L’evoluzione tecnologica della vela PT.2 -Principi di funzionamento del profilo alare

Ecco il seguito del primo articolo riguardante la vela, se avete perso la prima parte potete trovarla QUA.

Premetto che questo non vuole essere un articolo approfondito di aereodinamica, ma solo una breve descrizione, per capire alcuni argomenti prima di parlare della vela.

 

Entrando quindi nella parte tecnica, cerchiamo di spiegare come funziona un profilo alare, e come viene sfruttato per fare navigare una barca a vela, iniziando a spiegare uno per uno alcuni concetti.

 

 

La portanza è la spinta che riceve un’ ala o una vela, risultante dalla differenza di pressione tra la superficie inferiore e quella superiore del profilo, che per poter generare portanza deve essere asimmetrico.

Questa differenza di profilo tra dorso e ventre, permette di creare la differenza di pressione per il principio di Bernoulli: ovvero data la sua caratteristica geometrica, sul dorso del profilo alare l’aria subisce un’accelerazione che abbassa la sua pressione, “risucchiandola” verso l’alto, mentre nella parte inferiore l’aria è più lenta ed ha una pressione maggiore, la risultante di tutte queste pressioni è la portanza, e viene influenzata da :

 

 

Un metodo pratico molto interessante per sperimentare la portanza, può essere quello del cucchiaio sotto al flusso del rubinetto: se prendiamo un cucchiaio dalla parte convessa rivolto verso l’acqua che scorre dal rubinetto, avvicinandoci lentamente ad un certo punto noteremo che questo viene risucchiato verso il flusso, a causa dell’accelerazione dell’acqua e della diminuzione di pressione.

 

La risultante della portanza, soprattutto in un andatura di bolina, spinge la barca sotto vento e questa non potrebbe avanzare, ma sbanderebbe solamente, per permettere il suo avanzamento in queste andature viene in aiuto la chiglia, che contrastando lo sbandamento, permette l’avanzamento della barca.

 L’angolo di incidenza è l’angolo con cui un profilo alare fende un fluido, variando quest’angolo infatti si può variare il valore di portanza aumentando la pressione sul profilo nel lato inferiore, l’incidenza però oltre ad un certo valore, crea una situazione di stallo, e il profilo alare invece di aumentare la sua portanza genera una caduta repentina dei valori, aumentando sempre di più la resistenza.

 

Un chiaro esempio per toccare con mano l’angolo di incidenza, può essere sperimentato mettendo la mano fuori dal finestrino di un’auto in movimento,muovendo il polso, e di conseguenza  cambiando l’angolo di ingresso, la mano verrà spinta verso l’alto o verso il basso in base all’incidenza.

 

L’angolo di incidenza se portato oltre un certo limite, dipendente anche dalla forma del profilo stesso, può causare un fenomeno, (che in aereonautica sicuramente preoccupa molto più che non nella vela), che è quello dello stallo.

 

 

 Come stavamo dicendo sopra, lo stallo è direttamente collegato all’angolo di incidenza, infatti superato il limite di angolo, che dipende appunto dalla forma del profilo alare, (infatti vi sono profili che vanno in stallo prima rispetto ad altri),  invece di generare portanza, genererà una resistenza che farà rallentale la sua velocità.

 

bene , ma che differenza c’è tra aereo e vela?

 

Arrivati a questo punto, è d’obbligo fare chiarezza tra queste due categorie che sfruttano entrambe l’utilizzo di profili alari, e capire le differenze sostanziali tra di loro.

Entrambi sono nello stesso domino della fluidodinamica, è per questo motivo che i principi aereonautici si applicano anche nella nautica, ma l’aereo ha un sistema di propulsione proprio, e sfrutta i profili alari per generare portanza e sollevarsi da terra, mentre la vela sfrutta la velocità del vento e la portanza generata, come sistema di propulsione.

 Fatta la premessa di questa sostanziale differenza tra barca e aereo, parliamo ora del vento reale e vento apparente.

 

Esistono due componenti che agiscono nella navigazione, il vento reale (ovvero il vento che come velocità e direzione viene percepito da terra, o comunque da fermi, e il vento apparente, che è la risultante tra il vento reale e il vento di velocità, che cambia con la velocità della barca.

Per fare un esembio banale immaginate di essere fermi con il volto al vento, se iniziate a correre nella sua direzione (contro vento), la sua intensità aumenterà, come diminuirà se corressimo spinti da esso nella direzione opposta.

Allo stesso modo in barca, man mano che aumenta la velocità aumenta il vento apparente, ruotando verso prua, e per mantenere la rotta è necessario regolare le vele, cazzandole.