Siamo giunti alla quinta puntata di questo viaggio che segue una molecola d’aria su di una vela che sembra non terminare. Ma di cose su cui approfondire ce ne sono tante e per questo, dopo l’analisi della prima parte del documento “Una revisione della teoria moderna sulle vele” di Arvel Gentry proposta la scorsa puntata, il tema che analizziamo questa volta riguarda l’interazione tra randa e fiocco.

Finora infatti l’analisi è stata circoscritta ad una singola vela ma, come sappiamo, le vele nella maggior parte dei casi sono almeno due. Diventa quindi importante capire come tra di loro ci possa essere un’influenza.

Come il fiocco influenza la randa

Iniziamo ricordando che la vela di prua è chiamata fiocco se il suo punto di scotta si posiziona davanti all’albero, o genoa se questo invece è dietro l’albero. In ogni caso, pur con effetti di intensità diversa, le due condizioni, per lo studio sull’interazione con la randa, sono considerate simili.

Sicuramente quando si parla di interazione tra fiocco e randa il primo riferimento tecnico che si ricorda è l’”effetto Venturi” in quanto il fiocco crea una sorta di imbuto dietro la randa. Però secondo Arvel Gentry, che già abbiamo conosciuto nella puntata precedente, la realtà è che nel “canale” tra le vele c’è l’esatto opposto dell’Effetto Venturi.

Canale d’aria tra fiocco e randa

Gentry ci fa riflettere sul fatto che, se l’aria corresse davvero più veloce in quella zona, la pressione diminuirebbe drasticamente. Una pressione così bassa renderebbe il flusso d’aria molto più instabile favorendo il distacco dalla vela, con uno stallo precoce della randa.

In realtà, l’effetto primario del fiocco è quello di rallentare la velocità dell’aria sulla parte sottovento della randa con conseguente aumento della pressione che aiuta il flusso d’aria a rimanere “attaccato” alla randa, riducendo la possibilità di stallo. È proprio grazie a questa velocità ridotta che una randa può essere portata ad angoli di incidenza molto più stretti senza stallare. Sappiamo infatti che in queste condizioni la randa tende a fare una “bolla” dietro l’albero in controtendenza al profilo ottimale, quando il fiocco è tanto cazzato.

Bolla in prossimità dell’inferitura della randa

Se la teoria di Venturi fosse corretta, un fiocco molto vicino alla randa dovrebbe aumentare la velocità del flusso e diminuire la pressione, impedendo la formazione della bolla sulla randa. Invece, la randa si gonfia “al contrario” perché la pressione nella fessura diventa più alta di quella presente sul lato sopravvento della randa stessa. Questo fenomeno conferma che il fiocco agisce come un freno, non come un acceleratore, per l’aria che passa nel canale, ma che in questo modo favorisce maggiore stabilità del flusso sull’estradosso della randa e quindi maggiore portanza, anche con angoli di bolina stretti.

Come la randa influenza il fiocco

Ma l’interazione tra le vele non è a senso unico. Se il fiocco aiuta la randa a non stallare, la randa ricambia il favore rendendo il fiocco molto più potente.

La randa tende a deviare il flusso d’aria che le sta davanti, chiamato upwash, e questa deviazione permette al fiocco di “sentire” un vento più favorevole e di stringere di più il vento senza stallare.

Upwash del flusso d’aria davanti alla randa

Effetto dell’upwash sul fiocco

Inoltre, nel bordo d’uscita del fiocco (la balumina), il flusso che passa sull’estradosso del fiocco si trova nel flusso accelerato dell’estradosso della randa. Quindi l’aria che esce dal fiocco è più veloce rispetto al suo funzionamento come singola vela, e quindi la differenza di pressione tra i due lati del fiocco aumenta, generando una spinta (portanza) superiore a quella che il fiocco avrebbe da solo.

La dimostrazione con l’interazione tra campi di circolazione

A sostegno di quanto descritto torna la teoria dei campi di circolazione che si creano attorno ad una vela dimostrata nella precedente puntata, al di là della loro non facile comprensione.

Interazione tra campi di circolazione di fiocco e randa

Se immaginiamo i due campi di circolazione nel canale noteremo che si oppongono e quindi che la velocità si riduce in favore di una maggiore pressione.

In sintesi, ora possiamo comprendere quanto sia importante regolare sia fiocco che randa nell’andatura di bolina per favorire l’efficienza dell’insieme e quindi della navigazione.

Tre casi di regolazione

Per far capire l’effetto di queste interazioni, nel documento Gentry propone 3 diverse regolazioni delle vele rispetto ad un assetto standard.

Randa e fiocco in assetto standard

Nel primo caso, con il fiocco cazzato 5 gradi in più del necessario, è stato rilevato che il volume di aria che passa nella fessura tra le due vele è ridotto del 60%.

Fiocco cazzato di 5 gradi oltre il necessario

Nell’immagine, la posizione della linea di ristagno colpisce la randa sulla parte di sottovento. La maggioranza dell’aria della fessura è andata sottovento al fiocco e siccome la poca aria rimasta deve riempire tutto il volume tra il fiocco e la randa, dovrà per forza rallentare. Quindi la pressione sottovento aumenta superando la pressione sopravvento della randa e la sua forma genera una “bolla”.

Randa e fiocco cazzati di 5 gradi oltre il necessario

Nel secondo caso sia il fiocco che la randa sono cazzati di 5 gradi di più del necessario e come conseguenza è stato rilevato che l’aria nella fessura viene ridotta del 30% con la linea di ristagno del fiocco che è abbondantemente nella sua parte di sopravvento. Ciò significa che ci saranno delle velocità molto elevate quando quest’aria tenterà di aggirare l’inferitura del fiocco e per prevenire il probabile stallo, o si lasca il fiocco o si orza in modo che la linea di ristagno si riposizioni di fronte all’inferitura.

Solo randa cazzata di 5 gradi oltre il necessario

Nel terzo caso, il fiocco è nella sua posizione normale mentre la randa è cazzata di 5 gradi in più del necessario. Il flusso d’aria nella fessura tra le vele viene rilevato aumenta del 20%. La linea di ristagno per la randa si sposta leggermente sopravvento. La velocità del flusso sulla parte sottovento della randa aumenta e la pressione diminuisce. Il flusso sottovento della randa potrebbe staccarsi all’altezza dell’albero e per evitare questa situazione, si dovrà cazzare il fiocco per smorzare le velocità nel canale, oppure orzare.

Per fare questi test in un contesto reale e poter fare regolazioni precise, si suggerisce di riscoprire l’utilizzo dei filetti sia in prossimità della balumina delle due vele ma anche in prossimità dell’inferitura. Fare questa integrazione di filetti risulterà sicuramente utile per poter sperimentare gli effetti descritti.

E con questa descrizione il percorso può ritenersi concluso? Se ci limitiamo all’andatura di bolina, direi di sì. Ma le andature in barca vela possono essere anche portanti, quando il vento arriva dai quadranti poppieri. Ecco allora che l’idea di analizzare cosa accade quando da una andatura di bolina progressivamente si passa ad una andatura di poppa sarà l’argomento della prossima puntata.

B.V.

Enrico Olioso