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Le prime curve del piano di costruzione, linea di chiglia, di insellatura e sezione maestra

Dopo un video introduttivo alla progettazione nautica tradizionale, in questo secondo video mostro la tracciatura delle prime curve fondamentali sul piano di costruzione: la linea di insellatura, la linea di chiglia e la sezione maestra.
Le prime due vengono tracciate arbitrariamente, una volta definite le caratteristiche fondamentali dell’imbarcazione, come lunghezza fuori tutto e al galleggiamento, dislocamento , larghezza, immersione, tipo di utilizzo della barca…etc.
La sezione maestra è invece vincolata nei suoi estremi alle linee tracciate in precedenza.

E’ questa la caratteristica basilare del processo iterativo di definizione delle linee d’acqua secondo il metodo tradizionale. Ovvero il margine di scelta sulla forma delle varie curve è grande all’inizio del disegno e va via via riducendosi a zero sulle ultime curve.
Ciò significa anche che le prime curve disegnate caratterizzano già in maniera forte la forma finale dell’imbarcazione ed il suo comportamento in acqua e che una qualsiasi modifica dovessi effettuare, in seguito, alla loro forma, comporterà la necessità di modificare tutte le curve tracciate successivamente, dipendenti, nel loro andamento, dalle prime.

La progettazione nautica tradizionale con l’ausilio del CAD – Il piano di costruzione

Nella progettazione nautica il piano di costruzione è la rappresentazione delle forme tridimensionali di una imbarcazione eseguita su di un foglio di carta, ovvero un piano a due dimensioni.
Per disegnarlo si immagina di sezionare la barca in tante fettine lungo piani paralleli a tre piani dello spazio tra di loro perpendicolari. Tali piani principali sono il piano longitudinale (ovvero il verticale prua poppa), il piano dell’acqua (ovvero il piano orizzontale coincidente con il pelo dell’acqua) ed un piano trasversale perpendicolare ai primi due.
Immaginando di tagliare la barca utilizzando come coltelli dei piani paralleli a questi tre piani principali, si ottengono tante curve di sezione che ci permettono di vedere in due dimensioni la forma tridimensionale dell’imbarcazione.
Tali curve di sezione, riportate sul nostro foglio, daranno vita a:
– il piano delle sezioni longitudinali
– il piano delle linee d’acqua
– il piano delle sezioni trasversali

E’ un po’ come sezionare la nostra barca con un tagliauovo per tre volte, secondo tre direzioni perpendicolari, andando via via a disegnare su di un foglio il profilo delle singole fettine così ottenute.

Il piano di costruzione del Cutter Pilota rappresentato nel video è della barca Henriette Marie ed è tratto dal sito:
http://sailingtrivia.ravenyachts.fr

Entrobordo: quanta potenza?

Cigno è un cutter olandese del 1950. Scafo in acciaio a chiglia lunga con le seguenti caratteristiche:
LOA: 9,4m (lunghezza fuori tutto)
LWL: 7,8m (lunghezza al galleggiamento)
D: 6,9t (dislocamento)
T: 1,7m (pescaggio)
Bmax: 2,4m (larghezza massima)

I calcoli

La sua velocità critica è di circa 6,8 nodi e i calcoli danno una resistenza totale all’avanzamento pari a:
19 kg a 3,8 nodi di velocità
31 kg a 4,7 nodi
51kg a 5,5 nodi
132 kg a 6,4 nodi.
A conti fatti, per spingere la barca ad una velocità di 6,4 nodi risulterebbe necessaria una potenza all’elica di circa 5,8cv. Considerando un rendimento di trasmissione di 0,5 ed un ulteriore fattore – pari a 0,7 – per tenere conto della presenza degli zinchi e di una carena non perfettamente pulita, la potenza erogata dal motore, a monte dell’invertitore, dovrebbe essere di circa 16,5cv.
Per una velocità di avanzamento di 5,5 nodi, a mio parere più che dignitosa per una imbarcazione di queste dimensioni, la potenza necessaria calcolata è pari a 2,85cv all’elica. Ovvero 5,7cv a monte dell’invertitore.

Come ci si regolava qualche decennio fa?

In passato, per il dimensionamento del motore di una imbarcazione a vela si faceva affidamento sulla relazione empirica che considerava circa 2cv di potenza per tonnellata di dislocamento. Nel caso di Cigno tale relazione darebbe come risultato 14cv, più o meno in linea con quanto risultato dai calcoli, considerando una velocità di avanzamento di 5-6 nodi in acque calme ed un certo margine di sicurezza in caso di cattivo tempo e mare formato.

Una prova in mare

Ho trasferito Cigno per trenta miglia in assenza di randa e con l’entrobordo bloccato, con l’ausilio delle vele di prua e di un piccolo fuoribordo a due tempi da 7,5cv a gambo lungo installato a poppa per l’evenienza. Elica da spinta di non più di 9 pollici di diametro. Vento di 6-8 nodi di poppa e onda al giardinetto di 0,6/0,8m.
A parte il problema della fuoriuscita dell’elica nel cavo dell’onda – e non mi sentirei di consigliare, per questo motivo, l’utilizzo di un fuoribordo su di una imbarcazione con linee simili – quando riuscivo a dare tutta manetta per 4-5 secondi di seguito, la velocità dell’imbarcazione aumentava sensibilmente, ed arrivavo quasi a stabilizzare Cigno nel cavo dell’onda. Nessun problema di risalita della corrente di circa 2 nodi in entrata a Fiumara Grande con meno della metà della manetta.
Prima di effettuare il trasferimento nutrivo dubbi sulla possibilità di utilizzare un motore così piccolo su di una barca di quasi sette tonnellate. Ora ho pochi dubbi che 2cv per tonnellata bastino e avanzino per spingere Cigno in quasi tutte le condizioni.

Cosa ci dicono Moitessier e Woodenboat

Nell’appendice di Capo Horn alla vela Bernard Moitessier descrive come troppo piccolo il motore di 9cv installato su Joshua, il suo ketch in acciaio di 13,4 tonnellate di dislocamento, prevedendo, quando possibile, di sostituirlo con uno da 15 cavalli di potenza, ‘sufficiente per ottenere una velocità di quattro nodi con mare piatto, e se c’è vento… ci sono le vele allo scopo’. 15 cavalli, poco più di 1cv per tonnellata.
Nell’ultimo numero di Woodenboat (n.250), nell’articolo Electric Auxiliary for a Sailboat di John Taggart, si trovano dati utili che confermano quanto sopra, oltre che molte informazioni di valore per chi interessato ad un sistema elettrico da installare a bordo della propria imbarcazione.
Quella di Taggart, Nereid, è un Bermuda 30 ketch del 1962 progettato da Nathaniel G. Herreshoff:
LOA: 9,02m
LWL: 7,32m
D: 4,59t
T: 1,12m
Bmax: 2,67m.
In sostituzione del vecchio entrobordo a gas il proprietario installa un sistema elettrico il cui propulsore è costituito da un motore sincrono trifase da 12kW (16cv) di potenza.
Da prove effettuate in acqua (presumo calme) i dati registrati relativamente all’assorbimento di corrente del motore (in Ampere), in relazione alla velocità dell’imbarcazione, sono i seguenti:
2A a 1,6nodi
6A a 2,5nodi
14A a 3,5nodi
45A a 4,8nodi
che in termini di potenza (in cavalli) erogata dal motore si traducono nelle seguenti relazioni:
0,14 cv a 1,6nodi
0,41 cv a 2,5nodi
0,91 cv a 3,5nodi
3,2 cv a 4,8nodi

Vigilant

Una barca che mi fa spesso sognare.
Il suo armatore, Uffa Fox, la progetta e costruisce per sé sulla base del 22 Square Metre Class (Skerry Cruiser). Stessa lunghezza al galleggiamento e fuori tutto del 6m Stazza Internazionale ma la metà del peso e, conseguentemente, meno superficie velica.
Un siluro. Stretta e profonda, con il 45-50% del peso totale in chiglia.
Il dislocamento di 2 tonnellate le fa assumere un valore del dislocamento relativo di solo 120. Un valore già basso per gli standard delle barche da crociera di oggi, figuriamoci nel 1930, anno di costruzione di Vigilant, quando barche aventi stessa lunghezza al galleggiamento avrebbero normalmente pesato intorno alle 4 o 5 tonnellate. La sua leggerezza le costò, unica barca del tipo presente in Inghilterra, la non possibilità di regatare nella Q class del Solent.
Le regole della 22 Square Metre impongono la presenza di cuccette sottocoperta. Ciò rese Vigilant più versatile rispetto ad un 6m – oltre che molto più economico da costruire visto il suo basso dislocamento – fornendo all’equipaggio un riparo in caso di maltempo e per riposare quando non di turno, e dando inoltre la possibilità di pernottare a bordo e non in Hotel una volta raggiunta una località di regata. Una barca quindi particolarmente adatta ad equipaggi giovani e con limitate disponibilità economiche, desiderosi di trascorrere il periodo estivo in barca percorrendo miglia ed alternando lo svago con la partecipazione alle competizioni che avessero incontrato sul cammino.

Uffa se la costruisce ed in tre di equipaggio, lui compreso, si avventura in una crociera da Cowes (Inghilterra) a Sandhamn (Svezia) e ritorno a Lowesoft – circa 1000 miglia in totale – in un’estate ricordata per l’intensità dei venti registrati ed il numero delle burrasche. Vigilant ne incontra tre ed il suo equipaggio si ritrova a planare a velocità superiori ai 10 nodi e a bolinare per 150 miglia con mare agitato.

Barca bellissima, come lo sono tante barche strette, con slanci estremi, soprattutto quello di poppa. Slanci che rappresentano un disturbo con mare formato a poppa ed in assenza di vento, come afferma lo stesso Uffa, ma che permettono a Vigilant di aumentare a dismisura la sua lunghezza al galleggiamento già con venti moderati e di bolina e, conseguentemente, la sua capacità di raggiungere velocità elevate.
Vigilant non ha winch. Ha un bordo libero bassissimo, 45 cm che ti permettono di mettere una mano in acqua mentre navighi, come faresti su una deriva od una canoa, ed una superficie velica di 236 sq.ft., ovvero di appena 22mq. Una quantità di tela che, suddivisa tra randa e fiocco, risulta gestibile da un uomo solo in quasi tutte le condizioni meteo.
Superficie velica gestibile da una sola persona, nessun winch, nessun orpello inutile, timone a barra. Leggera ed economica, veloce con vento in poppa e meravigliosa boliniera. Una barca marina. Spartana sottocoperta: due cuccette e lo spazio sufficiente per cambiarsi i vestiti bagnati o cucinare qualcosa di caldo.
Un modo di andare per mare pensato per il Mar Baltico ed il Mar del Nord e che varrebbe la pena reinventare per il Mediterraneo.

LOA: 34’6”
B: 6’4”
Displ.: 2 tons
LWL: 25’6”
T: 4’3”
Sail Area: 236 sq.ft.

Riferimenti:
Sailing, Seamanship and yacht construction, Uffa Fox, Dover Publications, Inc.
http://www.britishclassicyachtclub.org/yachts/092-vigilant.html
http://www.sskf.se/regeln/SKRULE2013.pdf