Il mondo delle imbarcazioni a vela è stato stravolto dall’introduzione dei foil sia per quanto riguarda i multiscafi, catamarani e trimarani, che i monoscafi.
Per foil si intende un’appendice idrodinamica immersa, o semi immersa, in acqua la cui funzione è essenzialmente contrastare lo scarroccio e il momento sbandante agente sull’imbarcazione oltre che sollevare la barca verticalmente minimizzando la superficie bagnata dall’acqua dello scafo.
Le imbarcazioni impiegate in Coppa America hanno estremizzato il concetto riuscendo a volare sui foil per lunghe distanze, in alcuni casi per tutta la durata delle regate come per l’edizione del 2021, senza mai navigare in condizioni dislocanti.
L’introduzione dei foil e della navigazione full foiling ha avvicinato il mondo aeronautico alle imbarcazioni a vela ancor più che in passato: nonostante le vele funzionino essenzialmente come ali di un aeroplano al traverso e in bolina, questi nuovi dispositivi hanno richiesto una rivoluzione prevalentemente tecnica ed ingegneristica per poter progettare e comprendere le barche del futuro.
Cubit tramite la Divisione Fluidodinamica opera da sempre nel settore marino fornendo servizi, consulenza ed esperienza per la progettazione di imbarcazioni a vela e motore grazie alla passione dei propri membri e la cultura della nautica introdotta dal Prof. Lombardi, esperto velista e progettista fluidodinamico, in qualità di Direttore Tecnico.
L’introduzione della classe AC75, primi monoscafi completamente volanti conosciuti dal grande pubblico, ci ha spinto a studiare a fondo queste nuove imbarcazioni consentendoci inoltre di sfruttare tutte le nostre expertise nelle analisi CFD per il settore marino.
Siamo partiti dalla realizzazione di un modello rappresentativo dei volumi di un AC75 pur senza ricalcare fedelmente le imbarcazioni che hanno preso parte prima alla Prada Cup e successivamente alla America’s Cup ma rispettando tutte le normative principali presenti nel regolamento.
L’imbarcazione è stata quindi studiata in varie condizioni di navigazione caratterizzando le andature portanti, le condizioni al traverso e la bolina, per quanto queste imbarcazioni raggiungano velocità superiori a quella del vento e pertanto lavorano costantemente in condizioni di bolina.
Per valutare l’efficacia e l’effettivo funzionamento la simulazione prevede che l’imbarcazione sia libera di ruotare attorno ai propri assi baricentrali d’inerzia rendendo però necessario il calcolo dell’assetto da imporre ai foil ed alle vele: questa procedura è complessa ma consente di simulare il Digital Twin dell’imbarcazione e non astrarre eccessivamente il funzionamento.
Alla luce della complessa gestione dell’equilibrio delle imbarcazioni, testimoniata da alcuni incidenti avvenuti durante le regate, l’attenzione è stata posta sulle prestazioni dei foil al variare della distanza dal pelo libero così da poter comprendere la natura di questi incidenti e generare nuovo know-how per progetti futuri.
Continuando a trarre spunto dalle situazioni di regata, una particolare condizione critica evidenziata è stata quella del sorpasso tra imbarcazioni ravvicinate: i flussi sporcati dall’imbarcazione che precede investono l’inseguitrice compromettendo le sue prestazioni e rendendo particolarmente complessi i sorpassi, fenomeno analogo a quanto avviene nelle moderne F1. L’aerodinamica, e idrodinamica, estrema di questi mezzi rende al massimo se sfruttata nelle condizioni di progetto, ovvero se investite da flusso pulito, rivelandosi deficitaria quando sostanziali perturbazioni sono presenti.
Simulazioni di questo genere coinvolgono numerosi modelli da implementare e settare nel solutore fluidodinamico richiedendo grande esperienza e competenze per ottenere una simulazione di elevata qualità ed affidabile.
Per Cubit la ricerca è un’attività prioritaria per mantenere l’eccellenza delle proprie metodologie e fornire ai propri clienti soluzioni personalizzate dall’elevato tasso innovativo garantendo competitività sul mercato e generando un divario tecnologico con i competitor. Per anticipare i bisogni del mercato è per noi naturale condurre studi approfonditi individuando le tematiche più interessanti e stimolanti che emergono dalle realtà industriali e sportive per favorirne una facile ricaduta in campi meno specialistici.
Si ringraziano gli ing. Rosellini e Pallo per aver contribuito a questa vasta campagna di ricerca fluidodinamica attraverso le loro attività di Tesi Magistrale condotte in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell’Università di Pisa.
