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Trovare il passo giusto per imbarcazioni con carena dislocante

Trovare il passo giusto per imbarcazioni con carena dislocante

La velocità di un’imbarcazione non dipende solo dalla potenza del motore installato a bordo, ma da una serie di variabili e combinazioni.
Innanzitutto bisogna fare una distinzione per la tipologia di scafo, questo può essere di tre tipi: dislocante, semi planante e planante. In questa occasione parleremo delle imbarcazioni con carena dislocante con trasmissione in linea ad asse.

La carena dislocante si distingue innanzitutto per la forma: questa è tondeggiante, nella parte immersa, ed è tipica delle imbarcazioni quali navi, pescherecci e barche a vela. Come caratteristica principale presenta una maggiore stabilità rispetto agli altri tipi di carena, ma a dispetto della velocità massima raggiungibile che è più bassa. Finché la forza di propulsione è maggiore della resistenza dell’acqua sullo scafo la velocità della barca aumenta, fino ad arrivare all’eguaglianza delle forze in gioco.
Per uno scafo dislocante, la resistenza dell’acqua ha un comportamento “strano”: ad una certa velocità, detta critica, qualunque incremento di propulsione, anche notevole, tende ad avere uno scarso/nullo riscontro in termini di incremento di velocità. Il fatto che la barca, pur impiegando molta propulsione non riesca ad accelerare oltre la velocità critica, è dato dal fatto che una barca che naviga su un’onda anche di pochissimo più lunga del proprio galleggiamento, crea enormi ricircoli di acqua a poppa, onde trasversali a prua e diagonali ai lati. L’energia che potrebbe aumentare la velocità di avanzamento si consuma tutta a scuotere e muovere l’acqua (si vedono le onde) e più si prova ad accelerare più si scuote e si sposta l’acqua (le onde diventano più alte), quindi più energia si perde.

Qualche semplice calcolo per capirci di più.
Esiste una legge fisica per cui la velocità delle onde è legata alla loro altezza e lunghezza. Infatti l’energia che serve a formare un’onda è direttamente proporzionale alla sua lunghezza e al quadrato della sua altezza. Alla velocità massima una barca si trova su un’onda con la cresta a prua e con la cresta di quella seguente poco a poppa della barca. L’energia che verrà spesa sarà quella che serve a formare tale onda, quindi proporzionale alla lunghezza al galleggiamento e all’altezza che questa prenderà. Per aiutare nel calcolo della velocità critica è stato definito il Numero di Froude, tale parametro è dato dal seguente rapporto:

dove L=lunghezza al galleggiamento espressa in piedi, (1 ft = 0,305 m), e V =velocità critica espressa in nodi, (1Nodo= 1Mmh= 1,852kmh).

Dato che tale valore, osservato su diversi tipi scafo, è risultato compreso fra 1.3 e 1.4, risulta chiaro che potremo calcolare la velocità critica della barca con la seguente formula:

Il valore, per quanto approssimativo, risulterà essere molto vicino a quello che si verifica in navigazione. Durante il progetto di una barca viene tenuto conto di questo fattore e si cerca di aumentarlo riducendo il più possibile l’innalzamento di onde dello scafo durante il suo incedere. Uno scafo è tanto più veloce quanto, a parità di lunghezza, solleva onde più basse.

Quanto detto vale fino a che la barca naviga in dislocamento, cioè finché l’imbarcazione è sostenuta dalla spinta di Archimede. Diversamente, in planata, lo spostamento di acqua è minimo, perché lo scafo scivola senza produrre onde rilevanti e quindi la velocità critica viene facilmente superata: se lo scavo è stato disegnato appositamente, una volta raggiunta una certa velocità, aumentando ulteriormente la spinta propulsiva (dipende dal peso e dalla forma dello scafo), la nave “esce” dall’acqua e inizia a planare, riuscendo a raggiungere velocità molto superiori (gommoni, motoscafi, aliscafi, etc.).
Per calcolare la velocità ideale bisogna moltiplicare la lunghezza in piedi per la il numero critico.
Ad esempio:
- con uno scafo dislocante di 18 ft, faccio la radice quadrata e moltiplico per 1.30, la velocità critica sarà di 5.5 kt.
- nel caso avessi montato dei flap la velocità critica sarà radice quadrata di 18ft+6.6 (maggiore superficie data dai flap) x 1.3, risultato 6.4 kt.

Diverso sarà per un scafo dislocante veloce o meglio ancora uno scafo planante dove, durante la navigazione, la parte immersa è minore, quindi, oltre alla spinta propulsiva data dalla portanza, la portanza stessa consentirà una maggiore velocità.

Scegliere l’elica giusta per la propria imbarcazione.
È molto importante scegliere l’elica giusta, poiché questa darà la spinta propulsiva alla nostra imbarcazione. Innanzitutto dobbiamo tener presente tutto quello che abbiamo detto fino ad ora e che, per uno scafo dislocante, la velocità critica è un ostacolo insuperabile.
Per trovare l’elica più appropriata bisogna tener conto del motore e dell’imbarcazione: ve ne sono di diversi tipi in commercio, a 2, a 3, a 4 o 5 pale. -----------

Definizione della potenza del motore.
Sono molti i fattori che concorrono alla scelta e alla definizione della potenza del motore. Dopo aver individuato la velocità di crociera ideale si passa ad analizzare altri elementi: la lunghezza dello scafo, il dislocamento, la profondità della carena e, soprattutto sugli scafi più piccoli, il peso del motore. All’aumentare di ciascuna di queste grandezze corrisponderà una maggiore richiesta di potenza. Sulle imbarcazioni plananti la velocità massima è uno dei fattori che solitamente condiziona la scelta del diportista. Troppo spesso, però, si dimentica di considerare che per aumentare la velocità anche di un solo nodo occorre incrementare notevolmente la potenza.