domenica

Velocità critica

Un equilibrio che influisce sulla navigazione è quello che si ha fra la forza di trazione della vela e la resistenza che lo scafo ha nel suo avanzamento.

Finché la forza di propulsione è maggiore della resistenza dell'acqua sullo scafo la velocità della barca dovrebbe aumentare, fino a divenire costante all'eguaglianza delle forze in gioco.

Questo sarebbe vero se il fluido su cui navighiamo non avesse densità.

Dato che invece ci troviamo in acqua e non nello spazio siderale in assenza di peso e di pressione, dobbiamo tenere conto del fatto che oltre una certa velocità detta Critica, qualunque incremento di propulsione non corrisponde ad incremento di velocità.

Per comprendere appieno questo concetto occorre introdurre il concetto di flusso laminare per il moto delle particelle.

Flusso laminare o di regime laminare si hanno quando il moto del fluido avviene con scorrimento di strati infinitesimi gli uni sugli altri senza alcun tipo di rimescolamento di fluido, neanche su scala microscopica.
Possiamo dire che a velocità basse si è in presenza di un flusso in regime laminare, cioè un flusso in cui tutti i filetti fluidi che costituiscono il campo di moto, rimangono sempre paralleli a sé stessi, senza mai mescolarsi, come tante piccole "lamelle" o "lamine" tutte parallele, da cui la definizione di laminare.

A velocità più alte possiamo dire di essere in un regime turbolento, in cui fenomeni inerziali (dovuti alla velocità) come i vortici, vincono sui fenomeni viscosi (che tendono a mantenere tutto parallelo), e svolgono un'azione di mescolamento dei filetti fluidi tra loro, rompendone l'originario parallelismo (mantenuto invece in un flusso a regime laminare).

Bassa velocità


Alta velocità con turbolenza

Applicandolo il concetto alla sagoma dello scafo, dovremo considerare laminare il moto dei filetti di acqua che scorrono da prua a poppa senza distaccarsi dallo scafo.

Nel momento in cui l'aumento della velocità fosse tale da giungere al punto di distaccarli, si formerebbero vortici che non permetterebbero ai filetti di ricongiungersi a poppa, così da creare una mancanza di acqua in prossimità di essa.

Questo affossamento del livello sulla parte posteriore dell'imbarcazione richiamerebbe verso di se l'imbarcazione, in quanto questa si troverebbe con una depressione a poppa.


Volendo semplificare al massimo il concetto, si potrebbe dire che la barca navighi in salita.

Accade come quando si prova a muovere un braccio sott'acqua, fino a che l'acqua scorre sulla pelle e si ricongiunge nella parte opposta al senso del moto non ci sono problemi, nel momento in cui acceleriamo il braccio in modo tale da formare il vuoto dietro di esso, ci si accorge che qualunque sia la spinta che gli imprimiamo non riusciamo a farlo muovere più in fretta perchè viene risucchiato.

Inoltre anche al centro della barca, il cavo dell'onda abbassandosi sottrarebbe acqua per il galleggiamento, e quindi la barca non riuscirebbe a galleggiare sul livello precedentente e sprofonderebbe ancora di più, affondando la prua ancora di più e aumentando lo spostamento di acqua ulteriormente.

La velocità critica quindi si raggiunge quando l'onda del solco di prua cerca di allungarsi oltre la lunghezza dello scafo a poppa.

Quanto detto vale fino a che la barca naviga in Dislocamento, cioè abbia lo scafo immerso per buona parte nell'acqua.

Se viceversa si navigasse in Planata, cioè semplicemente sfiorando il pelo dell'acqua, la velocità della barca potrebbe raggiungere velocità infinite, solo proporzionali alla resistenza della penetrazione all'aria, e della potenza delle vele.

Questo perché non esisterebbe un solco, cioè non verrebbe spostata acqua.

Avete mai fatto caso che se un motoscafo passa in planata non solleva onda, invece nel momento in cui solleva l'acceleratore e sprofonda per fermarsi solleva una massa incredibile di acqua, se plana scivola, se diventa dislocante deve spostare il famoso peso di acqua pari al suo dislocamento.

Su andature portanti, cioè a favore di vento, con venti forti e molta tela a riva, (cioè con molta velatura esposta), anche una barca a vela moderna può planare, raggiungendo velocità che sull'acqua sono spaventose.

Tratto dal sito: http://www.maurofornasari.com/htmcorso/leggi5.htm