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.