Timone a vento e confronto con un autopilota elettrico

L’autopilota di una barca è la sua componente elettronica più cara. Dunque è importante conoscerlo e saperlo usare per ottenere il meglio. Gli autopiloti però non sono sempre stati elettrici, la loro evoluzione ha richiesto anni di perfezionamento. All’alba delle vela oceanica non esisteva che il timone a vento. Essendo meccanico e non dipendendo dalla corrente, per decenni è stato il cuore della vela d’altura.

Timone a vento - Monitor Windvane - diagramma
Timone a vento – Monitor Windvane – diagramma

Tuttavia il timone a vento presenta delle limitazioni che non lo rendono ideale in tutte le circostanze. Il mondo delle regata ha dato dunque impulso allo sviluppo dei piloti automatici elettrici. All’inizio erano molto semplici, un autopilota moderno invece è veramente molto sofisticato. Sulle barche da regata moderne non si vedono più timoni a vento tuttavia hanno ancora un ampio mercato fra i croceristi giramondo. Cerchiamo di capirne pregi difetti ed evoluzioni nel corso dei decenni.

Timone a vento - Pen Duick II
Timone a vento – Pen Duick II

Timone a vento meccanico ed autopilota elettrico

Prima che l’elettronica invadesse le nostre barche, esistevano solo piloti automatici meccanici. Un autopilota meccanico prende il nome di timone a vento. In inglese vengono chiamati windvane o windpilot. La loro storia è molto affascinante, prima che ne venisse prodotta una versione commerciale erano tutti auto-costruiti. Alla prima edizione della OSTAR nel 1960 tutti i concorrenti ne avevano uno di propria ingegnerizzazione.

OSTAR - I fondatori
OSTAR – I fondatori

Il timone a vento

Quando nel 1967 Francis Chichester concluse la prima circumnavigazione a vela diventò un eroe. Navigando con sestante e con un timone a vendo a poppa di Gipsy Moth IV entrò nella leggenda. L’anno successivo partì la Golden Globe, la prima regata intorno al mondo senza scalo. Robin Knox-Johnston divenne il primo uomo a terminare una circumnavigazione a vela senza scalo. Alla partenza c’era anche Bernard Moitessier e le sue foto col sestante in mano hanno fatto la storia. Anche la sua barca era dotata di sistemi auto-costruito.

Timone a vento - Francis Chichester - Gipsy Moth IV
Timone a vento – Francis Chichester – Gipsy Moth IV

Il principio di funzionamento del timone a vento

Il funzionamento di un timone a vento è più complesso di quanto non si creda. Anche questi sistemi si sono evoluti nel tempo tentando varie soluzioni. La soluzione che si è dimostrata più efficace è quella della pala a pendolo collegata ad una veletta a poppa. La veletta, o pala, del timone a vento non può certo avere la forza per timonare una grande barca di molte tonnellate. Dunque occorre trasformare le piccole oscillazioni della pala in una forza sufficiente a timonare la barca.

Timone a vento Aries - Trasmissione della rotazione
Timone a vento Aries – Trasmissione della rotazione

Per farlo la veletta è collegata ad una pala immersa nell’acqua che ha l’aspetto di un timone. Bisogna però subito chiarire che questa pala non funge da timone. La pala e montata su un tubo verticale con un punto di fulcro e può oscillare da sinistra a destra. Ciò che la fa oscillare è la pala in aria, facendola ruotare. La pala viene regolata ad un certo angolo al vento e in assenza di altre forze rimane verticale. Quando il vento invece di fluire lungo l’asse della pala la colpisce lateralmente la abbatte su un lato. La pala in aria ha un contrappeso, quindi basta anche poca aria perché questo avvenga.

Timone a vento - Schema di costruzione
Timone a vento – Schema di costruzione

La pala oscillando causa una rotazione dell’asse della pala immersa. Ruotando, la pala verrà portata a sinistra o a destra dalla flusso d’acqua che la investe. L’acqua essendo molto più densa dell’aria ha una forza molto superiore. Due cimette legate al tubo cui è collegata la pala sono poi rimandate al timone a barra. Le due cimette sono legate ad una catenella, la catenella ha un punto di innesto sulla barra. La catenella permette una regolazione di fino se si vuole tenere la barra leggermente fuori centro.

I punti di forza del timone a vento

Il flusso d’acqua che investe la pala immersa in acqua è in grado di generare una enorme forza. Questa trasmessa alle cimette che rimandano alla barra è in grado di timonare anche grandi barche. Il secondo punto di forza sta nel fatto che questi sistemi non ha alcuna componente elettrica. Fintanto che non si guasta teme solo oggetti semi-sommersi e venti che possano danneggiare la veletta.

Timone a vento - tubo sacrificale
Timone a vento – tubo sacrificale

La pala in acqua solitamente e connessa al tubo principale con una sezione di tubo volutamente più debole. In caso di collisione con un oggetto la pala piegherà la sezione di tubo sacrificale. La pala stessa, legata alla barca, non andrà persa, e si potrà provvedere a sostituire il tubo sacrificale. Per quanto riguarda la veletta o pala che fluttua in aria, anche questa può danneggiarsi con groppi molto forti. Essendo leggerissima basta portarne uno o più di ricambio e il problema è risolto.

Vento apparente e bolina col timone a vento

L’enorme forza del timone a vento è in grado di timonare anche barche di stazza importante. Le forze in gioco non sono indifferenti e occorre acquistarne uno della dimensione appropriata alla nostra barca. Tuttavia è davvero impressionante osservare la capacità di uno di questi timoni di condurre una barca anche in tempesta.

Timone a vento - Vento apparente
Timone a vento – Vento apparente

Per definizione, la pala in aria, risponde solo all’aria che la colpisce. Il timone a vento può dunque condurre una barca solo all’apparente. Per le barche a vela tradizionali dislocanti questo non presenta grandi problemi  a tutte le andature. E’ però importante che la barca sia ben bilanciata e si dice infatti che il timone a vento insegni a condurre meglio una barca. Il punto di forza del timone a vento rimane comunque la bolina, dove davvero dà il suo meglio. Con un forte apparente che controlla la pala con precisione, la barca risponde e naviga benissimo.

Punti di debolezza del timone a vento

Le grandi forze in gioco possono far si che il timone a vento si rompa. I danni alle pale in aria o acqua sono facilmente risolvibili. Eventuali danni al pendolo della pala aerea e del meccanismo che lo trasforma in rotazione sono difficili da risolvere. La struttura stessa è suscettibile a danni in condizioni particolarmente dure. Alcuni modelli hanno un corpo in alluminio e se questo si rompesse non sarà neanche possibile saldarlo in un secondo momento. Per quelli in acciaio, pur non potendo risolvere i problemi a bordo più gravi a bordo, è sempre possibile ripararli.

Timone a vento - rinvio in pozzetto delle cime di controllo
Timone a vento – rinvio in pozzetto delle cime di controllo

L’altro problema è l’eventuale assenza o debolezza del vento. In bonaccia con poca aria variabile il sistema non ci viene in soccorso come autopilota. Senza aria siamo costretti a timonare a mano, finché non to