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BAARCA

the pleasure of crafting boats - il piacere di fare barca

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La velocità relativa di una imbarcazione

La velocità relativa di una imbarcazione

La velocità relativa, definita come il rapporto tra la velocità dell’imbarcazione e la radice quadrata della sua lunghezza effettiva, ci permette di mettere a confronto barche con linee simili ma lunghezze differenti e di avere un riferimento importante per il progetto delle forme.

    \[ Vr=\frac{Vb}{\sqrt{Lb}} \]

La velocità relativa assume un valore di 0,8-0,9 quando i contributi, alla resistenza totale, di resistenza di attrito e di resistenza d’onda, si equivalgono.
A valori inferiori la resistenza d’attrito è preponderante sulla resistenza d’onda. Il viceversa si ha a valori di Vr superiori a 0,8-0,9.
Vr sarà pari a 1,34 (utilizzando il sistema imperiale di unità di misura) a velocità della barca pari alla velocità critica.
La conoscenza di Vr, nelle condizioni principali di utilizzo della barca che vogliamo disegnare, è di fondamentale importanza per la corretta impostazione del progetto.

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Resistenza all’avanzamento e velocità critica della barca

Velocità critica e resistenza all'avanzamento

Ho più volte parlato di velocità relativa dell’imbarcazione, con riferimento soprattutto alla forma delle linee d’acqua in funzione di questa velocità.
Che cosa è la velocità relativa?
Prima di dare una risposta andremo a definire la resistenza all’avanzamento di una imbarcazione con il conseguente calcolo della velocità critica.

Barca più grande = barca più veloce?

Chi ha osservato barche di ogni tipo in navigazione è possibile si sia già posto la domanda: “Una barca più grande è potenzialmente più veloce di una più piccola?”
E che si sia già dato una risposta: “Sì, una barca grande è capace di raggiungere velocità più elevate rispetto ad una più piccina, a parità di altre condizioni”.
Proviamo a pensare al confronto estremo tra una nave da crociera ed un tradizionale gozzo da pesca di 7-8 metri.
Perché la nave raggiunge con relativa facilità i 20-30 nodi di velocità, mentre con il gozzo dobbiamo accontentarci di velocità molto più basse, nell’ordine dei 4-5 nodi?

Resistenza d’attrito e resistenza d’onda

La resistenza all’avanzamento di una barca è formata da due componenti fondamentali: la resistenza di attrito e la resistenza d’onda.
La resistenza di attrito è proporzionale alla superficie bagnata dell’imbarcazione e dipende dal fatto che la barca, nel suo moto, tende a portarsi dietro, quindi a spingere in avanti, gli strati di acqua a diretto contatto, o più prossimi alla sua superficie bagnata.
La resistenza d’onda è invece dovuta al fatto che la nostra barca, nel suo moto di avanzamento, genera un sistema di onde. L’energia spesa per formare queste onde è energia perduta, e costituisce appunto la componente di resistenza d’onda.
A basse velocità le onde formate dalla barca sono piccole e la componente di resistenza di attrito sarà preponderante rispetto alla resistenza d’onda.
Via via però che la velocità di avanzamento aumenta, le onde formate dallo scafo saranno sempre più grandi e più grande sarà la componente di resistenza d’onda che, raggiunte certe velocità, prevarrà sulla componente di attrito.

La velocità critica di una barca

Una barca in navigazione produce un sistema di onde divergenti ed un sistema di onde trasversali.
La definizione di velocità critica – pari a 1,34 volte la radice quadrata della lunghezza effettiva della barca, utilizzando il sistema imperiale di unità di misura – deriva dallo studio del sistema di onde trasversali originato dalla barca in movimento ed è la velocità limite che ogni barca non può superare a meno di non riuscire a valicare la propria onda di prua.
In questa situazione la resistenza all’avanzamento raggiunge un picco.

    \[ Vc=1,34\sqrt{Lb} \]

Testi di riferimento:

Sergio Crepaz, ‘ Teoria e progetto di imbarcazioni a vela ‘, Zanichelli
Larsson and Eliasson, ‘ Priciples of yacht design ‘, Intl Marine Pub.
Paolo Lodigiani, ‘ Un’introduzione al capire e progettare le barche ‘, B.C.A. Demco Kit
Carlo Sciarrelli, ‘ Lo Yacht ‘, Ugo Mursia

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L’equipaggio invisibile – Andrea Cappai

Andrea Cappai - L'equipaggio invisibile

Andrea Cappai, L’equipaggio invisibile – Robert Clark e la nascita della vela moderna – Nutrimenti

Robert Clark, progettista di barche senza tempo

Uno splendido libro, scritto con passione, su uno dei protagonisti della storia dello yachting moderno, Robert Clark, dal cui spiccato senso pratico e artistico sono nate barche uniche per bellezza, velocità, piacevolezza del navigare ed innovatività delle soluzioni adottate.
Ortac, con il primo pulpito di prua della storia, disegnato dal collaboratore di Clark, Austin Farrar.
Favona, ‘la più piccola barca di sempre ad aver vinto il Fastnet’, nel 1953.
Gipsy Moth III di Francis Chichester, vincitore della prima Ostar, la traversata atlantica in solitario.
British Steel, lo yacht in acciaio di cinquantanove piedi che, condotto da Chay Blyth, circumnavigò il globo senza scalo lungo la rotta impossibile, ovvero da est a ovest, in duecentonovantadue giorni, tra la fine del 1970 ed il 1971.
E poi la Mystery Class, Gleam, la classe Inverie, John Dory, Serica e molte altre.

Lo yachting dell’era moderna

Ma il libro non è, per fortuna, un’opera omnia del progettista, come afferma lo stesso autore. Il suo stile narrativo e appassionato introduce il lettore in quel periodo storico, a partire dagli anni ’30 del secolo scorso e fino agli ’60-’70, in cui un manipolo di giovani e talentuosi progettisti traghettò lo yachting nell’era moderna, ponendo le basi per la nautica di massa.
Robert Clark fu uno di questi. ‘Navigatore solitario’, come lo definisce il Times in occasione della sua morte nel 1988, fu da sempre accompagnato in navigazione dal suo ‘equipaggio invisibile’, fatto di ‘passione, ricerca della semplicità ed equilibrio’. Le sue barche dovevano essere belle, veloci, comode e piacevoli da condurre e tutti i suoi sforzi erano tesi a far sì che ciò si realizzasse. In eredità ci ha lasciato barche senza tempo.

Il mare, i cantieri, i club e i marinai

Il libro ha il sapore del sale. Il mare, quello del nord, l’atlantico, onnipresente, è fulcro centrale di passioni e mestieri che gli ruotano intorno. I cantieri che collaborano con Clark, non solo quelli più famosi e specializzati nella costruzione di yacht, ne sono intrisi da decenni trascorsi a costruire e riparare imbarcazioni. Nel caso del cantiere scozzese J Miller & Sons, un secolo e mezzo passato quasi esclusivamente a costruire e risolvere problemi su imbarcazioni da pesca e da lavoro, prima di collaborare con il progettista inglese.
E poi, fondamentali per la carriera di Clark, ci sono i circoli dell’Inghilterra del sud ed i club Londinesi con i loro stimoli, le regate e le imprese sognate, progettate e portate a termine con successo da marinai avventurosi.

I demoni

Le riflessioni finali di Cappai, riguardo il mestiere del maestro d’ascia, il restauro e i suoi demoni, il ruolo del tempo, valgono l’intero libro.

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Il mini video del varo di Carolina

Ill varo di Carolina - Mini video

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La forma della linea d’acqua

La forma della linea d'acqua

La forma della linea d’acqua, a poppavia della sezione maestra, risulta definita da tre punti di intersezione già discussi nel video precedente. Abbiamo quindi in questa zona un basso margine di libertà per tracciarne la forma. Se non ci dovesse piacere il profilo che viene fuori dovremmo necessariamente andare a modificare le curve tracciate in precedenza, in particolare la sezione longitudinale primaria.
Nella zona di prua abbiamo invece solo due punti da dover rispettare: l’intersezione con la sezione maestra e l’intersezione in chiglia. Il margine di libertà che abbiamo nel tracciare la curva tra questi due punti è quindi maggiore.

La finezza a prua e la concavità del profilo

Il valore di venti gradi riportato nel disegno, per l’angolo di incidenza della linea d’accqua con il piano di simmetria longitudinale, è un valore consigliato massimo per imbarcazioni che debbano viaggiare a velocità relative elevate. In funzione delle prestazioni dell’imbarcazione è comunque buona norma tenere questo angolo il più basso possibile per non avere eccessiva resistenza all’avanzamento.
La concavità che osserviamo nel profilo della linea d’acqua, nella zona prodiera, risulta necessario proprio per affinare la zona di entrata in acqua di una imbarcazione (quella appunto disegnata) che risulta piena di forme in larghezza, che ha una limitata immersione ed una accentuata curvatura della ruota di prua, con un dritto quasi verticale.

La forma della linea d’acqua come risultato delle forme globali dell’imbarcazione

La forma della linea d’acqua è quindi fortemente dipendente dalle forme generali che abbiamo già assegnato alla zona poppiera ed alla zona prodiera dell’imbarcazione con la tracciatura delle curve che sono state disegnate prima di essa.
Se volessimo a poppa delle forme più piene, dovremmo necessariamente abbassare il profilo della sezione longitudinale primaria ed andare a modificare anche il profilo dello specchio di poppa.
Se a prua avessimo minore larghezza, maggiore immersione oppure un’accentuato slancio, potremmo rilassare la concavità della linea d’acqua, dandole un profilo maggiormente rettilineo se non convesso.

Linea d’acqua e velocità relativa della barca

Tutto ciò deve andare a braccetto con il tipo di imbarcazione che stiamo progettando, in particolare con la velocità relativa alla quale vogliamo che la nostra imbarcazione sia efficiente.
Le forme generali della linea d’acqua variano sensibilmente tra una canoa a remi ed una deriva planante. In particolare la pancia della linea d’acqua si deve spostare verso la poppa dell’imbarcazione trattando imbarcazioni via via più performanti.

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Specchio di poppa, sezione longitudinale primaria e linea d’acqua

Piano di costruzione

Disegnata la linea di chiglia, la linea di insellatura e la sezione maestra, si procede con la tracciatura del profilo dello specchio di poppa e di altre due curve fondamentali: la sezione longitudinale ad un quarto della larghezza massima della barca, e la linea d’acqua in corrispondenza del pelo dell’acqua ovvero della DWL (Designed WaterLine).

Per il disegno dello specchio di poppa dobbiamo tenere in considerazione due vincoli, rappresentati dai punti terminali della linea di chiglia e della linea di insellatura che sono state già tracciate. Tra questi due punti possiamo tracciare il profilo dello specchio in una maniera che per il momento possiamo definire arbitraria. In realtà come si vedrà nel seguito, la sua forma, oltre che rispondere a canoni estetici, sarà strettamente collegata alla forma delle linee successive ed in generale alle forme che vogliamo dare a tutta la poppa dell’imbarcazione.

Sezione longitudinale primaria

Disegnato il profilo dello specchio di poppa si prosegue con il tracciare il piano longitudinale ad un quarto della larghezza massima della barca, e la sezione corrispondente.
Tale profilo lo si disegna solo per la parte a poppa della sezione maestra, essendo questa la zona nella quale la sua forma influenza maggiormente le prestazioni dell’imbarcazione. Per tracciarlo dobbiamo tenere conto dell’intersezione del piano della sezione longitudinale con lo specchio di poppa e con la sezione maestra. La forma che gli diamo è importante per le prestazioni che vogliamo ottenere.
In generale, sulle barche più grandi e che viaggiano a velocità relative sostenute, noteremo una forma della sezione la più possibile rettilinea, a partire dalla parte immersa a poppavia della sezione maestra, fino al suo concludersi sullo specchio di poppa.
Su barche piccole, e che devono essere efficienti a velocità basse, tale fattore risulta meno importante e potremmo avere uscite del profilo più curve.

La linea d’acqua

Tracciato questo secondo profilo, la terza ed ultima curva che andiamo a disegnare è quella relativa alla sezione della barca in corrispondeza del pelo libero dell’acqua.
I vincoli che dobbiamo rispettare aumentano a quattro e sono costituiti dai punti di intersezione del piano dello pelo dell’acqua DWL rispettivamente con la linea di chiglia (due punti), con la sezione maestra e con la sezione longitudinale appena tracciata.
Se nella parte a poppavia della sezione maestra la forma di questa curva è pressocchè già determinata dalle curve tracciate in precedenza, ed in particolare dalla forma della sezione longitudinale ad un quarto della larghezza massima, la sua forma a pruavia della sezione maestra può essere tracciata con più libertà. La forma che gli diamo in questa zona dipende da alcuni fattori importanti che vedremo più nel dettaglio in un prossimo video.

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Carolina – La costruzione

Carolina in costruzione
I tempi

La costruzione del prototipo di Carolina ha richiesto circa 220 ore.
34 ore sono state necessarie per ottenere il solo scafo, ovvero per assemblare i componenti tagliati a controllo numerico (chiglia, fasciame e specchio di poppa).
Con 105 ore totali sono arrivato a completare lo scafo prima della fase di verniciatura. Quest’ultima fase ha richiesto più tempo del previsto per problemi di catalizzazione invernale della resina, a copertura del fondo della chiglia, e per inesperienza del sottoscritto nella preparazione delle superfici pre-verniciatura, la fase più dispendiosa e delicata prima della verniciatura vera e propria.
Credo che 220-250 ore sia una quantità ragionevole di tempo per un hobbista e che persone più esperte possano arrivare a finire Carolina in 100-130 ore di lavoro.

Le foto

In fondo a questa pagina trovate alcune foto della costruzione. Nelle prime sono visibili i pezzi tagliati con macchina a 5 assi, in particolare i componenti la chiglia e i corsi di fasciame.
Nel seguito alcune foto della costruzione dei madieri, dei bottazzi e dei bagli, fino alla primerizzazione finale, pitturazione dello scafo e verniciatura dei legni a vista.
Molte altre foto della costruzione le potete visualizzare nell’album google di Carolina.

Gli incastri tradizionali sul fasciame

Nella quinta foto, a partire dalla prima in alto a sinistra, è ben visibile il taglio obliquo sul corso di fasciame che sta a destra nella foto. Tale taglio è fondamentale per il perfetto incastro tra un corso di fasciame e quello adiacente nella costruzione a clinker tradizionale. Trattandosi di un incastro tridimensionale, ovvero di un taglio nel legno che varia costantemente la sua inclinazione per tutta la lunghezza del corso, la sua realizzazione manuale necessita di ottime capacità con le mani, buon occhio e molta pazienza. Nal caso di Carolina, una volta ricavata la forma dell’incastro sul modello CAD, è stato possibile tagliarlo con estrema precisione con una fresa a controllo numerico.

Epossidica, ma anche no

La precisione degli incastri realizzati a controllo numerico sui componenti la chiglia, il fasciame e lo specchio di poppa, permette una giunzione perfetta tra i pezzi. Questo fa sì che non siano più necessarie le caratteristiche riempitive della resina epossidica e che sia invece possibile utilizzare colle per legno tradizionali monocomponenti e resistenti all’acqua, non necessariamente per immersione prolungata se la barca viene tirata in secco dopo l’utilizzo.

Carolina-fasciame-tagliato-cnc
Il fasciame tagliato a controllo numerico.
Carolina-lo scalo di costruzione
Lo scalo di costruzione.
Carolina-parti-della-chiglia in mogano
Pezzi della chiglia.
Carolina-chiglia
Carolina-il fasciame-clinker
Un corso di fasciame.
Carolina-pezzo-della-chiglia
Carolina-quarto-corso-di-fasciame
Si assembla il quinto corso.
Carolina-scafo
Carolina-scafo-finito
Lo scafo è pronto.
Carolina-profilatura-dei-bottazzi
Profilatura dei bottazzi.
Carolina-madieri-in-frassino
I madieri.
Carolina-pofilatura-dei-bagli
Profilatura del baglio di poppa.
Carolina-bracciolo-di-prua
Il bracciolo di prua.
Carolina-bagli-e-pagliolato-montato
Madieri e pagliolato montati.
Carolina-baglio-di-poppa-con-schienale
Carolina-bagli
I madieri in verniciatura.
Carolina-scafo-primerizzato
Lo scafo primerizzato.
Carolina
Carolina-smaltatura-dello-scafo
Smaltatura dello scafo.
Carolina-verniciatura
In fase di completamento.
Carolina-verniciatura-del-pagliolato
Carolina-pronti-per-andare-in-acqua
Pronti ad andare in acqua.

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Vivierboats

StirVen-Francois Vivier

Baarca supporta in Italia il progettista francese Francois Vivier. Da sempre attivo professionalmente nel mondo della marineria francese, dal 2003 ha avviato la propria attività progettando piccole grandi barche dalle linee tradizionali rivolte alla costruzione amatoriale e ai piccoli cantieri del legno.

Tanti bei progetti per autocostruttori e cantieri

Ad oggi la sua offerta consta di 44 imbarcazioni tra piccoli tender a remi; a remi, vela e con piccolo motore ausiliario; day-boats; cabinati a motore e vela.
Per la maggior parte ispirate alla tradizione nord europea – con unica eccezione Gabian, a vela latina e con linee d’acqua e costruzione dello scafo di ispirazione mediterranea – sono barche dalle linee delicate e dall’estetica molto curata che sarebbe un piacere vedere maggiormente diffuse nel Nostro Mare.

Vivier può essere contattato direttamente in italiano. Per qualsiasi supporto relativo alla costruzione, i kit di assemblaggio, domande o dubbi sono a disposizione.

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La velocità relativa di una imbarcazione

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Giovanni, ingegnere. Venti anni di frequentazione della grande e piccola nautica classica e tradizionale, ed una innata passione per i lavori manuali. L'amore per la qualità ed i valori della tradizione. Il sogno di creare belle barche. Anni trascorsi sulle linee disegnate da Olin Stephens, Carlo Sciarrelli, Aage Nielsen e tanti altri prima, e di artisti come Iain Oughtred e Albert Strange più tardi. La convinzione che il lavoro di concetto e la tecnologia abbiano un senso solo se in grado di renderci la vita più semplice e più piacevole: devono essere di ausilio alla Qualità ed alla sua diffusione, più che alla quantità di ciò che si produce.
Baarca è il risultato di tutto ciò. Ed è in continua evoluzione.

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