Il viaggio della molecola d’aria che incrocia una vela continua in questo numero perché, dall’andatura di bolina analizzata finora, è arrivato il momento di iniziare a poggiare verso andature portanti e capire come il flusso si comporta.

Finora l’analisi infatti ha sempre avuto come obiettivo un flusso laminare, ma cosa succede se si decide che è ora di poggiare, allontanando la prua dalla direzione da cui proviene il vento? Seguiamo quindi la nostra molecola d’aria mentre portiamo progressivamente la barca con il vento alle spalle e scopriamo come cambia la fisica che la fa muovere su randa e genoa.

Andatura al traverso

La prima poggiata che diamo all’imbarcazione ci porta ad analizzare l’andatura al traverso, ovvero con il vento reale che soffia a circa 90° rispetto all’asse longitudinale della barca.

Barca con vento al traverso e vele regolate

Dall’andatura di bolina dalla quale si proviene, per garantire il giusto angolo di incidenza con il vento, le vele vengono lascate in modo che il flusso d’aria continui a scorrere in modo laminare sia sull’intradosso che sull’estradosso. Di fatto ci sono ancora le condizioni rilevate durante la bolina in termini di efficacia e di capacità del flusso di generare portanza.

In realtà, rispetto all’andatura di bolina rileviamo che al traverso si realizza addirittura la condizione di massima efficienza della barca. Infatti la portanza è ancora attiva sulle vele ma la velocità aumenta in quanto la barca segue un’andatura con minore resistenza al vento e al moto ondoso.

Confronto della resistenza al vento tra traverso e bolina

Inoltre, anche al traverso randa e genoa possono lavorare in coppia per ottimizzare reciprocamente il flusso. Infatti lascare randa e genoa consente, oltre che a garantire il giusto angolo di incidenza del flusso, anche di mantenere la giusta sezione di passaggio tra le due vele.

Andatura al Lasco e Gran Lasco

Se si continua a poggiare la prua si allontana ancora dal vento fino ad un angolo dal vento reale di circa 120°-140° e nel caso del gran lasco fino a 150°-165°. Un angolo così ampio tra vento e l’asse della barca fa cambiare le condizioni di passaggio del flusso.

Barca con vento al lasco e vele regolate

Nell’analisi all’estradosso, possiamo notare che la molecola d’aria inizia ad avere difficoltà a rimanere “attaccata” alla vela. L’angolo di incidenza infatti non riesce più ad essere ottimale, in quanto strutturalmente sia randa che genoa non riescono ad assumere la forma ideale ed aumenta. Le forze intermolecolari di adesione riescono a far mantenere il flusso laminare sulla vela ma il moto laminare dura poco.

Guardando la randa notiamo che la sua forma viene condizionata sempre più dalle sartie di sostegno dell’albero e quindi non potrà che essere utile al moto “solo” per l’effetto di resistenza che progressivamente si svilupperà sull’intradosso.

Randa

Guardando il genoa, seguendolo con la regolazione, fisicamente riesce a dare un giusto angolo di incidenza, ma per riuscirci deve assumere una curvatura sempre più elevata favorendo di fatto un precoce distacco dei filetti e quindi la perdita del moto laminare sia all’estradosso che all’intradosso.

Genoa

In particolare all’estradosso, superato un certo angolo limite, il flusso d’aria inizia a staccarsi e la molecola si separa dalla vela muovendosi in modo caotico: il flusso non scorre più in modo laminare e diventa turbolento. In queste condizioni la forza di resistenza sulla barca prende il sopravvento ed inizia a prevalere.

Andatura in poppa piena

Se si continua a poggiare, si arriva alla poppa piena, o in fil di ruota, a 180° rispetto al vento.

Barca con vento in poppa piena e vele regolate

Qui la portanza aerodinamica si annulla completamente. Non c’è più alcun flusso che scorre in modo laminare lungo le vele. La fisica del moto laminare non funziona più e la propulsione è data dalla pura resistenza. Di fatto si parla di resistenza di pressione o “effetto paracadute”. La nostra molecola d’aria arriva da dietro, urta direttamente l’intradosso delle vele trasferendo energia per impatto diretto e creando una massiccia zona turbolenta con bassa pressione sottovento.

Flusso turbolento intradosso

L’effetto della copertura

Nell’andatura in poppa piena sorge un nuovo problema di convivenza tra le due vele. Il genoa entra completamente nel cono d’ombra della randa. Le molecole d’aria che dovrebbero colpirlo vengono deviate o rallentate dalla randa che si trova sopravento, facendone crollare l’efficienza.

Per ovviare a questo cono d’ombra e far lavorare entrambe le vele il suggerimento è di scegliere l’andatura “a farfalla”.

Vele a farfalla

In questo modo la randa si espone su un lato (totalmente lascata) ed il genoa si posiziona sul lato opposto, tenendolo possibilmente aperto con un tangone per evitare che collassi nella difficile opera di tenere un’andatura costante.

Conclusione

Abbiamo seguito il viaggio della nostra molecola d’aria nei suoi percorsi microscopici, scoprendo che dietro ogni regolazione, ogni regolazione di scotta e ogni scelta tattica del timoniere si nascondono precise e affascinanti leggi della fisica che governano il comportamento dei fluidi su quelle che chiamiamo “vele bianche”, cioè randa e genoa. Ma quando in andatura portante si scelgono vele come il gennaker o lo spinnaker, la nostra molecola d’aria che viaggio fa? Ne parliamo alla prossima puntata.

BV,

Enrico Olioso