CALCOLO DELLA RESISTENZA D'ATTRITO

Dopo aver parlato di cosa si intende per resistenza d'attrito (frictional resistence) in questo post, vediamo ora come si calcola.

La formula è la seguente:

Rf = Cf * 0,5 * D * V^2 * Sw

Dove:

 Rf = Resistenza d'attrito (frictional resistence) in N

 Cf = Coefficiente d'attrito, si calcola come vedremo poi

D= Densità del fluido, (acqua di mare 1025 Kg/mc, aria 1,25 Kg/mc)

V= Velocità della barca in m/s

Sw= Superficie bagnata (per meglio dire superficie investita dal fluido) in mq

Quindi la formula esprime il concetto che la resistenza d'attrito dipende dalla superficie interessata dal fluido (opera viva di una barca ad esempio), dalla densità del fluido (acqua per l'opera viva dello scafo, aria per la parte emersa), dal coefficiente di forma che vedremo in seguito e dal quadrato della velocità, il tutto diviso per due (o moltiplicato per 0,5 che è lo stesso).

Possiamo notare come tutto ciò coincide con le esperienze pratiche di navigazione, barche con meno superficie bagnata sono più veloci (a parità di altre condizioni), la resistenza aumenta con il quadrato della velocità quindi a velocità basse influisce poco poi cresce velocemente fino a diventare un muro insuperabile.

Questo fenomeno è molto evidente nelle barche a motore dove arrivati a velocità sostenute anche dando ancora gas la velocità si incrementa di pochissimo.

Cf  si calcola con la seguente formula   Cf = 0,075/(Log Rn - 2)^2

Log è il logaritmo naturale, Rn è il numero di Reynolds, vedi anche questo.

Non fatevi spaventare siamo quasi alla fine, rimane solo da calcolare Rn, Numero di Reynolds.

Rn = V * L / v

V  è sempre la velocità in m/s

L  è la lunghezza caratteristica (per uno scafo è 0,7 della lunghezza al galleggiamento, per le appendici è la corda media)

v  è la viscosità cinematica del fluido (per l'acqua 0,00000111 mq/s (cioè 1,11* 10^-6).

Facciamo un esempio numerico per toccare con mano come si deve procedere.

Ipotizzando di dover calcolare la resistenza d'attrito di una barca che procede a 5 m/s (9,7 Kn), ha una lunghezza la galleggiamento LWL di 18 m, una superficie bagnata dello scafo di 75 mq, una superficie della deriva di 6 mq con una corda media di 1,6 m, una superficie del timone di 1,8 mq con una corda media di 0,45 m.

 Quindi la resistenza d'attrito totale alla velocità di 5 m/s è:

221,89 Kg per lo scafo + 24,91 Kg per la deriva + 9,51 Kg per il timone, cioè 256,32 Kg in totale.