- Le imbarcazioni a vela rappresentano uno
dei settori in espansione nell'industria marina e la sempre maggiore
risonanza degli eventi più significativi nello sport della vela,
quali le regate oceaniche o la Coppa America, inducono un numero sempre
crescente di appassionati ad interessarsi al "Design delle imbarcazioni".
- La scienza e la tecnologia associate al
progetto, alla costruzione ed alla conduzione di imbarcazioni a vela,
così come lo sviluppo di nuovi materiali, sono in rapida evoluzione;
un nuovo approccio al design, basato sull'utilizzo di tecniche computazionali,
emerge con grande evidenza e si contrappone a volte con violenza all'approccio
tradizionale, caratterizzato dal ruolo predominante dell'esperienza,
dell'intuizione e della sperimentazione.
- La maggior parte degli architetti navali
che si occupano di imbarcazioni a vela (a differenza dei progettisti
navali) sono autodidatti e pochissimi di loro hanno la possibilità
di svolgere attività in qualche studio "affermato" così
da sviluppare quell'esperienza tanto preziosa per colmare e superare
le lacune formative e le conseguenti difficoltà.
- Rarissimi sono i corsi di insegnamento
dedicati alla progettazione di imbarcazioni da diporto e la stessa mancanza
di una regolamentazione adeguata sulla figura del progettista di imbarcazioni
da diporto contribuisce in modo determinante all'aumento della distanza
che ci divide da altri Paesi Europei nella formazione di diplomati in
Design Nautico.
- Questa pubblicazione contiene alcuni dei
fondamenti teorici per il progetto di un'imbarcazione che risulta essere
una macchina di grande complessità: le barche a vela operano
all'interfaccia di due fluidi, aria ed acqua derivando propulsione dalla
prima e supporto dall'ultima. Entrambi questi mezzi sono influenzati
dagli eventi atmosferici ed in questo ambiente complesso si deve misurare
la capacità progettuale in una commistione di "scienza" e di
"arte".
- Scopo del presente testo è fornire
agli studenti delle basi semplici, facilmente comprensibili a chi si
avvicina per la prima volta alla progettazione delle barche a vela:
vengono trattati gli aspetti scientifici e teorici che sottendono "l'arte"
della progettazione di un'imbarcazione, con particolare rilievo ai meccanismi
fisici che governano il comportamento di uno yacht a vela.
- Il contenuto del testo potrebbe trovare
una giusta definizione nel concetto di "meccanica di una imbarcazione
a vela", ovvero in quell'insieme di elementi (forze) e regole (leggi
fisiche) che interagendo tra loro consentono di interpretare come si
può muovere una imbarcazione, quale "carattere" avrà un'imbarcazione
in condizioni di navigazione con vento teso piuttosto che debole, con
mare calmo o agitato, quale livello di sbandamento sarà in grado
di sopportare, che prestazioni avrà e così via.
- La progettazione di uno yacht a vela ben
si presta ad un approccio metodologico di tipo scientifico, presentando
problematiche di grande complessità (nel senso più ampio
del termine) non solo per gli aspetti di meccanica dei fluidi ovviamente
implicati, ma anche dal punto di vista della complessa interazione tra
forma e peso che a sua volta determina il comportamento dinamico e le
prestazioni dello yacht.
- Il testo si occupa prevalentemente di passare
in rassegna i sistemi di forze che agiscono su una imbarcazione a vela,
sia in termini di carichi aerodinamici che idrodinamici; ciò
costituisce la premessa per poter analizzare il comportamento statico
e dinamico di una imbarcazione.
- Il percorso di comprensione dei meccanismi
che regolano uno yacht a vela mentre naviga, vede come momento fondamentale
una analisi della aerodinamica delle vele, una analisi degli aspetti
idrodinamici legati allo scafo, alla chiglia al timone ed alla interazione
tra tali componenti: solo così è possibile capire quali
forze agiscono sull'imbarcazione e quindi comprendere il comportamento.
- Questo percorso è anche propedeutico
alla comprensione del background relativo ai metodi di predizione delle
prestazioni di un'imbarcazione, impiegati nei programmi di calcolo automatico
denominati VPP (Velocity Prediction Programs).
- Coerentemente a tale impostazione un intero
capitolo sarà dedicato alla descrizione delle metodologie utilizzate
nella maggior parte dei VPP con particolare riferimento ai modelli idrodinamici
ed aerodinamici, nonché agli algoritmi di soluzione delle equazioni
di moto.
- Particolare attenzione viene dedicata ai
modelli ed agli algoritmi risolutivi relativi al VPP IMS messo a punto
dall'Offshore Racing Council (ORC) ed attualmente utilizzato (a partire
dai primi anni '90) a livello internazionale come strumento di assegnazione
dei compensi per tutte le competizioni, dalle regate di circolo domenicali
alle grandi competizioni internazionale come la Kenwood Cup.
- Ad integrazione di tali contenuti, sono
forniti anche alcuni cenni relativi alla navigazione a vela, alle attrezzature
veliche fondamentali, alle diverse tipologie di scafo ed ai sistemi
di compenso: tali argomenti, necessariamente affrontati in maniera sbrigativa
e superficiale, vogliono costituire semplicemente una base di partenza
ai necessari approfondimenti su tali tematiche da parte di coloro che
fossero completamente "digiuni" della materia.
- Molto del materiale raccolto in questa
dispensa trova la sua origine nel testo del collega Sergio Crepaz "Teoria
e Progetto di Imbarcazioni a Vela" oggi purtroppo non più disponibile
sul mercato; in particolare molte delle figure che corredano la presente
dispensa, giudicate insuperabili per chiarezza ed efficacia, sono state
tratte integralmente dal suddetto volume.
- Al collega Crepaz va tutta la personale
gratitudine e simpatia per il significativo ed esemplare contributo
fornito alla divulgazione di una materia tanto affascinante quanto purtroppo
sconosciuta ai più, anche nel mondo degli appassionati di mare
e di vela.
- È doveroso infine un sincero ringraziamento
a Masato Furusawa e ad Elena Tosarini, per il prezioso contributo fornito
nella organizzazione del materiale e durante la stesura del lavoro.
- *Dipartimento di Meccanica Strutturale,
Facoltà di Ingegneria - Politecnico di Milano (Italy)
Indice
1. Terminologia e principi fondamentali sulla
conduzione di un'imbarcazione a vela; 2. Le barche e l'attrezzatura; 3.
Il movimento della barca; 4. Elementi di architettura navale: statica
dell'imbarcazione; 5. Fondamenti di analisi numerica e calcolo dei principali
parametri dell'imbarcazione; 6. Elementi di meccanica dei fluidi; 7. L'idrodinamica
di un'imbarcazione a vela; 8. L'aerodinamica di un'imbarcazione a vela;
9. La dinamica di un'imbarcazione a vela
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