MARZO 2021
IL FUTURO O L’ ERA GLACIALE?
Due miei amici, inconsapevolmente uno dall’ altro, mi hanno inviato l’ uno il seguente link (filmato che vi invito a guardare con attenzione), l’ altro il seguente messaggio:
“Ciao
Marco hai visto le barche di Coppa America? Incredibili.
Magari
potresti scrivere un commento tecnico su Nauticautile, sarebbe apprezzato
sicuramente”.
Pur essendo un ingegnere appassionato di navigazione, non
mi reputo all’ altezza di scrivere un commento tecnico su queste ultime “barche”;
non faccio certo parte infatti di uno staff tecnico che abbia seguito una
qualche progettazione a quei livelli.
Quel che posso fare, non so quanto gradito, è dire le mie
impressioni come se fossi uno dei tanti (troppi) invitati ad uno dei tanti
(troppi) salotti televisivi sulla tanta (troppa) politica italiana.
Del resto su quel che penso sulle regate della Coppa America ho scritto
qualcosa di assai poco entusiasta nell’ ottobre 2010, ma oggi mi è
stato richiesto di scrivere qualcosa sulle barche della Coppa America ed è
diverso.
Per la cronaca Luna Rossa ha recentemente vinto la Prada Cup, che
sarebbe il trampolino di lancio per disputare, questo attuale mese di marzo, la sfida
al detentore della Coppa America, che è New Zealand.
Il motivo per cui ho intitolato queste righe mettendo
vicino il futuro alle ere antidiluviane è tutto riassunto nel seguente punto 1,
ma abbiate pazienza e continuate a leggere senza già saltare più oltre.
Osservando le evoluzioni dell’ultima Luna Rossa nel filmato
di cui sopra mi vengono in mente diverse considerazioni.
Correre forte è la tendenza di quasi tutte le competizioni,
scrivo “quasi” perché il sollevamento pesi non si basa certo sul far presto.
Quando però “il motore” non sono i muscoli delle gambe né
quello di una automobile ma è il vento, sorge un problema: il vento ha sì una
intensità, ma ha soprattutto una direzione cioè una linea (quasi) retta lungo
la quale agisce.
Quando il mezzo in movimento (in questo caso la barca)
deve poter andare in tutte le direzioni deve per forza fare i conti con una
direzione ben definita, che è quella del vento apparente.
Infatti più una barca a vela corre forte, più forte è il
vento che sente provenire da prua; questo, sommato vettorialmente a quello
effettivo che agisce in quel momento, prende il nome di ”vento apparente”, come
un qualsiasi velista sa.
Anche un motoscafista lo sa: se infatti c’è bonaccia
assoluta, chi naviga su un mortscafo sa che navigando a 25 nodi sentirà un “vento apparente” di 25
nodi che proviene dalla sua prua.
Tutto questo discorso (che chi vuole troverà ben spiegato
negli articoli di marzo e aprile 2008 di questo sito) per dire che la
“barca”
del filmato ha praticamente le vele sempre cazzate di bolina, anche se
le altre
barche che le navigano intorno hanno a riva il gennaker… Inosmma
il vento che le sue vele sentono proviene quasi sempre dalle parti
della sua prua.
Pe chi ama i
vettori Vv (azzurro) rappresenta il vento reale; Vb (rosso)
è l' opposto della velocità della barca.
Va (nero) è il vento apparente, cioè quello che sentono le vele in quel momento.
Più grande è la velocità della barca Vb rispetto a
quella del vento Vv, più il vento apparente Va si avvicina alla
prua della barca
e più le vele devono essere avvicinate all' asse dello scafo (cazzate) e l' andatura prende il nome di bolina.
La
velocità delle barche che dispuitano oggi le regate per la Coppa
America è talmente elevata rispetto a quella del
vento in essere (reale), che praticamente per le loro vele e per il
loro
equipaggio esso proviene quasi dalla prua (con una brezza reale di 12
nodi
queste barche possono raggiungere i 40 nodi).
Come può avvenire questo è ciò che cerco di spiegare più oltre.
Da notare che il navigare con il vento in poppa
per "barche" simili diventa altrettanto impossibile che navigare andandogli
esattamente contro;
in efetti navigare col vento che spinge da dietro non sarebbe del tutto impossibile, ma sarebbe assolutamente
sconsigliabile in
quanto la pressione sulle vele sarebbe ridottissima e quindi la
velocità
non sarebbe sufficiente al sollevamento dello scafo sull’ acqua.
Così veniamo al “sollevamento sull’ acqua" che è la cosa
più notevole.
Pe correre forte è necessario ridurre gli attriti sia con
l’ aria che con l’ acqua; gli attriti aumentano col quadrato della velocità
(questa è fisica).
Le forse di attrito oltre che dalle carattreistiche della superficie in
movimento dipendono anche dalla densità del fluido dove
ci si muove; l’ acqua ha una densità circa 1000 volte
maggiore del’ aria;
significa che a parità di velocità muoversi nell’
acqua “costa” 1000 volte di
più.
La conseguenza è che una volta curato ogni possibile forma di
riduzione di area esposta al vento e avendo curato forme quanto
più aerodinamiche
possibili, occorre dedicarsi alla riduzione degli attriti in acqua
(cosa che da centinaia di anni tutti i progettisti di nautica cercano
di ottenere).
Questa maggiore densità dell’ acqua però non porta solo
svantaggi, comporta infatti anche un vantaggio enorme: essa offre ad un profilo
alare una portanza 1000 volte maggiore rispetto a quella che si otterrebbe
muovendolo nell’ aria.
Per gli appassionati di formulette la portanza (quell' insieme di forze che tiene in volo uccelli e aerei) ha all’ interno della sua
formulazione, oltre che
qualche coefficiente di forma e di attrito, il prodotto della densità del fluido x la velocità al quadrato.
Allora ha senso sfruttare questa portanza dotando lo scafo
di alette di sostentamento e, man mano che esso accelera, facendolo sollevare
dall’ acqua così si vengono ad eliminare anche tutti gli attriti dovuti alla
formazione del moto ondoso (che sono enormi).
Detto coì sembra facile, ma per far sollevare dall’
acqua
lo scafo occorre molta velocità e soprattutto molta
leggerezza…tanto più lo scafo corre forte e insieme
è leggero quanto
prima si solleverà (oppure riuscirà a sollevarsi con una
intensità di vento
inferiore).
Infatti queste “barche” lunghe poco più di 20 metri e
larghe circa 5 pesano appena 5 tonnellate (!)
Tanto per avere un termine di paragone una barca a vela da
diporto di pari dimensioni ne pesa circa 35.
In effetti ciò che mi impressiona nel filmato di Luna Rossa
sono le due appendici ruotanti laterali.
Di esse mi colpiscono i seguenti fatti:
1 le alette di sostentamento
sono spaventosamente uguali
alle code dei cetacei (in particolare a quella dei capodogli che pur
pesando molto
sono anche molto veloci…ecco il riferimento all’ era
glaciale: vale a dire che "qualcuno" ha inventato cose che funzionano molto bene già molto prima
di noi uomini);
2 le appendici curve nella loro parte più “verticale”
quando sono alternativamente immerse devono fare anche la funzione di deriva,
altrimenti la barca si sposterebbe lateralmente senza quasi avanzare;
3 in fase di virata in prua, poiché come è noto in virata viene
persa un po’ di velocità, vengono giustamente abbassate entrambe le pinne
sostentatrici così da ri-aumentare la portanza e poter eseguire la virata ancora
in “assetto sospeso”.
4 tutto il peso della barca armata e dell’equipaggio (azione
verticale) sommata alla portanza sulle vele (azione pressoché orizzontale) e
alla portanza di deriva nell’ acqua (azione orizzontale) va a cadere su tale
appendice e sulle alette di sostentamento, tant’ è che in alcune immagini la
barca naviga solo “tenuta su” da una di tali appendici…
Un bel calcolo
strutturale, non c’è che dire!....Mi vien da pensare: “chissà quante ne hanno spaccate prima
di realizzare quella giusta!”
Per non dilungarmi oltre in questa sede, vi invito a leggere quanto ho pubblicato negli articoli di Giugno 2015 ed anche Aprile 2019.
Il fatto numero 4 è veramente un miracolo di equilibrio che
è possibile però solo in assenza di moto ondoso rilevante.
Insomma voglio dire che
oltre a non essere propriamente una “barca” mi risulta difficile considerare che
questo scafo possa navigare in condizioni “sollevate” con presenza di moto
ondoso rilevante.
In effetti, durante una recente regata tra Luna Rossa e
American Magic, quest’ ultima si è sollevata puntando al cielo e quindi si è
schiantata su un fianco affondando…
Considerare una “barca” una sintesi così esasperata di
profili alari nell’ aria e nell’ acqua in cui lo scafo è un qualcosa che serve
a tenerli insieme è difficile: la definizione di barca è soprattutto quella di
scafo, quindi secondo la mia modesta opinione la si dovrebbe chiamare in un
altro modo.
E veniamo quindi all’ altro argomento che ne deriva
immediatamente: quale può essere di tale dispendio di soldi e di energie
progettuali la fruibilità nel mondo estraneo alle competizioni?
Ve la vedete tra una decina di anni una famigliola composta
da padre madre e due figli che se ne va in crociera a 35 nodi sollevata sull’
acqua indossando caschi da moto GP?
Non nego che ci potrà essere qualche sporadica applicazione sul
disegno delle appendici (c’è già), o sui meccanismi della loro rotazione e
sollevamento in caso di chiglie mobili (ci sono già).
Ma non ci saranno certo applicazioni sul disegno dello
scafo, che nel mondo della crociera risulta troppo condizionato dalle esigenze
di movimentazione di equipaggio (leggi prendisole e merendine), di manovre in
coperta e di sistemazione degli arredi interni (leggi cuccette, cucina e wc).
Una ultima osservazione sull’ assetto di Luna Rossa: in
fase di sostentamento e in condizioni di mare pressoché piatto si nota che la
“barca” risulta avere un assetto un po’ “picchiato”.
In mare conviene navigare con assetto leggermente “cabrato”
per aiutare la prua a sollevarsi sulle onde; tuttavia questo vale per velocità
modeste e dislocamento pesante.
Se invece lo scafo disloca poco, corre forte e non poggia
sull’ acqua, navigando in assetto cabrato può succedere che l’ aria si infili
sotto lo scafo e tenda a sollevarlo comportandone il sollevamento non
controllato…è quel che succede alle barche leggere quando se ne giacciono a
terra sull’ invaso e arriva un forte colpo di vento (e forse è successo anche
ad American Magic)…
…In pratica volano via.
Quindi, non essendone sicuro per mia ignoranza, credo che l' assetto lievemente picchiato di Luna Rossa sia voluto.
