assetto; oltre ad essere allestito in prossimità del Baricentro per ridurre la superficie bagnata e favorire la velocità, può anche essere adottato per intervenire in una zona ben definita, laddove ci sia una particolare carenza di sostentamento. In certi casi è la classica mano santa.

Attenzione però, perché questa può essere anche un’arma a doppio taglio: un calcolo approssimativo o un solo centimetro di troppo possono peggiorare la situazione. Ma se si ha dimestichezza, è addirittura possibile realizzare step contrari, e credetemi, in questo modo è stato possibile recuperare tante imbarcazioni, che diversamente erano destinate alla svendita.

Negli Stati Uniti, invece, dove tutto diventa estremo, dopo aver fatto la comparsa su alcune barche veloci, I Redan hanno iniziato a moltiplicarsi di anno in anno; 2, 3, 4, e c’è stato chi, per tagliar corto, si è esibito allestendone 6 !! (foto 1,13, 14).

Ma fatta eccezione per i 2 solitamente posti tra pozzetto e motori (Foto 6 – 10) – uno a monte e l’altro a valle del Baricentro, gli altri si annullano uno con l’altro; in ogni caso, per non correre rischi, in molti casi non si è andati oltre i dieci millimetri di altezza.

 

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foto 13

 

Per rendere meglio il concetto, comunque, troverete alcune foto di imbarcazioni nell’esercizio delle loro funzioni dalle quali risulta evidente cosa si intenda per buon assetto e sostentamento, a prescindere dal tipo di barca, dalla dimensione o dalla velocità.

Per ovvie ragioni non è il caso di pubblicare le foto di quelle che invece non godono di buona salute!

Lavorando personalmente sul problema, districandomi tra esperienze e prove, ho puntato al raggiungimento di un buon compromesso tra velocità, sostentamento e stabilità,  (chiamarli studi potrebbe sembrare presuntuoso), dimostrado che le tre cose possono coesistere, con risultati alla mano. Lo scafo di un motor yacht planante, vista la sua conformazione, già ci offre una soluzione geometrica a favore di un buon sostentamento idrodinamico con una Resistenza di Superficie estremamente ridotta.

Facciamo una cosa, io ne faccio un accenno, voi cercate di afferrare al volo il concetto, senza dover scendere nei particolari.

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Bene, allora: qualsiasi mezzo in movimento, come prima cosa ha bisogno di essere stabile durante il moto, nello specifico cercando anche di ridurre l’Attrito e quindi il contatto con l’acqua, senza però perdere in stabilità. Secondo voi qualpe potrebbe essere il sistema migliore ?

Immaginate di osservare la parte della carena nella zona più importante, quella che dovrebbe essere bagnata limitatamente dall’acqua durante la navigazione: non vi sembra di poterla delineare in tre punti precisi, istintivi, naturali, logici e spontanei?!

Sono gli unici a cui viene da pensare: “A – B – C” , indipendentemente dal tipo di scafo. Perfetto, quindi “A” sarà un punto verso prua, “B e C”

                                          Foto 13

invece, gli spigoli di carena: pensate che non sia più che sufficiente a livello di stabilità ? E chi la muove una barca o qualsiasi altro oggetto in uno stato di equilibrio del genere!
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l’Angolo di Incidenza ed il Centro di Pressione sono come e dove devono  essere, e la Spinta che ne deriva la sostiene e la stabilizza. E a poppa ?! Di bene in meglio, perché lo scafo poggia solidamente sui due lati esterni, formando un triangolo isoscele col Centro di Pressione (Fig. 3).

In questo modo la barca assume un assetto tale per cui non si infossa in acqua né sbatte sulle onde, ed è immune dal rollio, perché la giusta Spinta esercitata dall’acqua alle estremità laterali nei punti “B e C”, è tale                                            Foto 14

da impedire qualsiasi movimento indesiderato. “B e C”, infatti, sono praticamente all’estremità della carena, in corrispondenza degli spigoli, e non verso l’interno, caso in cui, sul mosso, la barca potrebbe risultare meno stabile.

fig2-3-4

                                                                                                                  Fig. 2-3-4

 

A dirla tutta, c’è una quarta parte obbligata al contatto con l’acqua, ma non crea problemi, anzi, in determinate situazioni di mare migliora ulteriormente la tenuta e la morbidezza sull’onda.

Una delle particolarità sta nel modo e nella velocità con cui l’acqua scorre sotto la carena, che, per una questione di dinamica dei flussi, consente di mantenere costante il Sostentamento dimezzando l’Attrito, anche se Superficie Planante ce n’è quanta ne volete.

La parte di flusso che viene indirizzata verso poppa, grazie ad un corretto Angolo di Incidenza, è lasciata libera di scorrere per più di meta barca (considerata al galleggiamento) ed inizia ad essere incanalata solo in un punto preciso, più o meno dove solitamente si verifica la fuga di massa d’acqua: lateralmente.

Poco sopra avevo fatto cenno proprio sulla velocità con cui fuoriesce l’acqua a fine carena e trasversalmente, sottolineando che in questa situazione diminuisce la spinta; e questo è vero, ma, quasi come per tutte le cose, se ci lavori su, qualcosa riesci a migliorare.

Provate ad immaginare una specie di tunnel, come fosse una “U” rovesciata al cui interno è costretta l’acqua: non essendoci altra via di uscita, questa viene compressa tra la parte superiore ed i lati del tunnel. Così messa ha solo due vie di fuga: verso il basso (ma l’acqua spinta verso il basso tende a tornare allo stesso livello dell’acqua circostante) o all’estremità della poppa.

Naturalmente il discorso non si ferma qui, ma avevo chiesto di afferrare il concetto, non il progetto ! Al momento chiudiamo qui l’argomento Assetto, che riprenderemo comunque in tema di attriti e trasmissioni. Mari blu !

 

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