I DIAGRAMMI POLARI nella barca a vela

Mar, 03/02/2015 - 13:07

I diagrammi polari di velocità sintetizzano un iter progettuale complesso. Sono fondamentali per ottimizzare le reali prestazioni di una barca.

Che la ricerca delle migliori prestazioni sia nata con le imbarcazioni stesse è un fatto evidente. A questa ricerca sono seguiti poi, da subito, sia lo studio delle linee di carena più performanti, sia il  concepimento dei migliori armi, caratterizzando in questo modo la storia e l’evoluzione dello yachting degli ultimi secoli. Per tutto questo tempo le nuove idee si sono sviluppate intorno alle esperienze pratiche, all’intuizione geniale dei progettisti, e al progresso delle tecniche costruttive, che rendevano possibili disegni, e forme, impensabili prima. Alla realizzazione delle idee seguiva poi la verifica pratica della bontà del progetto, confortata soprattutto dalle performance, in termini di velocità, della nuova imbarcazione. Questo iter progettuale avrebbe subito un definitivo cambiamento nella seconda metà degli anni settanta, quando Justin E. Kerwin, professore del Massachusetts Institute of Technology, presentò uno studio (“A velocity prediction program for ocean racing yachts”) sulla  possibilità di predire le prestazioni di una barca a vela. Questo in diverse condizioni di vento e andatura, e a partire dai dati fluidodinamici di scafo e vele. Fu una rivoluzione.

Oggi sono molti i software, professionali e non, in grado di prevedere accuratamente quale sarà il comportamento di un’im barcazione, anche prima che questa venga realizzata. Questi software prendono il nome di VPP (Velocity Prediction Program), e combinano tra loro una serie importante di dati relativi a ogni variabile presente a bordo (armo,dimensionamenti, pesi, vele, coefficienti di forma, momento raddrizzante), con i dati sulle variabili ambientali (vento reale per direzione e intensità, scarroccio, andatura, angolo di sbandamento, e così via). Un potente algoritmo è poi in grado di  mettere a confronto questa mole d’informazioni sia con i modelli aerodinamici del progetto, originati  dai dati sperimentali su tutte le forze e i momenti in gioco per quella specifica velatura, sia con i  modelli idrodinamici ottenuti per quella carena: come le prove in vasca. Continuando a semplificare  quello che nei fatti è un processo di calcolo sofisticato e complesso, il VPP sarà quindi in grado di far  “navigare” un’imbarcazione virtuale, registrandone la massima velocità teorica possibile per ogni  angolo e intensità del vento reale. Il loro utilizzo è ormai diffusissimo, e spazia dalla progettazione alla  stesura dei certificati di stazza. La cosa interessante per l’utente comune, è che ogni VPP genera un  grafico di facile lettura: il diagramma polare delle velocità per quella specifica imbarcazione. Per ogni  intensità del vento reale,i dati della velocità teorica dell’imbarcazione sono rappresentabili con un  vettore che ha lunghezza pari alla sua velocità in nodi, e stessa direzione della rotta tenuta rispetto al  vento reale. Se all’insieme dei vettori ottenuti per quell’intensità di vento si dà lo stesso punto  d’origine, i loro vertici disegneranno la curva (la polare) delle velocità di quella barca, con quelle vele,  e per quel vento reale. Il diagramma polare si struttura con una serie di cerchi concentrici, equidistanti, che indicano le diverse intensità del vento. Un asse longitudinale lo divide in due  emisferi segnando in alto (con lo zero) la direzione di provenienza del vento, e indicando sia verso destra, che verso sinistra, step di 10 o più gradi che definiscono la rotta rispetto al vento reale. Questo, ovviamente, fino ai 180 gradi. I punti della curva polare rappresentata costituiscono quindi le velocità in nodi per quella rotta, raggiungibili con quel vento reale. I diagrammi polari racchiudono molte informazioni che, grazie alla semplicità grafica della rappresentazione, sono di facile lettura.  Innanzi- tutto, la forma che avrà la curva descrive le caratteristiche di quella imbarcazione: la polare di  una barca a dislocamento pe- sante avrà una curva abbastanza continua tra due piccoli flessi (picchi  di velocità) in corrispondenza della bolina larga e dei laschi, il tutto con basse velocità rispetto al vento  reale. Una barca da competizione avrà invece un grafico quasi ad “ali di farfalla” con dei flessi  profondi (o addirittura dei picchi per le barche che planano al lasco) in corrispondenza delle migliori  boline e dei migliori laschi, e con velocità prossime, e in qualche caso superiori, a quella del vento  reale.

Come va letto un diagramma polare.
Oltre alla semplice lettura, esistono molti modi per interpretare un diagramma polare:


-Se sullo stesso reticolato si riportano le polari di velocità di imbarcazioni diverse, siamo in presenza di un chiaro strumento comparativo delle prestazioni dei diversi scafi e delle rispettive velature. Comparazione che può essere effettuata per ogni intensità del vento.

-Dal diagramma polare è possibile definire vettorialmente con quale angolo ottenere la migliore VMG (è la proiezione grafica del vettore velocità sull’asse principale del grafico), sia per le andature montanti che per quelle portanti: questo è un dato fondamentale per chi regata.

-Se sullo stesso reticolato sono rappresentate più curve relative alla stessa imbarcazione, ma con  diversi giochi di vele (per esempio con o senza spinnaker, oppure utilizzando un genoa piuttosto che  un fiocco) si possono ottenere chiare indicazioni sulle combinazioni più opportune rispetto alle scelte tattiche, o semplicemente rispetto alla miglior conduzione.

-La curva polare “disegna” il luogo ipotetico dove si troverà la barca dopo un tempo x, seguendo le  diverse angolazioni rispetto al vento reale. Potrebbe essere interessante, dovendo intraprendere una  navigazione in condizioni di vento stabile, sovrapporre un lucido delle polari alla cartina nautica della zona di navigazione. Questo può fornire spunti utili per decidere una rotta piuttosto che un’altra.

-Infine non bisogna dimenticare che i diagrammi polari ricavati da un VPP sono pur sempre teorici. È  interessante, e utile, stilare un proprio grafico ogni volta che le condizioni ambientali lo consentano  (assenza di onda, vento costante per direzione e intensità etc). La comparazione con il corrispondente teorico può aiutarci a correggere errori di regolazione, o di conduzione, oppure farci scoprire  asimmetrie nel comportamento reale della nostra imbarcazione sulle diverse mura. Questo  considerando anche il fatto che, malgrado il loro alto grado di affidabilità, i VPP tendono a  sovrastimare le prestazioni di bolina (nella realtà la conduzione contro le onde incide molto sulla  velocità), e a sottostimare le prestazioni ai laschi (dove i gradi di planata non sono facilmente  stimabili).

di Antonio Iaria da www.solovela.net