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livello elementare.
ARGOMENTO: NAUTICA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: navi da diporto, nuovi materiali, pannelli solari, motori ibridi
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Gli sviluppi della tecnica offrono strumentazioni e propulsioni sempre più innovative, rendendo il diporto, nel bene e nel male, sempre più dipendente dalla tecnologia. Come saranno le barche del futuro e, soprattutto, saranno ancora barche?
In poche decine di anni si è passati dal legno alla fibra di vetro, dalla vela a propulsioni sempre più ardite. Cosa ci riserverà il futuro? Non esistendo nessuna palla di vetro possiamo solo dare una veloce occhiata ad alcuni interessanti sviluppi tecnologici. Iniziamo con i materiali.
La rivoluzione della fibra di carbonio
In poche decine di anni si è passati dal legno alla fibra di vetro, dalla vela a propulsioni sempre più ardite. Non esistendo nessuna palla di vetro che ci possa aiutare possiamo solo dare una veloce occhiata ad alcuni interessanti sviluppi tecnologici. Iniziamo con i materiali. Nel tempo le bellissime barche in legno, frutto del lavoro di pochi carpentieri, sono state sostituite da scafi in vetroresina, partoriti da catene di montaggio, grandi e inutilmente spessi che ne hanno spesso appesantito le prestazioni. I tempi stanno cambiando nuovamente e oggi i costruttori utilizzano materiali sempre più leggeri e performanti, derivati dagli studi militari e aerospaziali, che offrono caratteristiche maggiori di resistenza come il kevlar e la fibra di carbonio. Tutti scafi progettati al computer per una maggiore idrodinamica e per ottenere rapporti sempre migliori tra resistenza strutturale e peso. Tra di essi la fibra di vetro è diventata un must garantendo una maggiore robustezza degli specchi di poppa, necessaria per sostenere la potenza dei sempre più potenti motori fuoribordo. Quali sono i miglioramenti più innovativi?
La stabilizzazione giroscopica
Problema antico di ogni imbarcazione è la stabilizzazione dello scafo nei tre assi. Senza entrare nel complicato, una nave sottoposta agli agenti meteomarini subisce dei movimenti intorno al proprio asse longitudinale (rollio), intorno al proprio asse trasversale (beccheggio) e intorno a un asse verticale passante per il baricentro del mezzo (imbardata).
Questi movimenti, oltre al fastidio che generano nella maggior parte dei naviganti, provocano sollecitazioni alle strutture dell’imbarcazione che possono causare nel tempo delle micro rotture. Da sempre gli ingegneri navali hanno cercato sistemi per ridurre questi stress.
Circa vent’anni iniziarono ad apparire su alcuni yacht le prime versioni di sistemi di stabilizzazione giroscopica al fine di ridurre significativamente beccheggio, rollio e l’imbardata di circa il 35 % anche per quelle barche in cui le soluzioni già disponibili, come le casse antirollio, non erano disponibili. Il sistema più economico e più utilizzato, anche su barche di piccole dimensioni, fu l’inserimento di alette di stabilizzazione … ma risultò poco efficiente. Si sperimentarono, su navi maggiori, sistemi giroscopici realizzati con delle enormi “trottole” mantenute in veloce rotazione e il cui asse di rotazione veniva inclinato a seconda delle indicazioni provenienti da un sistema meccanico sensibile ai movimenti oscillanti. In pratica, si creava un’azione di contrasto al rollio della nave. Questi sistemi si dimostrarono però poco applicabili nel diporto, creando pericolosi fenomeni di torsione e compromettendo la stabilità della nave.
Le alette stabilizzatrici attive si dimostrarono decisamente più efficaci, ed erano basate sulla spinta idrodinamica generata da una o più coppie di alette, di una lunghezza compresa tra ½ ad ¼ dello scafo, che fuoriuscivano lateralmente. In pratica, le alette funzionano come gli alettoni di un aereo ma la loro inclinazione è comandata da un sensore in grado di rilevare il rollio della nave e di comandarne l’orientamento per contrastare il movimento marino. Fino a poco tempo fa questi sistemi erano impiegati solo sulle navi di grandi dimensioni ma recentemente sono stati presentati dei sistemi basati su giroscopi, in grado di poter ridurre i movimenti nelle tre dimensioni (rollio, beccheggio e imbardata) fino al 90%. Ad esempio, il mercato anglosassone sta proponendo il sistema di stabilizzazione giroscopica Seakeeper, prodotto per imbarcazioni di lunghezza maggiore di 8 metri (23 piedi) fino ad yacht con 100 tonnellate di dislocamento.
Non ultimo va menzionato il Velodyne Martini, presentato nel 2013, che fu il primo prototipo al mondo di natante con sospensione attiva. In pratica una combinazione di stabilizzatori, strutture metalliche mobili, giroscopi e attuatori che permetteva di rendere stabile la piattaforma basandosi sulle contro oscillazioni dei due scafi. Quando uno stabilizzatore colpiva un’onda, le strutture in alluminio, tramite comandi pneumatici, si alzavano per assorbire istantaneamente l’impatto. In caso contrario si estendevano verso il basso in modo che il ponte dell’imbarcazione rimanesse sempre in piano. Un concetto simile è oggi applicato nei nuovi modelli della Nauti-Craft che impiegano scafi a catamarano e un sistema di sospensione idraulico (la ditta costruttrice dichiara una mitigazione degli effetti fino al 75%).
A batterie e ad Energia solare
Passiamo ora alla propulsione. Dall’intramontabile vela a motori sempre più prestanti e meno inquinanti, fino a quelli elettrici. Quale sarà il futuro? L’elettrico appare, con tutti i suoi limiti, una soluzione attraente. Tra i più recenti, i modelli della Alva Yachts e della Greenlines Yachts che offrono una vasta gamma di barche/yacht ibridi attualmente sul mercato, che vanno da 33 a 68 piedi. Basato su un propulsore ibrido (H-Drive) giunto alla sua quinta generazione con oltre mille unità attualmente sul mercato, Greenlines può essere equipaggiato con sistemi di propulsione sia diesel che elettrici che condividono l’unità di propulsione. L’autonomia è relativamente limitata (Greenlines dichiara 2-3 ore a cinque nodi con batterie standard) che può essere estesa con l’impiego di pannelli solari e/o un generatore.
Interessante la gamma offerta da Silent Yachts, da 55 a 80 piedi, con capacità simili a quella dei Greenline Yachts ma basata su pannelli su hard top e ponti per la generazione di energia solare, utilizzando una coppia di motori elettrici da 150 a 340 kW. L’alimentazione aggiuntiva viene fornita al sistema tramite batterie al litio e/o uno o più generatori.
Sono oggi disponibili banchi batteria più leggeri con sistemi di monitoraggio intelligenti. Inoltre, pannelli solari e array fotovoltaici integrati vengono installati su un numero sempre maggiore di barche (Ranger Tugs e Cutwater Boats offrono pannelli solari opzionali da 160w-320w), poiché l’energia solare diventa un’opzione sempre più praticabile per le navi ibride-elettriche da diporto, ovviamente con i ben noti limiti legati alla disponibilità solare e delle stazioni di ricarica. Senza parlare poi del fattore ecosostenibilità che è tutto da vedere: costruzione e smaltimento delle batterie sono fattori ancora da ottimizzare e mi fermo per non aprire una discussione che non può avere oggi una soluzione.
In campo europeo va menzionata la proposta del costruttore norvegese Evoy che, dal 2018, produce motori elettrici all’avanguardia, con capacità di ricarica rapida in corrente continua ad alta capacità.
Navigare sull’acqua
Interessanti le imbarcazioni foiling, in grado di sollevarsi dall’acqua per ridurre gli attriti e raggiungere alte velocità, che richiamano alla memoria il loro inventore Enrico Forlanini ed il suo idroplano.
Negli ultimi anni sono apparse sul mercato diverse nuove imbarcazioni foiling che incorporano un sistema di alimentazione diesel-elettrico teoricamente, non dissimile da quello del Silent con motori BMW ibridi. Arrivati ad una velocità di 17 nodi lo scafo si solleva dall’acqua su lamine in fibra di carbonio e può raggiungere la fantastica velocità di 40 nodi. Le prestazioni sono significative in quanto con una velocità media di 20 nodi la barca può ottenere un’autonomia di oltre 250 miglia nautiche.
Il modello Candela C-7 funziona esclusivamente ad elettricità con zero emissioni. Il suo scafo, costruito in fibra di carbonio, è sospeso sopra una lamina che rimane sommersa anziché sfiorare la superficie, controllata da computer che utilizza diversi sensori (ultrasuoni, giroscopi, accelerometri e GPS) per mantenere un’efficienza di crociera ottimale. Il tutto grazie ad un motore elettrico da 55 kW alimentato da una batteria NMC agli ioni di litio da 40 kWh. L’autonomia è però limitata (circa 50 miglia nautiche) navigando a 22 nodi con spunte massime di 30 nodi. In sintesi, le barche da diporto del futuro saranno sempre più prestanti, stabili ed ecosostenibili, grazie a nuove tecnologie e materiali sempre più sofisticati. Che dire … un sogno!!! Ora non ci resta che … metterci a bordo dei buoni marinai che sappiano navigare senza l’aiuto di sofisticati schermi colorati pilotati da computer di ultima generazione. Navigare specialmente nei momenti più critici, quando solo il vento ed il mare si fanno sentire.
Bibliografia
Yachts Of The Future: Boat Trends In 2022 And Beyond – YachtWorld
Sistemi di stabilizzazione d’assetto per le navi – Tecnica e manutenzione – NAUTICA REPORT
Electric Boat Motor – Inboard and Outboard – High Output (evoy.no)
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