INTRODUZIONE ALLA MODELLAZIONE DI UNA CARENA

In questo post vorrei affrontare il tema della modellazione di una carena di una barca a vela.
Ovviamente modellare uno scafo di uno yacht a vela è un processo assai complicato, difficilmente schematizzabile e che dipende molto dall'esperienza del progettista e poco, o niente, dal software usato.
Questo post vuole solo essere una introduzione al progetto di carene, uno stimolo per chi non ha mai affrontato questo esercizio e non ha la velleità di essere un metodo esaustivo.
Vediamo i passaggi fondamentali.
Fase 1: dimensioni principali.

In questa fase bisogna individuare le dimensioni fondamentali entro le quali vogliamo inscrivere la nostra carena.
In particolare la lunghezza scafo (Lh - length hull), la larghezza scafo ( Bh - beam hull) ed ovviamente il loro rapporto.
Inoltre bisogna individuare il profilo laterale e la linea di falchetta (sheer line) che determina l'altezza scafo a prua e a poppa.
Di particolare importanza è il profilo laterale della parte immersa perché determina la lunghezza al galleggiamento (lwl - lenght water line ) e il dislocamento.


Come si vede nell'immagine ho scelto per questo esempio uno scafo di 24 m di lunghezza con una larghezza di 5,8 m (un rapporto abbastanza comune per gli yacht moderni).
La posizione del baglio massimo è a circa 1/3 da poppa.
In pianta si può notare che la prua è formata da due segmenti quasi rettilinei per i primi metri.
La line di falchetta è a cavallino rovescio cioè con la concavità rivolta verso il basso.

Fase 2: Le sezioni trasversali.
Nella seconda fase bisogna iniziare a ragionare in 3 dimensioni.
Per prima cosa bisogna costruire la linea di falchetta e la linea di centro barca in tre dimensioni, facendo attenzione a non creare flessi e a non introdurre troppi punti di controllo per non rendere troppo "pesanti" le linee che genereranno le superfici.


A questo punto bisogna disegnare e posizionare le principali sezioni trasversali, in questo caso ho scelto di usare 5 sezioni data la dimensione della barca, in ogni caso vanno usate almeno 3 sezioni, quella di poppa, quella in corrispondenza del baglio massimo e quella a prua, cioè all'estremità di prua della linea di galleggiamento subito prima del "ginocchio".


E' molto difficile dare delle indicazioni sulla geometria delle sezioni.
La cosa più evidente è la forma "schiacciata" della sezione di poppa, quella più tondeggiante delle sezioni a centro barca e la forma a V delle sezioni di prua.
Operativamente è chiaro che bisogna fare una estrema attenzione a far passare le sezioni per la linea di centro barca e per la sheer line altrimenti ci saranno imprecisioni nelle superfici generate.

Fase 3: Creazione delle superfici.

E' arrivato il momento di creare le superfici dello scafo usando come generatrici le sezioni e le curve quali la sheer line ed il profilo laterale (center line).Sia per la generazione delle sezioni che per la generazione delle superfici è bene lavorare sempre su metà barca e poi "specchiarla", altrimenti è facile incorrere in imprecisioni con conseguenti asimmetrie.

La parte di estrema prua è opportuno trattarla separatamente, la zona compresa fra il dritto di prua e la sezione 5 bisogna modellarla separatamente dal resto dello scafo perché non è generata da sezioni successive.




Fase 4: analisi delle superfici.

A questo punto bisogna prestare attenzione alla qualità delle superfici create e alle caratteristiche che esprimono.
Cioè bisogna capire se le superfici presentano delle imperfezioni (flessi, cuspidi o discontinuità) e soprattutto se hanno le caratteristiche per diventare uno scafo .


Per analizzare la qualità delle superfici esistono molti strumenti e quasi tutti i software hanno a disposizione strumenti efficaci che riescono ad evidenziare eventuali problemi.




Capire le doti marine che lo scafo avrà in mare è invece argomento assai più complesso.
Sicuramente un grosso aiuto è dato dalle caratteristiche idrostatiche della carena è cioè il dislocamento, la posizione del centro di spinta, le caratteristiche del piano di galleggiamento e altri ancora.
Queste caratteristiche saranno oggetto di un prossimo post in quanto non è argomento che si può liquidare in poche righe.



Un altro grosso aiuto ci viene dai VPP (velocity prediction program) programmi che riescono a stimare il comportamento e la velocità dell'imbarcazione conoscendone le caratteristiche geometriche principali.

Sempre più diffuse sono poi le analisi CFD (computational fluid dynamics) che simulano il comportamento dei fluidi (aria ed acqua) intorno allo scafo.

ORACOLE VINCE LA 33° COPPA AMERICA

L'equipaggio americano di ORACLE vince la seconda ed ultima regata di questa stranissima 33° Coppa America.
Ancora non si sa nulla di certo riguardo alla prossima edizione, anche se presumibilmente si terrà negli Stati Uniti.
E' ufficiale invece che il Challenger of Records (rappresentante degli sfidanti) è Vincenzo Onorato leader del team Mascalzone Latino, già presente nelle edizioni del 2003 e 2007.

In questo post però, come promesso, vorrei parlare di un aspetti tecnico di questi multiscafi così evoluti, la PIERCING BOW.

Il termine PIERCING BOW significa "prua perforante" ed indica una forma di prua rovesciata, la parte inferiore si allunga sull'acqua mentre quella superiore è molto più arretrata.
Un dritto di prua con inclinazione inversa insomma, dopo la prua classica con slanci generosi si sono diffuse le prue verticali e adesso fanno il loro ingresso le percing bow con slancio negativo.




Queste prue non solo hanno lo slancio invertito ma mostrano una disposizione dei volumi totalmente capovolta, i volumi maggiori si trovano in basso mentre salendo di quota avviene una rastremazione.
Insomma tutto il contrario di una prua da yacht moderno che pur avendo uno slancio di prua contenuto, o nullo, manteneva una sezione a V con incremento dei volumi andando dal basso verso l'alto.
La ragione di questo cambiamento radicale di geometria è la ricerca di un comportamento che non tende a superare l'onda salendoci con la prua ma a "bucarla" passandoci attraverso, da qui il termine "piercing bow".
Chiunque ha esperienza di navigazione a vela con derive o piccoli catamarani sa che quando si mette la prua sotto l'acqua la barca si ferma bruscamente e si corre il rischio di ribaltarsi in avanti, se la velocità è sostenuta.
Perché quindi una prua che si immerge ?
Le prue classiche sono pensate per riuscire a stare al di sopra dell'onda permettendo uno scavalcamento della stessa da parte della barca, questo comporta un beccheggio sostenuto che ovviamente influisce sulla velocità.
Se siamo in presenza di un moto ondoso importante con onde formate scavalcarle è la soluzione obbligata come dimostrano le barche che fanno regate oceaniche.
Se invece si regata in acque calme e con multiscafi dalle dimensioni imponenti diventa vantaggioso passare attraverso le onde, diminuendo drasticamente il beccheggio a tutto vantaggio della stabilità e quindi della velocità media dell'imbarcazione.
Per un multiscafo è importante stare su un solo scafo per tenere una velocità sostenuta, questo assetto è frutto di un equilibrio delicato che mal si concilia con qualsiasi movimento ed in particolare con il beccheggio che ha anche l'effetto di "scomporre" l'imbarcazione con il rischio di mettere in acqua anche il secondo scafo e rallentare drasticamente.
Entrambi e multiscafi hanno adottato piercing bows anche se quelle di Oracle sono molto più accentuate e forse qualcuno di voi avrà notato che a 30 nodi lo scafo sotto vento immergeva la prua talmente tanto da far arrivare l'acqua quasi fino alla traversa.
Anche alcuni catamarani di piccole dimensioni prodotti in serie hanno adottato questo tipo di prue, ad esempio alcuni classe A.
Al prossimo post.

"YACHT MIND" prosegue il corso

Prosegue il corso YACHT MIND organizzato da ARCHIMEDE presso i locali dello Yacht Club di Ancona.

Nella scorsa lezione, l'ultima del mio ciclo, i quattro gruppi hanno completato il progetto preliminare degli interni per una imbarcazione a motore di 24 metri.

A fine lezione ogni gruppo ha esposto il suo lavoro illustrando i punti salienti del progetto, la disposizione degli ambienti ed i criteri di distribuzione dei percorsi.

Ad ascoltarli, insieme a me, c'era Paolo Cori, coordinatore del corso e docente di "TEORIA DEI MATERIALI" oltre che insigne progettista.

Il lavoro degli studenti proseguirà con la realizzazione di un modello in scala dello scafo di questo 24 metri a motore e poi con la realizzazione degli interni per verificare la validità delle soluzioni scelte e la corretta disposizione dei volumi.

Lo stesso percorso progettuale sarà applicato anche ad una imbarcazione a vela sotto la supervisione del Prof. Cori.

Complimenti a tutti i partecipanti al corso, tutti i progetti proposti si sono dimostrati equilibrati e concreti, un risultato davvero soddisfacente dal mio punto di vista di insegnante.

33° COPPA AMERICA, ORACLE VINCE LA PRIMA REGATA

Al trimarano ORACLE va la prima regata della 33° Coppa America.
Dopo una partenza difficile, il trimarano americano dimostra una velocità nettamente superiore rispetto al catamarano svizzero, in ogni andatura.
La lunga regata ha offerto uno spettacolo veramente unico, è la prima volta infatti che due multiscafi ipertecnologici si fronteggiano ed è veramente molto interessante notare le soluzioni tecniche adottate dai progettisti.

ORACLE adotta un' ala rigida al posto della randa.




Nell'immagine qui sopra si può notare la soluzione iniziale con la randa classica, mentre sotto la soluzione finale con l'ala rigida.
E' da notare che l'ala rigida è composta da una parte di prua intera e da una parte di poppa formata da 8 pannelli che si muovono indipendentemente.
Questa soluzione veramente ardita consente di regolare il "camber" , cioè il grasso della vela, e anche lo svergolamento agendo sui diversi pannelli per posizionarli su angoli leggermente diversi.
La regolazione dello svergolamento è importante per alberi molto alti in quanto la direzione del vento cambia passando dal livello del mare ad altezze superiori (va ricordato che l'albero di ORACLE è alto 68 m circa).
Anche la randa di ALINGHI è svergolata ma ovviamente la regolazione è più difficile perché si agisce su un tessuto e non su pannelli rigidi.

Un altro vantaggio dell'ala rigida è la possibilità di aumentare o ridurre la "potenza" della vela agendo sul camber, così facendo il trimarano riesce a mantenersi costantemente in equilibrio su di un solo scafo (spettacolo !!!) mentre il catamarano è costretto ad orzare e poggiare in continuazione per trovare l'equilibrio ideale.

Navigando su un solo scafo l'attrito con l'acqua si riduce al minimo e le velocità toccano punte notevoli, 22 nodi con 10 nodi di vento !!!

Altri commenti sulle soluzioni tecniche adottate al prossimo Post, intanto godiamoci la prossima regata, che si terrà domenica mattina, potrebbe essere l'ultima di questa bizzarra 33° Coppa America.

33 COPPA AMERICA su La7

Questa sfortunata edizione della Coppa America che si contende fra sole due imbarcazioni non è aiutata neanche dal meteo.
Dopo una infinita battaglia legale tenutasi sul campo di regata della corte di New York non si riesce proprio a regatare acqua.
Prima prova rimandata per poco vento, seconda prova rimandata per troppo vento, oggi 12 Febbraio sarà la volta buona ?
Potremo finalmente vedere questi multiscafi volare sull'acqua e scrivere una nuova pagina nella storia della nautica ?
Tutti incollati alla TV (9,30 su La7) oppure al PC (www.la7.it).
Che vinca il migliore, ma finalmente in acqua !!!

CORSO "YACHT MIND"

E' in svolgimento il corso INTERIOR NAVAL DESIGN - YACHT MIND organizzato da ARCHIMEDE srl in collaborazione con altri enti.

Il corso è rivolto a giovani che vogliono formarsi nel campo della progettazione nautica, il piano di studi prevede infatti un ventaglio di materie molto ampio: ergonomia, progettazione di interni, domotica nella nautica, disegno tecnico, costruzione navale, sicurezza sul lavoro ed altre ancora.

Il corso si svolge nella bella sede dello Yacht Club di Ancona presso la darsena della Marina Dorica.
I partecipanti si trovano quindi nella piacevole situazione di imparare a progettare imbarcazioni circondati da barche a vela e motore.

Nel mio corso "Metodologia della Progettazione" abbiamo deciso di comune accordo con gli studenti di calarci subito nella progettazione.
Dopo una prima lezione in cui ho cercato di dare le nozioni di base per affrontare la progettazione degli interni ho fornito il piano di forma di un ipotetica barca a motore di 24 metri.

E via che si parte...

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Qualche incertezza iniziale... ma poi l'entusiasmo prevale e questo primo "progetto" prende forma.

Buon lavoro a tutti quanti !!!

CROAZIA - estate 2009

La scorsa estate mi è capitato di fare una piacevole navigazione fra le isole Croate nella zona di Spalato, una esperienza non certo "estrema" ma proprio per questo assai piacevole.
L'imbarcazione era un vecchio ELAN 36' e l'equipaggio era formato da sei persone, una convivenza molto stretta quindi, ma come sempre accade il piacere di navigare e la vita all'aria aperta fanno dimenticare qualche piccolo disagio.
Come da buona tradizione per ogni barca da charter: tendalino fisso, rullafiocco, lazy jack, lazy bag e tender in coperta.
Si capiscono le velleità di un equipaggio senza neanche uscire in mare !!!

Dopo aver sbrigato le formalità burocratiche e aver fatto cambusa, finalmente si parte, una breve navigazione di poche ore serve a testare la barca e anche noi stessi.
Prima notte in rada...magnifico !!!

Uniche attività permesse durante una vacanza a vela sono la navigare e la sosta bagno.

Ogni tanto è bene fare una capatina in porto per fare rifornimento di acqua e per farsi una doccia comoda.

Baia di HVAR

Ancora qualche immagine suggestiva e la vacanza è già finita...

BENVENUTI SUL MIO BLOG

Benvenuto sul blog YACHT DESIGN - PROGETTAZIONE NAUTICA
Questo blog nasce per condividere la mia passione per la navigazione e per la progettazione nautica.
Gli argomenti trattati nei post saranno quindi esperienze di viaggio o argomenti tecnici, i primi ci serviranno a sognare mentre i secondi ci aiuteranno a comprendere i concetti che stanno alla base di un'arte affascinante quanto difficile "La progettazione nautica"