Barche con gli step: pro e contro secondo i guru delle carene – Episodio 1

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Axopar 28

Axopar 28 T-Top – Photo courtesy: Axopar

Solo a guardarla, la carena di una barca a motore ci può raccontare moltissime informazioni sulla sua natura. E una buona imbarcazione parte proprio dal suo scafo. Le barche plananti possono avere una carena a V classica oppure con gli step, cioè dei gradini che creano dello spazio nell’opera viva delle imbarcazioni. Se ne vedono su modelli di ogni lunghezza dall’Axopar 22 (7 metri) al Cigarette Tirranna 59 (18 metri) e oltre. Ma a cosa servono gli step? E come funzionano?

Lo abbiamo chiesto a tre guru di questo tipo di scafo: Jarkko Jämsen ed il team di Navia Design, Harry Miesbauer di /H/arry Miesbauer Yacht Design e Ted Mannefelt del Mannerfelt Design Team.

Un argomento di cui si potrebbe parlare per intere pagine. Per questo abbiamo deciso di dividere questo articolo in tre differenti episodi. Vuoi leggerli tutti? Iscriviti qui alla nostra newsletter gratuita


Di cosa parleremo in questo articolo


Step in carena: per che barche servono?

Sono pensati per le barche veloci plananti, cioè per quelle barche che “scivolano” sopra l’acqua invece che spostare la massa d’acqua davanti a loro.

Barche plananti e angolo di portanza:

Parlando di barche plananti non si può prescindere dal concetto di portanza. Cos’è? Una forza che, per effetto della velocità, porta verso l’alto la nostra imbarcazione sopra la superficie dell’acqua.

La portanza è la reazione verticale alla resistenza al moto di superfici piane o quasi, mentre si muovono con un’incidenza minima sulla superficie dell’acqua. Oppure quando sono in essa immerse. Tutto dipende quindi dalla pressione esercitata dall’acqua sulla superficie del corpo immerso e dall’angolo di incidenza. 

Cos’è l’angolo di incidenza? È un angolo compreso tra la direzione del corpo in movimento (rispetto al fluido) e la direzione della velocità del corpo rispetto al fluido. Quando l’angolo d’incidenza diminuisce aumenta la portanza e migliora quindi l’assetto dell’imbarcazione.

“Tutte le barche plananti – ci spiegano da Navia Design – possono beneficiare di questo scafo a gradini. Il design finale può poi variare leggermente a seconda delle richieste. In altre parole, uno scafo a gradini può essere ottimizzato per l’alta velocità o per essere più efficiente in termini di consumo di carburante a velocità di crociera.”

In sostanza vanno bene per ogni tipo di barca planante. E per quali non vanno bene?

“Non vanno bene – dice Ted Mannerfelt a Barche a Motore – per le barche con trasmissione IPS, idrogetto o in linea d’asse.”

E in termini di lunghezza? Una delle barche più piccole in circolazione con due step è l’Axopar 22 disegnato da Jarkko Jämsen e dal suo team.

“Per una barca di serie – ipotizzano da Navia Design – potremmo partire da una lunghezza di 5 metri in su. Questo anche perché gli step comportano degli aumenti di pesi che su una barca piccola si fannno sentire di più. Per una barca su misura, a dislocamento leggero, che utilizza materiali speciali e di peso ridotto nella sua costruzione, potremmo partire da 3 metri in su.”

Axopar 22 – Courtesy: Axopar


Barche a motore e step: come funzionano?

Bene, ora dopo aver visto per che barche sono pensati, vediamo di capire come funzionano gli step sulla carena.

“In sostanza creano un cuscino d’aria – ci spiega Harry Miesbauer – che permette di avere meno superficie bagnata e quindi meno attrito. Questo crea morbidezza nell’impatto, ma anche stabilità ed una velocità di punta maggiore”.

Frauscher 858 Fantom – Courtesy: Frauscher

Questi effetti li abbiamo riscontrati ad esempio navigando a bordo del Frauscher 1212 Ghost (leggi qui la prova), uno degli ultimi modelli a motore disegnati da Harry Miesbauer.

In questo diagramma che ci ha fornito Ted Mannerfelt è possibile capire come l’aria passa sotto la carena riducendo l’attrito.

Courtesy: Mannerfelt Design Team

In sostanza, per effetto della velocità l’acqua incontra il gradino e vi scivola al di sotto trovando il vuoto. Tra la superficie dell’acqua e la carena stessa si crea dunque una sacca d’aria che funziona da cuscino. Questo sostiene lo scafo. A seconda dei gradini presenti, questo effetto si riproporrà ogni volta che l’acqua ne incontra uno. La pressione dell’aria genera quindi portanza e allo stesso tempo riduce la superficie bagnata della carena. Ecco quindi che abbiamo meno attrito idrodinamico.


Quali sono i vantaggi di una carena con gli step

Ora che abbiamo visto come funziona uno scafo di questo tipo cerchiamo di capire quali possono essere i vantaggi principali. Questi scafi  sono noti per avere un’ottima maneggevolezza ed efficienza ad alta velocità, un buon controllo dell’assetto e una buona tenuta di mare anche sulle onde. Ma in realtà c’è molto di più.

Silverhook 48 – Photo courtesy: Mannerfelt Design Team

“Il nostro team – ci spiega Ted Mannerfelt – ha studiato questo tipo di progettazione di barche a motore veloci per oltre 30 anni nel mondo delle corse. Le nostre barche da gara nella storia hanno portato a casa ben 25 campionati mondiali. Così dall’esperienza e dai buoni risultati nelle competizioni abbiamo convertito le nostre conoscenze alle barche da diporto. Il vantaggio principale per quanto ci riguarda è che si riduce la resistenza di circa il 5-12% su una normale barca di serie.”

Questo permette quindi di avere barche più veloci e performanti, con un risparmio di carburante, anche con meno cavalli. Nel caso delle motorizzazioni fuoribordo questo significa anche avere meno motori come ci confermano da Navia Design.

“I vantaggi di questo tipo di progetto  –  continuano da Navia –  con carena a step si vedono a partire dalla velocità di 15 nodi. Il vantaggio principale è una riduzione della resistenza dovuta alla riduzione dell’area bagnata. Gli scafi a step hanno un miglior rapporto portanza/area bagnata. Questa riduzione della resistenza permette una maggiore velocità massima e motori più piccoli uniti a migliori consumi. Un buon esempio potrebbe essere l’Axopar 37 che offre un buon compromesso prestazioni/consumo di carburante da due motori. Non è raro vedere barche di lunghezza simile negli Stati Uniti che con tre o anche quattro motori fuoribordo hanno un vantaggio marginale di prestazioni.”

 

Cigarette 515 – Photo courtesy: Cigarette Racing

Se vi state chiedendo se la stabilità ne risenta in qualche modo la risposta è no.

“Questa forma dello scafo – ci conferma Harry Miesbauer – non influenza la stabilità dello scafo, né in navigazione, né alla fonda. E per la mia esperienza ci sono anche dei vantaggi in termini di beccheggio. Quello che aumenta, invece, è la velocità di punta raggiungibile e la possibilità di poter realizzare barche più larghe e quindi più comode, mantendo alto lo standard delle prestazioni. Infatti, nonostante il baglio, la barca ha comunque un attrito ridotto.”


Quali sono gli svantaggi di una carena con gli step

A questo punto sorge spontanea una domanda: se sono così vantaggiosi, perché non tutte le barche a motore non sono fatte così?

“Gli svantaggi di questo design – ci spiegano da Navia – iniziano dalla maggior complessità di progettazione. C’è un rischio maggiore di sbagliare e poi anche la costruzione è più complessa. C’è poi una penalità in termini di peso che è un po’ maggiore e alle basse velocità (sotto i dieci nodi) si ha un’efficienza minore. Se poi vogliamo andare a fare anche un’analisi dei costi per il cantiere, avere un design dello scafo a gradini ha senso economicamente solo sulla vetroresina. Se un design equivalente fosse fatto, per esempio, in alluminio, sarebbe significativamente più costoso della vetroresina.

Axopar 28 – Photo courtesy: Axopar

“A basse velocità si fa più fatica – continua Harry Miesbauer – e la barca ai bassi regimi impiega più tempo ad entrare in planata. Ma le imbarcazioni per cui viene scelto questo design non sono pensate per rimanere a lungo in assetto dislocante”

La questione della “penalità” in termini di peso di cui si è parlato fino ad ora si riferisce principalmente a barche da diporto in vetroresina. Questo perché essendo barche veloci, sono sottoposte a sollecitazioni maggiori ad esempio in navigazione sulle onde e che quindi necessitano di uno scafo più robusto. Allo stesso tempo una barca a step da gara, realizzata tutta in carbonio, può pesare anche di meno.

Un altro fattore da non trascurare ad esempio su una barca di 6-7 metri, è poi la sua possibilità di essere carrellata. E gli step in questo caso possono essere un ostacolo.

“Oltre alla costruzione certamente più costosa – osserva Ted Mannerfet – potrebbe essere difficile far uscire la barca fuori da un carrello, se i rulli risultassero di diametro troppo piccolo. E poi in fase di progettazione posizionarli male sullo scafo porta senza dubbio degli svantaggi.”

Questa soluzione in ogni caso non impedisce di “carrellare” la propria imbarcazione. Una dimostrazione pratica l’abbiamo in questo rendering qui sotto di un Cigarette 42, con doppio step, carrellato.

Cigarette 42 Auroris – Photo courtesy: Cigarette Racing Team


Step nelle barche a motore: quanti ne servono e perché

In mare si vedono barche con uno, due, tre o addirittura quattro step. Ma esiste un numero giusto e se sì qual è? Un buon progetto deve tenere conto di moltissimi fattori. Tutto dipende dalla lunghezza dell’imbarcazione, da quella al galleggiamento, senza dimenticare il peso, il centro di gravità, ecc..

Sunseeker Hawk 38 designed by Fabio Buzzi – Photo courtesy: Sunseeker

“Per le barche tra i 5 e i 15 metri – sostiene Navia Design  – il miglior compromesso è di avere 2 o 3 gradini. Ma per i progetti ancora più lunghi e con il baglio stretto potremmo averne anche di più. Ad un certo punto, però, i benefici iniziano a ridursi a causa della penalizzazione dell’aggiunta di peso. Per esempio, alcuni RIB ad altissima velocità e scafi da gara sono noti per avere cinque o più step.”

“Sotto i 10 metri è una questione di feeling – secondo Harry Miesbauer – Su questa dimensione, cioè barche tutto sommato piccole, una buona soluzione può essere data da uno step solo, ma più pronunciato. In questo caso si parla di una barca di circa 6-7 metri.”

“Con la nostra esperienza – spiega Ted Mannerfelt – preferiamo due step, ma in alcuni casi anche tre step. Questo dipende dal tipo di barca.”

La carena a doppio step dell’Azimut Verve 47 disegnata da Michael Peters


Nel prossimo episodio vedremo tre scafi plananti a confronto, di cui uno con step. Verranno fuori i vantaggi e gli svantaggi di tutti con il supporto di alcune immagini. In seguito parleremo anche di step e gommoni e tanto altro. Non perderti nessun articolo, iscriviti alla nostra newsletter: CLICCA QUI

Articolo di Gregorio Ferrari

1 Comment

  1. Marco Pellanda ha detto:

    Ma, una volta, non si chiamavano redan?
    O erano un’altra cosa?
    Marco Pellanda – Venezia

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