SUPERYACHT #501
Gennaio 2004

Articolo estratto dalla nostra omonima rivista trimestrale dedicata alle imbarcazioni più grandi e lussuose con fotografie, schede tecniche, articoli didattici, ultime notizie e novità dal mercato

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Articolo di
Angelo Sinisi

LA CARENA A GEOMETRIA VARIABILE

Nel supplemento Superyacht del n. 494 di Nautica ho trattato la Carena Planante, ma lo spazio disponibile non mi ha permesso di parlare di un tipo di Carena Planante denominata "Carena a Geometria Variabile", o più brevemente, "Carena GV".

Vorrei subito precisare che, con il nome di "Carena a Geometria Variabile", non si definisce una carena con angolo variabile da prua a poppa del fondo della carena, ma una carena che, ad una certa velocità V, cambia la larghezza del fondo bagnato: prima di raggiungere la velocità V, la larghezza dello spigolo della carena bagnata è X1, una volta superata, la larghezza dello spigolo diventa X2, più stretta di X1.

L'idea di realizzare una carena di questo tipo nacque da una richiesta avanzata dal Sig. Sergio Sonnino Sorisio, titolare dei Cantieri Navali Italcraft, e che, come molte precedenti, causò discussioni accanite. La richiesta fu di realizzare un'imbarcazione di circa venti metri con una velocità superiore a 50 nodi, con molto volume per l'abitabilità e con la possibilità di mantenere anche basse velocità di crociera.

In una carena planante la resistenza d'attrito va aumentando rapidamente con l'aumentare della velocità, mentre la resistenza d'onda aumenta fino alla velocità di planata e dopo va sempre diminuendo, poiché, aumentando la portanza, l'imbarcazione esce sempre di più dall'acqua, riducendo la forma di carena che penetra nell'acqua. Quindi, per ridurre la resistenza all'avanzamento di un'imbarcazione, conviene sicuramente ridurre la resistenza d'attrito, cioè la superficie bagnata. Un modo certamente più vantaggioso per ridurre tale superficie bagnata è ridurre la larghezza dello spigolo, cioè la larghezza della figura geometrica bagnata dello scafo. Questo comporta anche un minor volume da poter utilizzare, per cui si ha una riduzione del dislocamento dell'imbarcazione, tutto a vantaggio della velocità.

Tuttavia ci sono tre parametri fondamentali che limitano l'arbitraria riduzione della larghezza dello spigolo, e quindi anche della figura del galleggiamento:

1) la stabilità statica

2) la stabilità dinamica

3) il porpoising o galoppo.

Quindi la richiesta, fatta dal Sig. Sergio Sonnino Sorisio, aveva degli obiettivi in contrasto tra loro.

Lo stimolo delle richieste esasperate, poste sempre dal Sig. Sergio Sonnino Sorisio, portò alla soluzione del problema: la "Carena a Geometria Variabile". Cioè una carena formata da due carene sovrapposte, con angoli di rialzo del fondo diversi tra loro, fatti in modo tale che, raggiunta una certa velocità, la carena superiore potesse emergere completamente dall'acqua, per cui sarebbe rimasta bagnata solo la carena inferiore, che avrebbe avuto uno spigolo più stretto, come nella Figura 1, e quindi minore resistenza all'attrito.

L'angolo del fondo della carena superiore è una funzione dell'angolo del fondo della carena inferiore e della velocità dell'imbarcazione. Questo perché i filetti fluidi si staccano e si allontanano dalla carena inferiore in funzione dell'angolo del fondo e della velocità dell'imbarcazione come in Figura 2 .

Vista la validità dell'idea, cominciai lo studio della carena.

Il risultato finale, dopo diversi tentativi, fu una carena con lunghezza fuori tutto pari a 20,10 m ed una larghezza massima di 5,25 m.

Il calcolo della resistenza fu più complesso.

Prima di tutto calcolai la resistenza sulla carena inferiore, ottenendo una resistenza d'attrito, una resistenza d'onda ed una potenza effettiva per campi di velocità tra 0 e 60 nodi, come riportato nel grafico in Figura 3.

Poi calcolai la resistenza sulla carena accoppiata, assimilandola ad una carena con larghezza allo spigolo pari a quella della carena superiore, e angolo al fondo calcolato in funzione dell'influenza del fondo delle due carene con i loro rispettivi angoli di rialzo, in un campo di velocità compreso tra 0 e 60 nodi, come evidenziato dal grafico in Figura 4.

Nel grafico in Figura 5 è riportata la potenza motore PA, ottenuta trasformando le potenze effettive PE, presenti nelle Figure 3 e 4.

La Figura 6 rappresenta la curva della potenza PA della carena risultante, che fu ricavata tenendo presenti i seguenti punti:

• Nel campo di velocità tra 0 e 30 nodi si sarebbe sovrapposta perfettamente alle curve in Figura 5;

• Nel campo di velocità dai 45 (velocità alla quale la carena superiore si sarebbe dovuta sicuramente staccare dall'acqua) ai 60 nodi si sarebbe sovrapposta perfettamente alla curva della carena inferiore della Figura 5;

• Nel campo di velocità dai 30 ai 45 nodi avrebbe mantenuto un andamento quasi intermedio tra le due curve della Figura 5.

Poiché l'imbarcazione avrebbe avuto un motore MTU da 1640 CV, si sarebbe dovuta raggiungere una velocità di 55 nodi.

La curva della potenza risultante ottenuta in seguito alle successive prove in VASCA NAVALE, come riportato in Figura 7, confermarono la curva della potenza riportata in Figura 6, come si può constatare mettendo a confronto i due andamenti appena menzionati. Si poté verificare, inoltre, che alla velocità di 42 nodi la carena superiore non veniva più bagnata dall'acqua.

Ulteriore conferma del vantaggio di una simile carena, alla velocità di 55 nodi, è una riduzione della potenza motore PA del 14% circa, come è evidente dalla Figura 5.

Tutto quanto detto fu confermato dalle prove in mare dove, nelle stesse condizioni di carico, si raggiunse una velocità di 54,7 nodi.

La validità del progetto fu confermata anche dai tecnici dell'IMI, due professori della facoltà di Ingegneria Navale dell'Università degli studi di Genova, in quanto fu considerato una ricerca e quindi ne trasse i vantaggi del caso.

Lo spirito di ricerca e di stimolo, che i fratelli Mario e Sergio Sonnino Sorisio hanno sempre messo nella conduzione dei Cantieri Navali Italcraft, hanno spinto tutti i collaboratori, in ogni settore del cantiere, a dare vita sempre a nuove idee.

Penso che non ci sia niente di più bello e stimolante che far prendere vita e realizzare le proprie idee!