OTTOBRE 2019

ONDE E CAPOVOLGIMENTO 2

Il dott. Locatelli, mi ha scritto ancora.
 

Prima domanda: è davvero necessario che l’onda pericolosa per una barca di 10 metri abbia lunghezza di 20 metri?
Il buon senso mi dice che è ragionevole pensarlo, ma mi domando se anche onde più piccole - ovviamente frangenti - non possano essere pericolose. Non potrebbe essere pericoloso anche un treno di onde piccole che intraversa la barca e la rovescia in senso trasversale (rollio oltre 90°)? A qual punto anche un’onda lunga “solo” il doppio del baglio potrebbe far compiere alla barca una capriola notevolmente pericolosa.
Tra l’altro non è detto che la barca sia in pericolo solo se si rovescia. 
Alla pagina http://www.jordanseriesdrogue.com/D_9.htm è spiegato con disegnini accattivanti che una barca può riportare notevoli danni quando “surfa” sull’onda frangente (quindi acquista la stessa velocità delle onde) per poi “sbattere” nel cavo dell’onda. Ovviamente più è lunga l’onda, maggiore è l’altezza a cui frange e maggiore è il “salto” che fa la barca, ma forse la barca riporterebbe parecchi danni anche con onde più corte del doppio della lunghezza della barca. 
In un’altra pagina del sito http://www.jordanseriesdrogue.com/D_10.htm è scritta questa frase: 
“A final misconception is the belief that a breaking wave "strikes" the boat and that the moving water in the crest does the damage. Actually, the boat is lifted by the forward face of the wave with no impact. When it reaches the breaking crest the boat velocity is close to the wave velocity. The crest water is aerated and has little damage potential. Damage to the boat is incurred when the boat is thrown ahead of the wave and impacts the green water in the trough. The leeward side and the deck are struck. A careful reading of "Fastnet Force Ten" and "Fatal Storm" will confirm this conclusion”.
Che ne pensi?
Seconda domanda: È più pericoloso essere colpiti meno frequentemente da un’onda lunga e alta oppure da onde più corte, più basse ma più frequenti? Immagino che affrontare onde più basse sia meno pericoloso, ma essendo più frequenti diano parecchio disturbo alla navigazione, mentre un’onda più alta sia notevolmente più pericolosa, ma essendo meno frequente mi dia più tempo di prepararmi. O magari, dato che la relazione tra L e T è quadratica, non c’è una gran differenza tra una situazione e l’altra. 
Onestamente non sono riuscito a farmi nessun opinione sulla questione per cui ti giro la domanda così com’è: quanto incide il periodo dell’onda sulla pericolosità della situazione? 
In merito alla forza che possono reggere le bitte, tu hai scritto che sulla tua barca di 10 ton (22.000 libbre) le bitte possono reggere 2.300 Kg (5.070 lbs). 
Sempre secondo la pagina http://www.jordanseriesdrogue.com/D_5.htm il picco di carico che la spera potrebbe caricare sulle bitte è di circa 6350 kg (14.000 lbs) mentre il carico di lavoro stimato in condizioni di tempesta severa è il 10 % del valore precedente cioè 635 Kg. 
Eccoci quindi alla terza domanda: tutte le barche sono costruite come la tua? 
Se estendiamo questi calcoli a tutte le barche potremmo affermare che, utilizzando la spera Jordan, la poppa delle barche sarebbe in grado di reggere agli sforzi inflitti in una tempesta severa, ma avrebbe qualche seria difficoltà a reggere il carico nel “peggiore dei casi”. 
N.B. il sito suggerisce di attaccare apposite piastrine (chainplate) alle estremità dello specchio di poppa.
P.S. ti segnalo la pagina http://www.accademiavelica.it/IT/sicurezza/prove_vasca/frangenti.html dove si trovano i link con i video dei test in vasca condotti da Jordan e la U.S Coast Guard. 

Buongiorno Alberto.
Vado per ordine.
E’ vero che onde più corte possono rovesciare una barca se questa è già traversata, ma prima occorre traversarla e per farlo ci vuole un’ onda lunga e ripida; per ripida – come ho scritto – occorre che sia vicina al limite di frangimento.
Ovviamente onde più corte sono anche molto più basse, quindi ritengo che il caso più pericoloso sia comunque solo quando un’ onda lunga il doppio della L della barca sia prossima al frangimento, a meno che - appunto - la barca non presenti il fianco alle onde.
Nel caso di una barca da 10 m, se invece di considerare un’ onda lunga 20 m (come faccio io) ne considero una lunga 10 m questa avrebbe un T =2.5 s e una H = 1.3 ft cioè  di 40 cm.
Se una barca lunga 10 m prende di poppa un treno di onde alte 40 cm che si ripetono ogni 2.5 s è impossibile che ne venga traversata.
Diverso è il caso che invece 3 di esse si sommino insieme e arrivino al limite del frangimento, con L 10 m e una H di 1.20 m; ma anche in questo caso con una H di 1.20 m e un cavo dell’ onda lungo 5 m (10/2) vedo difficile che uno scafo di 10 m possa capovolgersi.. forse traversarsi sì, ma poi tornerebbero ad esserci le onde altre 40 cm e quindi riprenderebbe la sua governabilità.
Quindi resto sulle condizioni di pericolo date dalla somma di più onde con lunghezza pari almeno al doppio della L della barca.

Sul fatto della pericolosità dell’ impatto contro un muro di acqua (alla fine della discesa nel cavo d’ onda), tutti i registri delle norme per la costruzione delle barche da diporto (RINA, LLOYD) impongono che le parti strutturali debbano resistere ad una pressione data da un tirante d’ acqua di almeno 3 m, che equivale ad una pressione di 0.3 atm cioè 3 tonn/mq.
Inoltre per la caduta nel cavo d’ onda il dimensionamento strutturale viene effettuato considerando come sollecitazione circa il doppio di g (cioè raddoppio del peso).
E’ poco? E’ tanto? Mah!
Le strutture della barca (tutte) sono molto più sollecitate da onde continue che da un caso isolato, sempreché quel caso isolato venga affrontato in condizioni “non brutali”.
Voglio dire – come consigliato da Moitessier e posto in evidenza anche da te – che se arriva un’ onda colossale ma la barca corre con velocità di poco inferiore, la sollecitazione sarà minima perché la quantità di moto (massa x velocità) viaggia con la differenza delle velocità, che è appunto minima.
Se invece affronto l’ onda colossale da fermo o quasi, la sollecitazione sarà massima perché la quantità di moto è massima.
Insomma quando arriva l’ onda cattiva sarebbe bene far navigare la barca quasi alla sua stessa velocità (cioè surfare su di essa).
Ciò però fa sì che il timone risponda molto poco (anche esso funziona sulla differenza delle velocità e inoltre sulla cresta dell’ onda l’ acqua è piena di aria) e quindi sussiste grandemente il pericolo del traversamento ed anche del capovolgimento.

Sulla “preparazione” all’ arrivo dell’ onda ho seri dubbi…O hai già gettato al traino le spere, o ti prendi l’onda così come arriva.
La somma delle onde per costituire l’onda anomala è assolutamente imprevedibile: anche se guardi sopravvento fissando con continuità il mare non riesci a prevedere il sommarsi delle creste, né dove questo avverrà.
Magari molte onde passeranno sotto la barca annullandosi, ma 2 metri più avanti si sommeranno dando origine ad un frangente enorme (e tu dirai …mi è andata bene!).
Ogni onda viaggia col suo periodo, come ho scritto: su un treno di onde tutte con periodo di 3 s basta che ce ne sia una sola con periodo di 2.9 s che prima o poi si sommerà ad un’ altra… ma quando e dove?
Proprio dove sarà la tua barca in quell’ istante?

Anche sui carichi delle bitte ho seri dubbi: io ti ho fatto un calcolo sulla sezione dei bulloni della mia barca (2300 Kg per bitta), ma i bulloni sono annegati nella vetroresina… e quanto terrà la vetroresina lì sotto prima di sfasciarsi?
Anche per la vetroresina esiste un carico di rottura, ma esso dipende anche dallo spessore, dalla qualità e dalla direzione del tiro al momento dello strappo…, troppe variabili!
Inoltre non so come abbiano fatto nella pagina che citi a stimare quei valori di carico e a dire che in una tempesta severa il carico di lavoro sia pari al 10% del carico massimo.

Sono invece pienamente d’accordo con i suggerimenti indicati alla fine della pagina dell’ accademiavelica.it
Le lezioni di questi video sono:
- non fidatevi delle onde frangenti anche se piccole, cercate di farvi prendere di poppa per evitare di venir traversati,  evitate di farvi portare in surf dalla cresta del frangente.
- con vento forte ogni tante onde normali appare un frangente, quindi attenzione.
- anche un frangente piccolo può traversare una barca,  coricarla di fianco e trascinarla per un po'.
- la barca senza vele si traversa al mare ed è più indifesa ai frangenti, se potete portate sempre un po' di tela.

Adesso guardiamo un filmatino vero, non un modello, dove una barca di circa 15 m affronta un bel mare di poppa e commentiamolo con i dati delle tabelle.

ONDE COMMENTO

Tra una cresta e l’ altra delle onde più importanti passano circa 5.5 s, che è grosso modo il periodo del moto ondoso; le tabelle ci dicono che sono quindi onde vergini con una lunghezza di circa 47 m e una altezza di circa 1.7 m; la loro velocità di avanzamento è di circa 17 Kn.
Le creste impiegano circa 4.5 s a superare lo scafo, quindi le onde corrono a (15/4.5) circa 3.3 m/s (7 Kn) più forte della barca; la barca quindi sta viaggiando a circa 17 – 7 = 10 Kn che è una gran bella velocità per uno scafo dislocante di 15 m !
Infatti la sua navigazione è molto “instabile”: dopo poche onde si traversa ed espone il fianco di sinistra alle onde.
Se avesse avuto una spera a poppa avrebbe rallentato molto la sua corsa, il che significa che sarebbe stata molto più “governabile” ma avrebbe “preso” molte più onde ogni minuto.
Da notare che a circa metà filmato si forma anche una onda anomala che frange (per fortuna) appena superato lo scafo; dall’ultimo grafico si può stimare che essa, pur con un periodo e una lunghezza simile alle altre, avrebbe raggiunto al frangimento una altezza di ben 6.6 m…infatti lo scafo sparisce completamente alla vista quando ne viene sollevato.
Insomma, quale sarà la ricetta giusta?
Correre il più veloci possibile così da farsi sollevare da poche onde ma avere una navigazione “instabile”, o rallentare così da farsi incontrare da più onde ma avere una barca più “governabile” ?
Non ho risposta.

P.S. Per i patiti delle formule (vedi il mio amico frocierista Nicola).
Nell’ ottobre 2006 e mesi seguenti (Dio, quanti anni sono passati !) scrissi qualcosa a proposito delle onde e della velocità degli scafi.
Ebbene la relazione che ho riportato per le onde vergini il mese scorso al punto 1. tra il periodo T e la lunghezza d’ onda L    T = √ (L/1.56) o  L = 1.56 T² è la stessa che ho riportato nell’ ottobre 2006 tra la velocità di uno scafo dislocante in movimento e l’ onda che esso forma.
Infatti siccome v = L/T, inserendovi T = √ (L/1.56), si ottiene v = 1.25 √ L che, convertito in Kn invece che in m/s, fornisce la relazione v = 2.43 √ L…proprio quella che lega la massima velocità che uno scafo dislocante può raggiungere in acqua ferma.
Frega niente a nessuno, vero?
Già….ma per una mente bacata come la mia sapere che una stessa legge fisica lega due fenomeni che paiono diversi tra loro è una gran bella cosa.
E’ come se il dirigente dell’ Agenzia delle Entrate con un Testo Unico di una facciata A4 riuscisse a inserire e far comprendere tutti i provvedimenti legati al versamento dell’ IVA !!!
…Beh, io l' ho buttata giù...
Hai visto mai !

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