Il 22 agosto, data di inizio delle prime regate ufficiali di questa 37a edizione dell’America’s Cup, è ormai alle porte. Chi conquisterà il ruolo di sfidante ufficiale dovrà poi vedersela, a partire dal 12 ottobre, con il Taihoro del defender Emirates Team New Zealand. Taihoro che, in lingua Maori, vuol rendere l’idea dell’armonia e del movimento che dal mare arriva al cielo.
La Carena e la Coperta: Un Profilo Alare
L’insieme carena-coperta di un AC75 assume la forma complessiva di un profilo alare sul quale si generano due forze di sollevamento: la prima dovuta al cosiddetto effetto suolo, ovvero il cuscino di aria in pressione che si crea tra la superficie dell’acqua e il fondo della barca; la seconda dovuta alla depressione sulla parte superiore (il dorso del profilo). Questo insieme carena-coperta è carenato come un’auto di F1 e assume la forma complessiva che ricorda quella di un profilo alare, con una superficie perfettamente avviata, senza interruzioni né aperture, nemmeno in coperta, se non quelle strettamente necessarie. Perché le velocità elevate e il fatto di viaggiare fuori dall’acqua rendono di fatto queste barche degli aerei.
In queste due foto, che mostrano Luna Rossa in velocità di pre-decollo a 6-7 nodi, quando lo scafo è solo parzialmente sollevato, si possono ben notare la carena piatta per favorire l’effetto suolo ma anche la parte centrale a V profonda che garantisce una certa riserva di spinta idrostatica per smorzare le eventuali ricadute in acqua. Il termine carena nel suo significato navale indica quella parte di scafo a diretto contatto con l’acqua. Non a caso è sinonimo di “opera viva”.
Questa foto evidenzia in modo chiaro come la carena piatta scelta da tutti i team (nella foto, Alinghi) favorisce anche la navigazione dislocante. A tal proposito prosegue Francesco Bruni: “La parte idrodinamica dello scafo è più importante rispetto ad Auckland, quindi il tocco della prua avverrà più volte rispetto alle regate della scorsa America’s Cup in Nuova Zelanda, magari per un errore con onda più alta o anche per il poco vento. Immagino che gli scafi saranno più immersi e toccheranno di più l’acqua. Non a caso è proprio la prua la zona dove si notano le maggiori differenze tra le varie barche.
Essendo parte di un profilo alare, la coperta di un AC75 deve essere il più possibile liscia e avviata. Se la coperta su una normale imbarcazione è semplicemente la superficie che chiude lo scafo, su un AC75 essa diventa il dorso del profilo alare costituito dall’insieme scafo-coperta. In questo modo, proprio sul dorso del profilo-coperta, per effetto delle elevate velocità, si sviluppa una depressione che genera una forza verso l’alto - la portanza - che si aggiunge a quella sviluppata dal foil e a quella dovuta all’effetto suolo della carena che sfiora l’acqua.
L'Equipaggio e la Disposizione a Bordo
Per la disposizione dell’equipaggio, tutti i team sono partiti copiando la soluzione adottata da Luna Rossa ad Auckland nell’edizione dell’America’s Cup del 2021, in cui ciclisti e velisti erano nascosti in due lunghi rigonfiamenti sulle murate e non si muovevano da lì. Come fossero in una trincea. Il tutto per ridurre al minimo il disturbo aerodinamico e perdere secondi, anzi centesimi di secondo preziosi. Così, a Barcellona vedremo solo i caschi degli equipaggi sporgere il minimo indispensabile dai profondi buchi in cui si nascondono. Su ogni lato ci saranno un timoniere e un velista che si occupa di albero e vele, più i due ciclisti che generano l’energia che serve a muovere vele e foil.
Questa soluzione, insieme a quella di far lavorare i ciclisti sdraiati e non nella classica posizione con lo sguardo rivolto in basso adottata da tutti gli altri team, ha dato la possibilità di ridurre il volume poppiero dello scafo e, così, di assottigliare la parte terminale del profilo barca. Questa dei ciclisti sdraiati adottata da American Magic potrebbe portare anche ulteriori vantaggi legati a una maggiore efficienza del loro lavoro, che viene svolto in una posizione più ergonomica e con la testa rivolta verso l’alto, verso il buco sulla trincea. Inoltre, a differenza degli altri team dove tutti i componenti dell’equipaggio guardano avanti, si avrebbero due persone per ogni lato con lo sguardo rivolto costantemente a poppa che, in gare in cui è molto importante anche capire cosa stia facendo l’avversario che segue, potrebbero dare al timoniere un’ulteriore informazione per scegliere la tattica di regata vincente. Una finezza per addetti ai lavori che dovrebbe consentire di risparmiare una regolazione e, quindi, risparmiare energia. L’originale coperta curva in senso trasversale, cioè incavata, di Luna Rossa, finalizzata a una maggiore efficienza nelle operazioni di regolazione della randa.
I Foil: Le "Ali" di Luna Rossa
I foil, ovvero i pneumatici di un AC75. Infatti, se da una parte i foil fanno volare la barca, dall’altra la tengono collegata all’acqua. Con una forzatura lessicale potremmo dire che i foil danno “aderenza”, tengono la barca “incollata” alla superficie dell’acqua sia in “rettilineo” sia in “curva”, esattamente come i pneumatici. Allo stesso tempo, ricordiamo anche che proprio i foil furono uno dei principali motivi del gap di performance tra la barca di Luna Rossa e quella neozelandese durante la scorsa finale.
Innanzitutto, i foil sono due, uno per lato, e sono collegati a due bracci basculanti (foil arm) che hanno un’apertura massima di quattro metri; quando l’imbarcazione è all’ormeggio vengono abbassati per ridurre il baglio al minimo e occupare meno spazio. Nelle manovre, come il giro di boa in virata, entrambi i foil laterali sono in acqua per dare la stabilità necessaria. La portanza generata dal foil wing in acqua, oltre a sollevare la barca e farla volare, contrasta il momento sbandante causato dal vento che spinge sulle vele.
Per massimizzare la coppia raddrizzante (il cosiddetto “momento”), i due foil wing sono applicati in fondo a dei lunghi bracci mobili, i foil arm, che vengono posizionati come due ali di uccello per distanziare al massimo (braccio di raddrizzamento) le due forze verticali di verso opposto, rappresentate dalla portanza del foil wing sottovento (forza verso l’alto) e dal peso dell’intero foil zavorrato sopravvento (forza verso il basso). A proposito, ricordiamo che tra le due ali del foil c’è un siluro zavorrato che permette all’intera deriva di superare i 1000 kg. Al tempo stesso, gestendo la posizione del foil (con il foil arm) e l’angolazione dei flap di cui i foil sono dotati, si controlla l’assetto complessivo sia per evitare che il foil stesso esca dall’acqua e perda spinta di sollevamento sia per evitare che, al contrario, lo scafo si avvicini troppo all’acqua e vi impatti contro causando una frenata repentina.
Va poi precisato che il sistema di movimentazione e i bracci dei foil (foil arm) per regolamento sono forniti da un unico produttore, mentre solo il foil vero e proprio - l’ala immersa in acqua - è frutto delle scelte del team di progettazione, sempre all’interno di una box rule che definisce il range di variazioni possibili. Inoltre, a differenza della passata edizione in cui era stato concesso di produrre tre set di foil, in questa prossima edizione i foil che è possibile costruire sono tre e basta, ovvero i due montati sulla barca più uno di riserva.
A parte queste piccole differenze, per tutti è evidente il tentativo di ridurre la superficie, anche di pochi centimetri, che in acqua può tramutarsi in un grande incremento di prestazioni. Per inciso siamo arrivati a un’ala orizzontale con una superficie complessiva dell’ordine di grandezza del metro quadrato a fronte di una apertura alare di 4,5 metri.
Le Vele: Il Motore dell'AC75
Siamo dunque arrivati al motore della nostra F1, le vele. Si tratta del fattore rispetto al quale le differenze tra le scelte dei vari team sono più difficili da individuare. Se ci sono, probabilmente sarà possibile individuarle durante le regate. Parliamo della soft wing, costituita da due rande issate parallelamente, all’interno delle quali sono inseriti i controlli della forma. In più, rispetto a un sistema albero-vele tradizionale, grazie all’albero a sezione a D libero di ruotare in coperta a cui le vele sono infierite, si elimina lo “scalino” tra l’albero e la vela che rovina il flusso del vento proprio dove se ne potrebbe estrarre più energia.
Il tutto consente di avere un’efficienza pari a quella di un’ala rigida ma con una facilità di utilizzo simili a quella di una vela tradizionale. All’interno della “soft wing” è poi inserita una serie di tools per la regolazione e il controllo della forma della vela, come il camber, la profondità del profilo alare, o il twist, lo svergolamento della vela, ma anche altri.
Il Sistema Idraulico: Il Cuore Pulsante
Parliamo di quei componenti e sistemi elettrici e idraulici che sono il cuore pulsante della barca, sistemi che muovono albero, timone, foil arm, foil e flap. Scopriamo come funziona e cosa comanda l’idraulica a bordo di Luna Rossa, accompagnati dal capo dipartimento Massimiliano Carbone e da Davide Pescuma e Nicolas Starc.
I sistemi oleodinamici non sono certo una novità nell’ambito nautico, ma quelli di un Coppa America foiling raggiungono punte di perfezione mai viste prima e richiedono, di conseguenza, tecnici altamente specializzati, sempre pronti a innovarsi e a guardare avanti. Sono loro a spiegare i tre principali sistemi di bordo, la potenza e le forze in gioco e l’importanza di un controllo costante. Gli impianti idraulici dell’AC75, dove l’olio viene spinto a una pressione molto superiore rispetto a quella industriale ordinaria, sono soggetti, infatti, a sollecitazioni enormi.
Il Team New Zeland, ad esempio, utilizza tre circuiti idraulici separati: il primo è mosso dai cyclors, ovvero dagli atleti che pedalando controllano i comandi della vela e ne permettono i cambiamenti di forma e di orientamento. Il secondo sistema è il FCS (Foil Cant System), alimentato da batterie e che permette di gestire il movimento dei foil ed è comune per tutti i team.
Sintetizzando, i quattro sistemi principali che governano il funzionamento della barca sono:
- l’Fcs (Foil Cant System) che gestisce il movimento dei foil arm che è uguale per tutti i team, e fornito dal defender neozelandese;
- l’Ils (Instrumentation and logging system) che si occupa della gestione dei dati che provengono dalla strumentazione di bordo (bussole, gps, sensori di misurazione);
- il Cis (Crew Information System) che è l’interfaccia tra la barca e il velista;
- l’Ecc (Electronic Control Circuits) che gestisce il sistema idraulico della barca.
La Meccatronica: Integrazione tra Meccanica, Idraulica ed Elettronica
Luna Rossa è figlia della meccatronica ossia la scienza che nasce dall’integrazione tra meccanica, idraulica ed elettronica al fine di progettare, sviluppare e controllare sistemi e processi a elevato grado di automazione e integrazione. Premessa: l’AC75 è un mezzo estremamente complesso sia dal punto di vista ingegneristico che dal punto di vista della conduzione. È una barca di circa 7 tonnellate che naviga con 12 nodi di vento riesce a raggiungere oltre 40 nodi di velocità, senza toccare l’acqua, ma in equilibrio su una lamina di pochi metri quadri. Una magia di ingegneria, ma anche un complesso sistema di idraulico ed elettronico. Ecco perché esiste all'interno del team un dipartimento di meccatronica che è abbastanza complesso perché ingloba, sotto il suo cappello, diverse importanti aree di sviluppo, tutte fortemente interconnesse e che hanno più di un legame con il mondo automobilistico, sia quello delle corse ma anche quello delle auto di serie.
Vedendo le regate in tivù sembra semplice, ma in realtà si tratta di sistemi molto complessi: basti pensare che a bordo ci sono più di 25 cilindri, circa 80 valvole idrauliche e oltre 200 sensori.
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