Lo scorso mese ci siamo soffermati su un fatto abbastanza ovvio, e cioè che più si corre a vela sull' acqua e tanto meno si riesce a stringere il vento nell' andatura di bolina.
Questo mese vedremo come possiamo prevedere le prestazioni di una barca a vela, sia al variare della rotta rispetto al vento sia quando cambia la sua intensità, standocene comodamente davanti al computer.
Da una qualsiasi prova pubblicata in una rivista specializzata si possono ricavare i dati relativi alla navigazione di bolina stretta: per esempio io ho sottomano le pagine di una “superprova del Gran Soleil 45” (versione 2005) in cui trovo riportati i seguenti numeri:
- velocità vento reale Vv = 13 Kn (nodi)
- velocità barca Vb = 6,9 Kn
- angolo vento apparente ALFA = 31 °
Vv |
Vb |
ALFA |
BETA |
DELTA |
GAMMA |
Va |
13 |
6,9 |
31 |
15,9 |
133,1 |
46,9 |
18,4 |
L’ angolo di rotta (GAMMA) è di 46,9 ° e la velocità del vento sulle vele (Va) è di 18,4 Kn; in altre parole il GS 45 in quelle condizioni naviga facendo un angolo di bolina di circa 47°, cioè riesce a bordeggiare all’ esterno di un settore di 94° “a cavallo” della direziona dalla quale spira il vento.
Altro che 31° !
Sorpresa? Non tanto, basta pensare (come abbiamo già evidenziato lo scorso mese) che quanto più corre forte una barca a vela tanto più il vento apparente proviene dalla prua della barca, e quindi tanto più essa deve poggiare per poter far portare le vele, cioè deve navigare allontanandosi dalla direziona dalla quale spira il vento reale.
I pluriscafi infatti, date le loro velocità esagerate, non sono mai in grado di risalire il vento con settori stretti.
Guardate un po' le due foto che seguono.
Se osservate attentamente e cercate di dare una valutazione all' angolo tra la scia delle barche e la direzione da cui spira il vento realmente (freccia arancione perpendicolare alle creste delle onde), troverete un angolo intorno ai 70°.
Torniamo al GS 45: e se adesso aprissi l’ angolo di bolina, cioè poggiassi fino all’ andatura al traverso, come varierebbero quelle stesse grandezze ?
Poiché nella “superprova” sono riportati gli stessi dati anche per gli angoli di vento apparente di 45° 60° e 90° ecco che io sono in grado, con i dati disponibili, di “tarare” il modello matematico, cioè di adattare le formule nell’ algoritmo (che valgono per tutte le barche) al caso del GS 45 e quindi posso ottenere le risposte per qualsiasi angolo di rotta.
Naturalmente per farlo ho bisogno di introdurre una costante di taratura che però deve essere influenzata anche da alcune caratteristiche dello scafo: io ho scelto la lunghezza fuori tutto dello scafo, e la componente della portanza sulle vele nella direzione di avanzamento (data ovviamente dalla pressione cinetica sulle vele calcolata con il vento apparente che in effetti agisce su di esse).
Purtroppo c’è un "loop", cioè un gatto che si mangia la coda (infatti la velocità dello scafo è influenzata dall' intensità del vento apparente e il vento apparente è naturalmente influenzato dalla intensità e direzione della stessa velocità): in questi casi di "looping", in algebra si ricorre alla soluzione per tentativi, cosa che ho fatto anch' io variando il dato della velocità della barca fino a farne “sovrapporre” il valore con quello derivato dall’ algoritmo.
Così sono riuscito a determinare l’ angolo di rotta GAMMA (cioè so dove punta la prua rispetto alla direzione del vento che soffia in quel momento) e la velocità del vento sulle vele Va (cioè quello apparente che anch’ io sento sulla pelle quando navigo) per qualsiasi condizione di vento e di rotta.
Guardate il risultato, sempre per il GS 45:
Vv |
S |
Vb |
Vb |
ALFA |
BETA |
DELTA |
GAMMA |
Va |
13 |
174,73 |
6,90 |
6,90 |
31 |
15,9 |
133,1 |
46,9 |
18,4 |
13 |
205,52 |
7,19 |
7,19 |
45 |
23,0 |
112,0 |
68,0 |
17,0 |
13 |
194,95 |
7,09 |
7,09 |
60 |
28,2 |
91,8 |
88,2 |
15,0 |
13 |
128,30 |
6,39 |
6,38 |
90 |
29,4 |
60,6 |
119,4 |
11,3 |
Come già visto, con 13 nodi di vento reale e un angolo di bolina stretta ALFA di 31° il GS 45 naviga a 6,9 nodi con un angolo GAMMA di 46,9° rispetto al vento reale; sulle sue vele preme un vento apparente di 18,4 nodi (PRIMA RIGA DELLA TABELLA)
Poggiando, con un angolo ALFA di 45°, la velocità aumenta fino a 7,19 nodi e l’ angolo di bolina GAMMA si apre fino a 68° (SECONDA RIGA DELLA TABELLA) .
Poggiando ancora fino ad avere un angolo apparente di 90°, la velocità si riduce a 6,38° e la rotta vera si apre fino a 119,4° (QUARTA RIGA DELLA TABELLA).
Ciò che ho trovato è molto importante, perchè adesso io posso conoscere le prestazioni di bolina stretta con un vento reale diverso da quello con cui sono state fatte le rilevazioni.
A meno di condizioni-limite come 1 o 2 nodi di aria (in cui la barca è pressochè ferma) oppure di 25 nodi e oltre (nelle quali interviene anche il moto ondoso e/o si raggiunge la velocità limite dello scafo) con il modellino matematico si hanno i seguenti risultati:
Vv |
S |
Vb |
Vb |
ALFA |
BETA |
DELTA |
GAMMA |
Va |
5 |
36,12 |
4,65 |
4,65 |
31 |
28,6 |
120,4 |
59,6 |
8,4 |
10 |
112,46 |
6,18 |
6,18 |
31 |
18,6 |
130,4 |
49,6 |
14,8 |
18 |
304,82 |
7,93 |
7,93 |
31 |
13,1 |
135,9 |
44,1 |
24,3 |
Vv |
S |
Vb |
Vb |
ALFA |
BETA |
DELTA |
GAMMA |
Va |
5 |
12,33 |
3,56 |
3,56 |
90 |
45,4 |
44,6 |
135,4 |
3,5 |
Con un vento apparente al traverso (ALFA 90°) e con un vento reale di 5 nodi (Vv 5) in realtà la barca viaggia con un angolo di rotta vero (GAMMA) di 135,4 °, alla velocità (Vb) di 3,56 nodi e sulle sue vele scorre un vento apparente (Va) di 3,5 nodi.
A che serve tutto ciò ?
Semplice: riuscendo a tarare il modello matematico per ciascuna barca posso non solo prevedere le prestazioni di un modello di barca al variare del vento e dell’ angolo di bolina, ma anche paragonare tra loro le prestazioni di bolina per barche diverse, riportandole alle stesse condizioni di vento anche se esse sono state rilevate in situazioni meteo diverse.
E' quel che vedremo la prossima volta.