In questo articolo abbiamo cercato di interpellare voci autorevoli della vela nello spiegarci l’evoluzione delle barche a vela con foil. Max Sirena di Luna Rossa, Giovanni Soldini di Maserati e Giancarlo Pedote di Prysmian Ocean Racing – classe IMOCA.
Tuttavia abbiamo voluto anche spiegare prima delle interviste perché nel mondo delle barche a vela con foil esistono al momento tre “correnti”. I monoscafi puramente volanti come quelli dell’America’s Cup, i multiscafi volanti ma capaci di affrontare gli oceani come Maserati, e i monoscafi parzialmente volanti come gli IMOCA e i Mini 650.
Come si intuisce, le tre tipologie sono legate ai diversi regolamenti di regata, che a loro volta rispecchiano diversi obiettivi e modi di affrontare il mare e la navigazione.
Per completezza dovremmo precisare che esiste un fiorente mondo di altri tipi di barche a vela con foil. Come per esempio i catamarani inshore volanti retaggio ed evoluzione della precedente America’s Cup. Stanno nascendo anche molte derive oltre alla prima deriva volante, il Moth. Il foil sono entrati anche nel mondo del windsurf e dei kyte.
L’uso sempre più esteso a tutte le tipologie di imbarcazioni dei foil prefigura uno dei momenti storici più drasticamente e rapidamente innovativi, paragonabile all’introduzione nell’1800 delle moderne forme di fiocco e randa: oggi come allora sembrano cambiare definitivamente i paradigmi della navigazione.
Un’introduzione sulle barche a vela con foil
Se parliamo di barche a vela con foil dobbiamo anzitutto precisare cosa si intende, visto che ogni barca a vela è naturalmente dotata di molti “foil”. Infatti nella sua definizione semantica il “foil” è un “profilo” in grado di generare una forza quando attraversa un fluido. Ad esempio, le vele hanno un “profilo” molto simile a quello di un’ala di un aereo e sono pertanto dei foil. Essendo flessibili cambiano concavità su ogni bordo. Ma è proprio il loro profilo alare che permette ad una barca di andare avanti di bolina e contrastare lo scarroccio.
Anche la pinna di una chiglia o di un timone, se ne osserviamo la sezione, presenta un suo profilo, questa volta simmetrico, a differenza della vela che ha un profilo asimmetrico. Lo studio delle forze generate da vele, deriva, scafo e timoni è materia assai complessa, e l’ottimizzazione delle forme nell’ingegneria navale è in continua evoluzione, come si può osservare guardando le barche prodotte oggi e quelle di solo dieci anni fa.
Ad esempio, la deriva che contrasta lo scarroccio riesce anche a creare una forza, detto “lift” in inglese, che “tira” la barca sopra vento. Questo perché per effetto dello scarroccio il profilo, , ha un angolo di incidenza rispetto all’acqua che non è pari a zero (anche se non ce ne accorgiamo e pensiamo di andare perfettamente dritti). L’acqua quindi investe la deriva con un leggero angolo e questo fa sì che pur essendo simmetrico, il foil della chiglia generi lift sopravento e ci permetta di bolinare meglio.
In base allo stesso principio, anche la pala del timone genera un lift verso sopravento, nelle andature di bolina. Le vele lavorano come foil fintanto che sono seguite da un flusso d’aria “laminare” ovvero che segue la vela. Quando invece la vela oppone semplicemente resistenza al vento da dietro viaggiamo in un flusso turbolento e non si parla di foil.
Barche a vela con foil: quindi cosa si intende?
Chiglia e timone hanno un ruolo specifico nel far procedere una barca a vela. La loro funzione di foil entra in gioco dal traverso alla bolina, evitando uno scarroccio eccessivo. Lo evitano in primis per semplice resistenza laterale ma anche generando lift verso sopravento.
Abbiamo visto fin qui che le vele, non sono che grandi ali del nostro aeroplano galleggiante. Esse sfruttano l’energia cinetica del vento come La differenza è che la barca non ha un motore per generare velocità Nelle andature di bolina trasformano una gran parte della pressione del vento in sbandamento. Solo una piccola parte viene trasformata in forza propulsiva di avanzamento grazie alla forma alare di cui è possibile è possibile regolare la forma in funzione del vento.
Le vele vecchie, per esempio, perdono la loro forma “ad ala di aeroplano”. Assumono la forma di mezze lune o peggio hanno “un’unghia” verso il bordo d’uscita. Quando questo accade, il vento che le colpisce aumenta la forza di sbandamento e si riduce quella di di propulsione. Chiglia e timone invece contrastano lo scarroccio della bolina secondo i principi di cui abbiamo parlato prima di resistenza laterale e lift.
Sbandamento: forma degli scafi, ballast e stacking
Diventa evidente che una barca a vela è soggetta a diverse forze per andare più veloci, altre non-utili ai fini dell’avanzamento, come quella dello sbandamento laterale e dello scarroccio. Il contrasto allo scarroccio esercitato da deriva e timone, introduce anche nuovi attriti che riducono anche la forza “utile” di avanzamento. Per lo sbandamento, l’evoluzione delle barche da regata si è orientata verso la così detta “stabilità di forma” data dalla resistenza che lo scafo stesso oppone all’essere sbandato. Da questo scafi sempre più larghi e piatti, e se usciamo dal mondo dei monoscafi, ovviamente catamarani e trimarani.
Nel tentativo di aumentare al massimo la forza raddrizzante, quando le chiglie erano ancora fisse, vennero introdotti i ballast. I ballast sono che serbatoi posti all’interno dello scafo e in posizione più decentrata possibile rispetto alla linea di mezzeria, riempiti a mano o con una pompa con acqua di mare. Il loro ruolo è quello di fingere da contrappeso, esattamente lo stesso dell’equipaggio seduto in falchetta. Lo svantaggio del ballast è che pur rendendo più potente la barca la appesantisce di tutta l’acqua caricata nel serbatoio e pertanto si aumenta la resistenza all’avanzamento.
Nelle Classi in cui è ammesso, come i Mini 650, i Class40 e gli IMOCA si sfruttano i pesi mobili a bordo. Ovvero ogni sacca contente acqua, cibo, vestiti ed altri materiali, nonché le vele. Tutto viene spostato sopravento con lo stesso effetto di far sedere qualcuno in falchetta e senza lo svantaggio di dover imbarcare un peso aggiuntivo.
Una soluzione più evoluta era possibile, ma ci volle tempo prima di vedere le prime chiglie basculanti.
Le chiglie basculanti e le prime barche a vela con foil verticali
Se parliamo di chiglie, una volta non erano che un po’ di piombo inserito in una chiglia che era tutt’uno con lo scafo. Le chiglie poi diventarono elementi separati dallo scafo, costruiti per esempio in ghisa con la forma di un alettone di coda di aereo. Per aumentare la forza di raddrizzamento e permettere di aumentare la quantità di vela (e quindi di forza “utile”), le chiglie si allungarono e il peso fu portato in fondo.
La pinna è uno scatolato vuoto o una lama piena sagomata con fibra di vetro, che sostiene un bulbo in piombo dove è concentrato il peso. Il vantaggio di questa soluzione è l’allontanamento del baricentro della chiglia e il conseguente aumento della forza che raddrizza la barca.
La soluzione moderna è quella che permettere alla deriva di basculare, per cui nelle andature di traverso e bolina viene portata sopravento. Così facendo la forza raddrizzante del peso del bulbo aumenta notevolmente. Questo però pone un problema: essendo sempre più orizzontale perde la sua funzione necessaria a contrastare lo scarroccio della bolina. Per questo, guardando vecchi IMOCA o Mini 650 vediamo che furono introdotti le “dagger board”. Derive supplementari infilate come spade nello scafo, centrali o una per lato, leggermente inclinate, per aggiungere quella componente di contrasto alle forze trasversali che si perde con la chiglia basculata.
Ma allora di quali foil stiamo parlando quando diciamo barche a vela con foil?
Il termine foil, non è dunque altro che un inglesismo diventato improvvisamente di moda e rappresenta l’ultima evoluzione del design degli scafi Indica uno specifico tipo di appendice, inesistente nelle barche “tradizionali”, che può avere una delle seguenti funzioni (o generalmente un mix delle due): aumentare la forza raddrizzante e contrastare la gravità e l’attrito in acqua.
Questi due obiettivi sono quindi ottenuti con speciali profili, i “foil” appunto. Questi sono opportunamente angolati in modo da creare nuove forze in acqua più efficienti rispetto al semplice dislocamento di pesi o le forme tradizionali. Le barche a vela con foil possono contrastare l’attrito alleggerendosi con la spinta verticale dei foil. Mettiamo delle “ali” in acqua per sollevare e far volare le barche a vela con foil ed eviteremo progressivamente l’attrito dell’acqua fino ad eliminarne quello dello scafo. Rimane l’attrito dei foil che non è nullo, ma è molto minore di quello dello scafo.
Vi sembrerà incredibile ma i primi esperimenti in questa direzione risalgono al ventesimo secolo. Si trattava di barche a motore che accelerando sfruttavano ali immerse per sollevare lo scafo dall’acqua. Nulla di strano, direte voi, oggi esistono molti aliscafi in giro che sfruttano questo principio per navigare a velocità elevate. Esiste una barca a vela con foil molto famosa che introdusse questo tipo di foil a V per sollevarsi dall’acqua. Si tratta dell’Hydroptere, trimarano volante con foil a V che ha stabilito moltissimi record.
L’evoluzione delle barche a vela con foil
Di qui in poi, parleremo di foil nel senso di appendici immerse in acqua per aumentare il raddrizzamento o contrastare il peso della barca. Ovvero non parleremo di vele o altre appendici tradizionali. Cercheremo di capire l’evoluzione delle barche a vela con foil di ultima generazione. Tra queste le barche dell’America’s Cup, i multiscafi volanti, e gli IMOCA di generazione recente.
La prima evoluzione, come detto fu quella di cercare di aumentare la forza di raddrizzamento. Dopo aver basculato la chiglia, perché non mettere un “ala” in acqua, sottovento, che generasse spinta verso l’alto? Questo tipo di foil a “lama” laterale è stato introdotto su barche come Wild Oats XI vincitrice della Sidney Hobart. Una delle prime barche a vela con foil oceaniche che ha ottenuto dei risultati. In questo caso il foil era una lama dritta che usciva lateralmente creando spinta raddrizzante.
La seconda evoluzione fu quella di dare una forma ad L al foil. Perchè introdurre questa piega? La parte orizzontale ha il ruolo di “raddrizzare” questo tipo di barche a vela con foil. La parte verticale ha il ruolo di creare “lift” perso dopo aver basculato la chiglia. Queste barche a vela con foil si dice che abbiano appendici “a baffo”. Questi foil hanno rivoluzionato la Solitaire du Figaro con i Figaro 3. Barche a vela con foil dotate di chiglia basculante e appendici a baffo. Questo in parte raddrizza ed in parte contrasta lo scarroccio.
Le barche a vela con foil volanti
Dopo l’Hydroptere che aveva dei foil a V come gli aliscafi, furono i catamarani dell’America’s Cup i primi a navigare totalmente sollevati dall’acqua. Per raggiungere questo scopo, i foil a erano a forma di T o L rovesciata in modo che rimanesse la parte verticale a contrastare lo scarroccio. La parte orizzontale invece serve puramente a sollevare lo scafo. Per migliorare il bilanciamento del multiscafo era preferibile avere due punti di sollevamento. Infatti esiste un secondo foil su ogni timone a forma di T.
Nel mondo dei monoscafi invece esistono due mondi: da un lato le barche totalmente volanti della prossima America’s Cup. Dall’altra il mondo che va dai Mini 650 agli IMOCA dove non si naviga mai completamente sollevati dall’acqua. Le due configurazioni rispondono a diversi obiettivi. Una barca pensata per l’America’s Cup è concepita per acque protette e piatte e volano a una spanna dall’acqua. Le soluzioni progettuali non passerebbero mai i criteri di sicurezza e stabilità per le classi oceaniche.
Infatti, le barche a vela con foil dell’America’s cup dipendono dai foil stessi per la loro capacità di rimanere dritti. Ovvero se un foil accidentalmente esce dall’acqua per una manovra sbagliata, la barca si sdraia. Questo senza la capacità di raddrizzarsi da sola come già capitato a Luna Rossa. Una barca del genere non sarebbe ammessa né in classe Mini 650 né in classe IMOCA. Classi che richiedono una forza raddrizzante positiva a barca sbandata a 90 gradi.
Barche a vela con foil: dicotomia inshore offshore?
Fino qui abbiamo trattato due tipologie di barche a vela con foil: quelle inshore dell’America’s Cup e le barche a vela con foil per gli oceani come gli IMOCA. Esiste tuttavia una terza tipologia ibrida, rappresentato dai multiscafi con foil oceanici. Un multiscafo si affida interamente alla sua enorme stabilità di forma per rimanere “dritto”. Farlo volare è stata una tentazione che fu immaginata, pensate, addirittura da Leonardo da Vinci. Abbiamo visto che un multiscafo si affida interamente alla sua enorme stabilità di forma per rimanere “dritto” e che oltre un certo angolo di sbandamento massimo non è in grado di raddrizzarsi.
Da quel punto di vista un monoscafo dell’America’s cup e un Multiscafo con foil sono più simili rispetto ad un IMOCA. Un IMOCA senza uno dei suoi foil perde in performance ma può ancora navigare. Ce lo ha dimostrato Alex Thomson all’ultima Vendée Globe arrivando secondo pur avendo danneggiato irrimediabilmente il foil di dritta nella prima metà della regata. Nel mondo degli IMOCA i foil a baffo esistono dall’edizione 2016-2017 vinta da Armel Le Cleach davanti appunto ad Hugo Boss.
L’edizione 2020 sarà la terza per gli IMOCA con foil e l’evoluzione dei foil stessi è stata immensa. Giancarlo Pedote ci riferisce differenze di velocità fra la sua barca e nuovi IMOCA che arrivano a 4-5 nodi. I foil sono stati modificati per rendere le velocità medie più consistenti. I primi foil infatti creavano un enorme lift all’accelerare della barca. Ma quando questa rallentava per via di un’onda, decelerava in maniera molto violenta. Le barche erano faticosissime per lo skipper e tutti gli sviluppi sono stati nella direzione di renderle più maneggevoli.
Passiamo la parola i nostri esperti per parlare di barche a vela con foil: Max Sirena, Giovanni Soldini e Giancarlo Pedote.
Cosa pensi dell’evoluzione delle barche a vela a foil sia nei monoscafi che nei multiscafi?
Max Sirena – Monoscafi America’s Cup
Bio da sito Pirelli Prada: “Nato nel 1971 a Rimini, Massimiliano “Max” Sirena è alla sua settima partecipazione all’America’s Cup. Di queste ha vinto la 33esima edizione con BMW Oracle Racing nel ruolo di responsabile dell’albero alare. La 35esima con Emirates Team New Zealand nell’edizione di Bermuda nel 2017. Max è stato skipper dell’Extreme 40 Luna Rossa e vincitore del campionato Extreme Sailing Series nel 2011.”
“Con il team Luna Rossa ha partecipato alle sfide del 2000, vincendo la Louis Vuitton Cup. Nel 2003 e 2007 nel ruolo di aiuto prodiere. È diventato quindi Skipper e Team Director di Luna Rossa nella campagna per la 34esima America’s Cup, tenutasi a San Francisco nel 2013. Oggi, sempre nel ruolo di Skipper e Team Director, è alla guida del team Luna Rossa Prada Pirelli. Pronto nella sfida per la 36esima America’s Cup che si disputerà ad Auckland nel 2021.”
Il punto di vista di Max Sirena sulle barche a vela con foil – America’s Cup
“Credo che siano il presente e il futuro della vela mondiale. Fa parte di un processo di sviluppo e ricerca, che porterà sempre più barche a vela ad utilizzare i foil. La performance e la velocità a un certo livello sono l’espressione massima che si possa trovare oggi. Tutti vogliono andare sempre più veloci, ci sono record oceanici di velocità da battere. Rispetto a barche del passato, oggi sicuramente un progetto ben fatto che utilizza foil è sicuramente più veloce di una barca dislocante.
Credo che l’utilizzo dei foil in coppa America abbia diffuso questo concetto in varie classi. Di lì abbia aumentato notevolmente lo sviluppo tecnologico utilizzato dai team o dai velisti in solitario. Insieme ai foil ci sono piloti automatici di volo, profili di vele nuovi e così via. Questo ha dato la possibilità a nuovi velisti e nuovi progettisti di farsi strada in un mondo molto ristretto e di nicchia. Il foil non deve essere visto come sostituzione al modo di navigare tradizionale. E’ una disciplina nuova che usa comunque come forza propulsiva il vento. Quindi è sempre e comunque una barca a vela, ma con caratteristiche tecniche e di performance diverse”.
Giovanni Soldini – Multiscafi oceanici
Bio dal sito Maserati: “Nasce a Milano il 16 maggio 1966 e comincia a fare vela fin da bambino. Ha alle spalle 25 anni di regate oceaniche, tra cui due giri del mondo in solitario. L’Around Alone vinta nel 1999 e passato alla storia per il salvataggio di Isabelle Autissier.
Il BOC Challenge del 1995, dove si qualifica secondo assoluto. Sei Québec- Saint Malo, una vinta nella categoria monoscafi. Sei Ostar due vittorie in classe 50’ e 40’, tre Transat Jacques Vabre, una vittoria in classe 40’ e più di 40 transoceaniche.
A bordo del Vor70 Maserati ha stabilito importanti primati come il record Cadice – San Salvador (2012) e la New York-San Francisco, Gold Route 13.225 miglia in 47 gg 42’ e 29”. Suo è anche il nuovo primato della Rotta del Tè. 3300 miglia in 21 gg 19 ore 32’ stabilito nel 2015 sulla tratta san Francisco – Shangai. Nel 2016 dopo un intenso triennio sul VOR70 Maserati, per Giovanni Soldini ed il suo team è iniziata la nuova sfida con Maserati Multi70. Un ritorno ai multiscafi su cui aveva regatato in equipaggio con il trimarano di 60’ Tim”.
Il punto di vista di Giovanni Soldini sulle barche a vela con foil – Multiscafi oceanici
“Ognuno deve vivere la sua epoca che la modernità va avanti. Io ho la fortuna di aver vissuto una grande evoluzione, io il primo giro del mondo l’ho fatto con la radio e il radioamatore Pierluigi da Ravenna che lo sentivo una volta alla settimana ad ora che abbiamo l’ADSL a bordo del trimarano. Anche le barche hanno avuto il loro percorso che continuerà.
Gli IMOCA moderni mi sembrano delle barche pazzesche anche i mini transat nuovi, volanti, Verdier ne ha disegnato uno per la Pogo che sarà di serie, con questi foil a T sono impressionanti, è una rivoluzione. Un conto con un multiscafo, un navigatore è più abituato che sia aereo, mentre su un monoscafo è veramente pazzesco.“
“I vantaggi è che la barca è più veloce e le distanze si accorciano. Ci sono degli svantaggi con vento leggero perché con tutte queste appendici che hai nell’acqua rallentano. Se non c’è vento sufficiente a farti planare, sei frenato. Con 3 nodi prendi un Moth e un Laser e questo fa i giri intorno al Moth che non riesce nemmeno a navigare. Nelle lunghe traversate che facciamo per i record l’impatto con le onde è ridotto. E’ minore rispetto alle barche tradizionali, finché l’onda non diventa troppo alta e non ti fa volare.
C’è un limite in cui diventi meno aereo e più dislocante. Quando il mare è molto formato sono più svantaggiati i multiscafi in questo caso rispetto ai mono. Diventa quasi pericoloso per i multi che sbattono sulle onde. Una barca che vola sull’acqua e va così forte è un pozzo di adrenalina, poi ogni barca per me è speciale”.
Giancarlo Pedote – IMOCA
Biografia ufficiale: Giancarlo Pedote, 44 anni, vive da tempo a Lorient, in Francia, una delle capitali della vela oceanica. Qui si è trasferito per vivere sino in fondo la sua professione. La sua storia comincia col windsurf e attraversa diverse classi di barche oceaniche. Mini 650, Figaro, Class 40, Multi 50 (la parentesi del Moth) e l’IMOCA 60.
Vincitore della Transat Jacques Vabre nella classe Multi 50 nel 2015. 2 volte Champion de France Promotion Course au Large en Solitaire. 2 volte Campione del Mondo classe Mini 650. 2° alla Mini transat 2013, Velista dell’Anno 2013 e 2015. Pedote sarà l’unico italiano presente al Vendée Globe 2020, regata dedicata agli IMOCA.
Il punto di vista di Giancarlo Pedote sulle barche a vela con foil – IMOCA
“Mi sono sentito privilegiato a vivere l’introduzione dei foil nelle barche dislocanti, mi domando se una rivoluzione così importante avrà seguito nella vela. Ovvero abbiamo lasciato i principi di Archimede per far volare una barca. Quindi un qualcosa di talmente importante dal punto di vista storico. Non sono certo si potrà ripetere da un punto di vista di salto qualitativo. La tecnologia continuerà a sviluppare tante cose. Ma, come gli aerei quando sono stati inventati hanno cambiato il modo dei trasporti, il foil cambierà nettamente il modo di navigare.
Credo che per me vivere questa transizione a 40 anni è un grandissimo privilegio. I nostri monoscafi della classe IMOCA in termini di sensazioni si avvicinano moltissimo ai multiscafi e ho fatto un anno di multiscafo. Le barche sono molto violente, molto fisiche, le posizioni all’interno sono difficili da trovare. Gli impatti sono importanti e chiaramente sono diventate molto esigenti dal punto di vista tecnico.