Evviva l’opera viva! Storia delle appendici 2ª parte

@Holcim PRB Sailing Team

Nell’articolo precedente abbiamo seguito l’evoluzione delle appendici immerse che troveremo nelle barche più lente partenti nei primi gruppi della Global Solo Challenge, proseguiamo l’analisi su quelle più veloci che vedremo partire nelle ultime posizioni.

La necessità sempre crescente di produrre scafi performanti e veloci con una riduzione del peso complessivo delle strutture spinsero i progettisti ad un’ulteriore estremizzazione dei concetti, che grazie alla rivoluzione digitale diede un’accelerata ai processi di disegnazione e produzione tramite l’utilizzo dei sistemi CAD (Computer Aided Design), l’analisi strutturale FEM (Finite Element Method) e lo studio CFD (Computational Fluid Dynamics) che permisero il massiccio uso della fibra di carbonio e dei metalli a leghe leggere, ottimizzando peso rigidezza ed efficienza idrodinamica.

I timoni si evolvono in sottilissime lame molto profonde e dalle corde ridotte, le chiglie diventano bulbi con lunghi profili a sezione alare che terminano con siluri costruiti con metalli ad alta densità, minimizzando la superficie bagnata e concentrando la zavorra più in basso ottenendo buone capacità di raddrizzamento e ottime performance sia di bolina che alle andature portanti.

La naturale evoluzione del bulbo a siluro è la chiglia basculante, concetto tanto semplice quanto complesso da realizzare, di fatto la pinna di deriva non è più solidale allo scafo ma in grado di oscillare a dritta o a sinistra, in modo variabile secondo le esigenze di navigazione.

I vantaggi di questa soluzione sono evidenti: si aumenta il momento raddrizzante dello scafo a parità di peso, si valorizzano le potenzialità del piano velico, le linee di carena sono meno vincolate dalla stabilità di forma e ottimizzate all’efficienza idrodinamica; come svantaggi, oltre ai costi elevati di produzione e gestione dei sistemi idraulici di movimentazione, la delicata messa a punto.

Per ovviare a queste problematiche sono stati introdotti software di supporto che riescono a controllare angoli di sbandamento anche superiori a 45°. Ma, all’aumento dell’angolo di inclinazione del bulbo, diminuisce l’efficienza del piano di deriva, riducendone la superficie utile per contrastare lo scarroccio, vengono così introdotte le “daggerboard”, pinne di deriva retrattili dal profilo asimmetrico che, posizionate a mezzanave una per lato, viene inserita alternativamente solo quella sottovento, assumendo una funzione stabilizzatrice.

In alcuni casi vengono adottate ulteriori appendici complementari chiamate “canard”, pinne fisse ad incidenza variabile, che lavorano in combinazione con il timone primario sia per compensare lo scarroccio che per governare la barca.

La massima espressione per questo genere di barche sono gli Imoca 60, essendo scafi larghissimi e piatti necessitano di una configurazione a due pale del timone, difatti quando sbandano la linea di mezzeria è ampiamente fuori dall’acqua quindi il singolo timone centrale sarebbe immerso per metà perdendo di funzionalità, invece due timoni più piccoli, spostati sui lati esterni dello specchio di poppa e inclinati sul piano verticale, lavorano in modo ottimale, dato che la pala sottovento rimane sempre immersa quasi verticalmente, mentre quella sopravento rimane fuori dall’acqua riducendo la resistenza idrodinamica.

La nuova generazione di racer oceanici ha adottato una configurazione caratterizzata dall’utilizzo dei “foil”, ovvero appendici alari complesse immerse con profili di spessore e corda variabili. Ne esistono di svariate forme (ad “L” a “C” a “tripla inclinazione” ecc..) con differenti caratteristiche, elementi in continua evoluzione perché determinanti per il salto prestazionale degli scafi moderni.

Fondamentalmente i foil vengono applicati per aumentare il momento raddrizzante senza appesantire la barca. Grazie all’utilizzo della fibra di carbonio ad alto modulo e ad alta resistenza, i progettisti sono riusciti ad implementarli anche in barche dal peso considerevole dato che sfruttando queste enormi appendici si possono raggiungere anche punte di 40 nodi generando sollecitazioni veramente importanti.

Nella classe Imoca, le barche che adottano i foil non utilizzano daggerboard o canard, dunque i foil retraibili in casse nello scafo, svolgono una doppia funzione: la parte verticale che esce dallo scafo contrasta lo scarroccio, mentre la parte orizzontale serve a generare la portanza orientata perpendicolarmente al piano di coperta della barca aumentando il raddrizzamento e “alleggerendo” lo scafo permettendo di uscire quasi totalmente dall’acqua, così riducendo drasticamente la resistenza all’avanzamento.

Un’altra caratteristica importante è l’aumento dei volumi di prua più rotondi, potenti, e meno affilati per contrastare l’ingavonamento e per offrire una minore resistenza all’impatto con l’acqua, oltre ad avere una funzione stabilizzatrice aerodinamica. Dato che il regolamento non permette elevatori nei timoni, l’assetto di navigazione risulta “saltellante” generando enormi pressioni e sollecitazioni in fase di ricaduta.

Infine arriviamo ai funambolici AC75 che non sono dotati di chiglia o perlomeno non nella sua concezione tradizionale, infatti l’obiettivo di queste barche è di navigare ad assetto “full foiling” cioè di volare sull’acqua costantemente. Il braccio del foil a Y immerso si posiziona sottovento, sotto e all’esterno dell’imbarcazione, alla sua estremità termina con una doppia ala dotata di flap che fornisce la portanza idrodinamica per sollevarsi e il momento raddrizzante necessario perché la barca non sbandi rimanendo così con l’albero in posizione verticale.

L’altro braccio del foil sopravvento resta fuori dall’acqua avendo anche la funzione di zavorra, generando una forza verso il basso che evita allo scafo di ribaltarsi. Il timone centrale a T rovesciata oltre a fornire la manovrabilità, grazie agli elevatori, genera la portanza per sollevare la poppa dello scafo e in congiunzione con i flaps dei foil controllano il beccheggio della barca.

È presente lo “skeg” (anche se a poco a che fare con gli skeg dei timoni) chiamato più comunemente “chiglietta”, questo volume in carena limita lo scarroccio in fase dislocante ma la sua funzione risulta più efficace nelle fasi di decollo e accelerazione rendendo le transizioni più dolci.

Molto probabilmente non vedremo barche foiler alla partenza della Global Solo Challenge, perlomeno non alla prima edizione, ma non farebbero comunque la differenza dato che il formato dell’evento rende tutti i partecipanti dei potenziali vincitori, quindi non è la barca che conta ma la capacità dell’uomo di saper prevedere le forze della natura, gestirle a proprio vantaggio per lasciare i 3 grandi capi a sinistra e rientrare per primi a A Coruña…