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Cosa c’è sotto? Idrodinamica e dintorni, il lato oscuro delle performance

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A tutti i velisti appassionati di regate è capitato almeno una volta di confrontarsi con una barca gemella e restare impotenti rispetto alle sue prestazioni superiori alla nostra. Eppure le barche sono uguali, le nostre vele sono buone e l’equipaggio affiatato e competente. Come fa il nostro avversario a navigare così più veloce di noi? La risposta a volte sembra un mistero, ma in realtà non lo è e va cercata sotto la linea di galleggiamento della nostra carena. Ciò che succede sott’acqua infatti, ovvero tutto quello che riguarda l’idrodinamica della nostra imbarcazione, assume un’importanza cruciale a livello di performance. Parliamo anche di molti decimi di nodo, o anche di più, di differenza tra una carena idrodinamicamente perfetta e una che invece non lo è. I fattori determinanti sono molteplici: una buona stesura dell’antivegetativa, le prese a mare a filo, la cura dei bordi d’uscita delle appendici. Questi tre fattori possono cambiare in modo radicale le velocità della nostra barca, in tutte le condizioni.

QUANDO LA BARCA “CANTA”

Vi è mai capitato di sentire, a certe velocità, una vibrazione apparentemente inspiegabile e non individuabile che arriva dal “ventre” della barca? E’ una cosa che può capitare soprattutto alle chiglie di forma trapezoidale, ma non solo a quelle, con un profilo d’uscita più abbondante. Probabilmente qualcuno di voi, sentendo questa vibrazione, se ne è rallegrato pensando che la barca stesse navigando così veloce da iniziare a “fischiare”.

Niente di più sbagliato. Non solo quel rumore è il segnale che la vostra velocità crescente verrà presto interrotta ma si tratta anche di qualcosa di potenzialmente dannoso, sul lunghissimo periodo, per la struttura della barca. A teorizzare questo fenomeno fu, a inizio ‘900, il fisico e matematico ungherese Theodore Von Kármán,1881-1963. Era un esperto di barche a vela? Non esattamente. Von Kármán studiava la fluidodinamica e in particolare una sua branca, l’aerodinamica, infatti collaborò nella sua carriera anche con la NASA e l’esercito americano. Teorizzò la cosiddetta “scia vorticosa di Von Kármán”, ovvero quel fenomeno caratterizzato dal distacco alternato di vortici dal bordo di uscita in alcuni corpi tozzi.

Il disegno, che non ha valore scientifico, esemplifica la teoria dei vortici

Per semplificare e rendere comprensibile il concetto: il bulbo trapezoidale di una barca a vela ha due facce, i vortici di uscita dell’acqua, quando entra in azione il “fischio”, si distaccano alternativamente da uno o dall’altro lato in maniera discontinua, creando una modifica della distribuzione delle pressioni attorno al corpo e la conseguente vibrazione. Turbolenza che poi colpirà l’elica e il timone, causando ulteriori “danni” all’avanzamento della nostra barca, per non parlare del fatto che, se la vibrazione è particolarmente pronunciata  verrà addirittura trasmessa alle sartie, all’albero e quindi alle vele, disturbando il flusso dell’aria.

In pratica credete di andare veloci ma proprio in quel momento iniziate a rallentare e soprattutto non fate del bene alla barca. Perché succede questo? Perché spessissimo, soprattutto in barche non pensate per la competizione (ma non solo in quelle) il profilo di uscita della deriva è piuttosto spesso e tozzo.

Il bordo d’uscita del bulbo con la leggerissima limatura tra i 30 e i 45 gradi, al quale si può applicare una sagoma, realizzata in resina epossidica, di pochi millimetri per prolungare e sfinare ulteriormente l’uscita del bulbo.

Qual è la soluzione per limitare il problema? Premettiamo che è una delle classiche cose da “Non provare da soli a casa”, ma occorre farsi aiutare da un esperto o consigliare dal cantiere che ha costruito la barca. Occorre limare, “tagliare”, l’uscita del bulbo, all’estrema coda e solo per pochissimi millimetri, fino a creare un angolo tra i 30 e i 45 gradi.

L’uscita del bulbo non sarà più perfettamente simmetrica, ma in questo modo i vortici si distaccheranno in misura maggiore da un lato e in maniera più continua, eliminando, o piuttosto diminuendo, le vibrazioni. In alcuni casi, si può, in aggiunta, applicare una sorta di piccolissima, parliamo sempre di millimetri, “prolunga” all’uscita del bulbo, ovvero una piccola sagoma di vetroresina che segue il taglio a 45 gradi e avrà come funzione quella di assottigliare ulteriormente il bordo di uscita della deriva.

Un’ulteriore intervento da fare sulle appendici sarebbe quello della messa in dima, ma data la sua complessità gli dedicheremo un approfondimento a parte.

L’EFFETTO FRENANTE DELLE PRESE A MARE

La presa a filo in attesa delle finitura con lo stucco per diventare totalmente aderente con la carena.

Facciamo un rapido conteggio: presa a mare del bagno che spesso può essere doppia se i WC sono due o tripla se il lavandino ne ha una dedicata, presa a mare della cucina, presa a mare del motore. Quattro, cinque o più protuberanze immerse, dalla forma tutt’altro che idrodinamica: eliminare il loro freno può portare, per fare un esempio, a un beneficio simile rispetto al passaggio da un’elica a pale fisse a una abbattibile. Facciamo una premessa: le prese a mare a filo è bene chiederle al cantiere costruttore nell’eventualità in cui acquistiamo una barca nuova. Nel caso in cui decidiamo di modificarle successivamente, l’operazione è molto più complessa e va fatta da un professionista e in accordo con il costruttore, che ci dirà se si tratta di qualcosa di fattibile o meno. Non è assolutamente un’operazione che va fatta in autonomia, dato che si tratta di una zona cruciale per la sicurezza della barca.

UNA CARENA PERFETTAMENTE LISCIA

Una volta alata la barca la prima cosa da fare è quella di lavare la carena con un’idropulitrice in modo da eliminare tutta la vegetazione ed eventuali strati esausti della vecchia antivegetativa. Fatto ciò, e lasciato respirare ed asciugare la carena per qualche settimana, è il momento di preparare il fondo su cui passare la nuova antivegetativa. Risulta particolarmente efficace una carteggiatura generale in modo da preparare una superficie completamente liscia prima dell’applicazione. Nel caso di barche che saranno impiegate in regata è consigliabile utilizzare una vernice a matrice dura. Questo ci consentirà durante la stagione di potere “riprendere” la carena con degli alaggi veloci per pulirla delicatamente con una spugnetta. Nel caso invece di una barca da crociera che naviga a lungo la scelta di una vernice auto levigante potrebbe essere un’ottima soluzione.

MEGLIO A SPRUZZO

L’obiettivo è quello di ottenere una superficie finale il più liscia e levigata possibile per favorire la scorrevolezza della carena. Nessuna applicazione delle antivegetative meglio di quella a spruzzo rispetta questo criterio. Questa tecnica infatti garantisce un applicazione più controllata della quantità di vernice ed elimina le rugosità del passaggio a rullo. Quest’ultimo resta comunque un metodo valido, ma a patto che, dopo l’ultima mano, operiamo a distanza di almeno 24 ore una levigatura finale utilizzando una carta vetrata da 600 per carteggiare ad acqua ed eliminare le imperfezioni o le rugosità. Un’operazione per altro che è consigliabile anche nel caso dell’applicazione a spruzzo.

Mauro Giuffrè

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3 Comments

  1. Salvatore ha detto:

    Il bordo d’uscita ideale di una pinna idrodinamicamente efficiente dovrebbe essere acuto (oltre che, si spera, anche simmetrico) ma, di fronte alla difficoltà pratica di realizzarla (e, soprattutto, di non scheggiarla irrimediabilmente) nella normale pratica si preferisce adottare un bordo di uscita comunque sottilissimo ma perfettamente tronco mentre è fortemente sconsigliabile l’adozione di un bordo di uscita arrotondato che, come è stato ampiamente dimostrato sperimentalmente, aumenterà la resistenza idrodinamica.

    • Giornale della Vela ha detto:

      Concordiamo Salvatore, diciamo che l’intervento descritto è un’operazione per rimediare a un problema originale e limitare il “danno” con un intervento poco invasivo. In questo caso si “sopporta” l’asimmetria di questi pochi millimetri finali per cercare comunque di diminuire le turbolenze.

      Mauro Giuffrè

  2. Paolo Maria Ciriani ha detto:

    prese a mare in rilievo come le normali , ma con un profilo NACA ? esistono? possono servire a diminuire le resistenze e le turbolenze che l’anello rotondo provoca irrimediabilmnte?

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