Speciale ancoraggio: Ancoraggio migliore, episodio 1: Catena o cima, quanto tempo?
In questo speciale:
- Ancoraggio migliore, episodio 1: catena o cima, quanto tempo?
- Ancoraggio migliore, episodio 2: 6 consigli per un ancoraggio ideale
- Migliorare l'ancoraggio, episodio 3: correre in sicurezza nella barra a terra - 9 Manovra
L'ancoraggio nelle nostre acque è più attraente che mai. In una baia riparata e idealmente deserta regna il silenzio. Si sente solo il sussurro del vento e il dolce sciabordio delle onde contro lo scafo. A questo si aggiungono spesso le impressionanti condizioni di luce al tramonto e all'alba. Per molti, questi momenti sono ciò che rende la navigazione così preziosa.
L'attrezzatura giusta è essenziale per un pernottamento rilassato alla propria ancora. I pareri divergono sulla scelta dell'ancora: alcuni optano per l'economica ancora a piastra, altri preferiscono l'ancora a vomere in stile CQR, altri ancora sono fermamente convinti che solo la forma a vanga dell'ancora a staffa offra una tenuta affidabile.
Non esiste una risposta assoluta alla domanda su quale sia l'ancora ideale per il terreno, poiché diverse caratteristiche progettuali possono essere vantaggiose a seconda della natura del fondale marino. Non esiste un'ancora universalmente applicabile. Tuttavia, i nostri test completi condotti negli ultimi 16 anni su 27 tipi diversi mostrano chiaramente quali sono le caratteristiche che caratterizzano un buon progetto e quali sono da evitare.
La dimensione dell'ancora, che di solito è determinata dal suo peso, è un criterio fondamentale. Le raccomandazioni dei produttori o delle società di classificazione come DNV GL, che sono classificate in base al dislocamento della nave, sono solo valori approssimativi. In generale, la scelta di un'ancora più leggera comporta una perdita di sicurezza. In caso di dubbi, è consigliabile optare per una classe di peso superiore.
Questo vale in particolare per la seconda ancora. Spesso viene consigliata una versione più leggera, ma ciò è incomprensibile. Non deve solo completare l'imbracatura principale, ma anche essere in grado di sostituirla in caso di guasto o perdita. Di conseguenza, è necessario applicare gli stessi criteri di scelta.
Tipi di ancoraggio a confronto
Vantaggi Poco costoso, facile da riporre nel cassone posteriore, di solito fa buona presa sulla sabbia
Svantaggi Il problema principale è la mancanza di autostabilizzazione della struttura. Se l'ancoraggio inizia a muoversi nel terreno, di solito è come se si fosse rotto. Anche piccole irregolarità nelle condizioni del terreno o una variazione dell'angolo di tiro possono causare il ribaltamento dell'ancora su un fianco, un'asta sporge dal terreno e prima o poi l'ancora si libera.
Vantaggi Facile da guidare nel rollio di prua. La forma ad aratro raddrizza automaticamente l'ancora e la stabilizza. Il modello Cobra di Plastimo è stato particolarmente convincente nei test. Di solito fa presa non appena tocca il terreno e scava molto bene. L'ancora è inoltre molto stabile nel terreno ed è relativamente economica.
Svantaggi Sul mercato sono presenti diversi modelli, non tutti funzionano bene allo stesso modo. Le versioni con snodo sono meno raccomandabili
Vantaggi Si adatta bene alla maggior parte degli allestimenti di prua. La forma si stabilizza alla base; a seconda del design, una staffa o la distribuzione del peso aiutano a raddrizzare. La punta di solito si adatta bene. I modelli con staffa possono essere trasportati molto bene su di essa.
Svantaggi Esistono molti modelli sul mercato, alcuni dei quali hanno un comportamento molto diverso nonostante le differenze siano appena visibili. Alcuni modelli sono convincenti solo su terreni sabbiosi
Matematica al posto dei libri di testo
Anche la migliore ancora è di scarsa utilità se il collegamento con l'imbarcazione non è corretto. Soprattutto la lunghezza della catena o della cima collegata è fondamentale per il funzionamento sicuro dell'ancora. Solo se il gambo dell'ancora rimane a terra sotto carico, il ferro può sviluppare tutta la sua forza di tenuta.
Tradizionalmente, la lunghezza della catena viene specificata come multiplo della profondità dell'acqua. Di norma, si consiglia di utilizzare una quantità di catena da tre a cinque volte superiore a quella indicata dall'ecoscandaglio. Per le corde, si dovrebbe pescare otto volte la profondità dell'acqua.
Il raggio d'azione della raccomandazione da solo mette in dubbio la sua correttezza; inoltre, contrariamente a tutta l'esperienza pratica, non si tiene conto della forza del vento.
È quello che ha pensato il lettore di YACHT René Lattmann. L'esperto skipper del Cruising Club of Switzerland ha approfittato del periodo di pausa dalla corona per studiare la matematica di base. Nel caso statico, cioè quando si trascurano onde e mareggiate, la rotta della catena o della cima dell'ancora segue la cosiddetta linea di catena, che può essere calcolata con l'aiuto di funzioni iperboliche.
La rotta esatta risulta dalla differenza di altezza tra l'ancora e la prua, dal tiro e dal peso della catena per metro. In questo modo è anche possibile calcolare la lunghezza necessaria per garantire che il gambo dell'ancora non venga sollevato.
La derivazione e la soluzione esatta delle equazioni andrebbe oltre lo scopo di questo articolo, ma non è necessaria per comprendere i risultati. È sufficiente considerare un'approssimazione semplificata. Supponendo che la velocità del vento sia significativamente maggiore della profondità dell'acqua, si ottiene la seguente formula per la lunghezza minima della catena in metri:
Dove "profondità" è la somma della profondità dell'acqua e del bordo libero e il vento in nodi. "K" è una costante specifica della nave e della catena:
A" indica l'area esposta al vento dello yacht in metri quadrati, "w" è il peso della catena per metro in acqua. L'area di attacco deve essere stimata. Per i calcoli pratici, Lattmann ha utilizzato le informazioni contenute nel libro di Joachim Schult "Richtig ankern" (Ancoraggio corretto) e le ha adattate a un Hallberg-Rassy 340.
Un'altra possibilità è quella di misurare direttamente il tiro della catena a diverse forze del vento. Tuttavia, a causa delle forze previste di diverse centinaia di decanewton, ciò richiede un'enorme scala di tensione.
Ancoraggio simulato
Con l'aiuto di un programma scritto da Lattmann, è possibile analizzare diversi scenari di ancoraggio. Ad esempio, il percorso di una catena secondo la regola delle cinque volte e la lunghezza effettivamente necessaria. È sorprendente che l'accoppiamento rigido alla profondità fallisca sia in acque poco profonde che a grandi profondità. Con due metri d'acqua e un metro di bordo libero, la lunghezza della catena è di 15 metri. Anche la forza di attrazione generata da 15 nodi di vento solleva questa catena in modo tale che l'asse dell'ancora viene tirato verso l'alto con due decanewton, che equivalgono all'incirca al peso di due chilogrammi. Con un po' più di vento, la configurazione sarebbe sicuramente sovradimensionata, quindi in acque poco profonde è necessaria una lunghezza più che quintuplicata.
A profondità maggiori è vero il contrario. Secondo la regola del cinque, 40 metri di catena dovrebbero essere sistemati a otto metri. In realtà, però, con 15 nodi di vento, circa 28 metri sarebbero sufficienti per mantenere a zero l'angolo di attacco della catena sull'ancora.
Più il vento è forte, più il disallineamento della regola del cinque si sposta verso profondità maggiori. Se il vento sale a 6 Beaufort, la regola stabilisce che una catena di lunghezza sufficiente può essere ottenuta solo da una profondità d'acqua di dieci metri.
Nei calcoli, è importante notare che è richiesto un albero di ancoraggio appoggiato al suolo, che indubbiamente fornisce la massima forza di tenuta dell'ancoraggio. È difficile prevedere di quanto si riduca la capacità di tenuta con un angolo di trazione leggermente verso l'alto.
Se la catena si alza leggermente, le profondità di ancoraggio possibili aumentano. Questa considerazione è all'origine delle semplici regole di lunghezza della catena. Esse si basano sulla speranza che una catena completamente tesa con un passo di 1:5 o 1:8 non porti alla rottura del ferro di base.
Catena o piombo?
Il programma può essere utilizzato anche per simulare diverse combinazioni di catena/linea o piombo d'ancoraggio. La catena è chiaramente superiore, mentre le differenze tra il piombo di catena e la cima di piombo sono relativamente piccole. Con la cima di zavorra lunga 40 metri, è possibile ancorare a quattro metri di profondità con 20 nodi di vento. Con le cime e dieci metri di cavo di catena, la profondità massima sale a sei metri. Una catena pura sarebbe sufficiente per una profondità d'acqua di quasi dieci metri, ma con i suoi 56 chilogrammi pesa tre volte di più della combinazione catena/corda e circa nove volte di più del piombo.
Una parola sulla catena: il materiale e il design non sono importanti per il calcolo, ma lo sono nella pratica. Se volete andare sul sicuro, utilizzate una versione zincata e calibrata. Il carico di rottura deve essere garantito. Esistono anche catene in circolazione che resistono solo a una frazione delle forze abituali. Le catene in acciaio inox non solo sono molto più costose, ma sono anche soggette a corrosione. I problemi si verificano di solito in corrispondenza delle saldature e non sono sempre facilmente riconoscibili, per cui è opportuno utilizzare solo prodotti di marca. I principali vantaggi della catena in acciaio inox sono Occupa meno spazio nel gavone dell'ancora, la sua superficie liscia le permette di scivolare meglio e non forma una grossa pila sotto il verricello.
Interessante è anche l'effetto di un peso di guida. La lunghezza effettiva della catena può essere aumentata e un'imbracatura sovraccarica può essere stabilizzata posizionando un peso vicino all'ancora, ad esempio una seconda ancora.
L'effetto dipende dalla massa del peso di guida rispetto alla catena. Più pesante è il peso, meglio è. Nel nostro esempio, con un peso di 13 chilogrammi in acqua e una catena di otto millimetri di spessore, la lunghezza effettiva può essere aumentata di circa otto metri o la portata del vento può essere aumentata da 20 a 25 nodi.
I limiti del modello
A causa dell'influenza dell'area di attacco del vento e della catena, questi valori, come gli altri diagrammi, si applicano solo a un Hallberg-Rassy 340 o a imbarcazioni comparabili dotate di una catena a 8 punti. L'area effettiva di attacco del vento ipotizzata per lo scafo e l'armo è di circa 13 metri quadrati. Gli yacht più grandi hanno bisogno di una maggiore quantità di catena, mentre le imbarcazioni più scivolose al vento possono utilizzarne meno.
Inoltre, i calcoli si riferiscono a un ancoraggio stazionario. In pratica, però, lo yacht si muoverà con l'aumentare del vento e inizierà a navigare avanti e indietro rispetto all'ancora. A seconda del tipo di imbarcazione e della forza del vento, si possono raggiungere velocità considerevoli prima che la catena si irrigidisca e il movimento si arresti. In questo momento, l'energia cinetica viene trasferita all'ancora e si verificano forze di trazione più elevate. La situazione è simile in caso di mareggiate, dove l'imbracatura deve sopportare carichi aggiuntivi.
Le singole maglie della catena non si allungano, quindi questi picchi di carico possono essere attutiti solo sollevando la catena e riducendo il suo allentamento. Tuttavia, ciò è possibile solo in misura molto limitata in acque poco profonde, poiché il peso della catena non è sufficiente. La combinazione catena-corda è quindi molto vantaggiosa. Le cime di ormeggio possono assorbire una quantità relativamente elevata di energia grazie al loro comportamento di allungamento del 5-15% (vedi test in YACHT 13/2010). Di conseguenza, assorbono bene l'impatto dell'ondeggiamento. Inoltre, può essere contrastato con una vela d'ancora. Nei nostri test pratici, è stato possibile ridurre l'angolo di oscillazione a 6 Beaufort di circa 25 gradi, il che ha attenuato in modo significativo gli scossoni nella catena.
Anche se la stima dell'area effettiva di attacco del vento e il comportamento dinamico comportano incertezze, una cosa è chiaramente confermata dalle considerazioni teoriche e dal calcolo esemplificativo: il fattore fisso del libro di testo non determina la lunghezza ottimale della catena.
Nelle acque locali, la zona dei bassi fondali è probabilmente particolarmente decisiva. Anche in presenza di venti moderati, si dovrebbe utilizzare più di cinque volte la profondità dell'acqua. Ma è interessante anche il comportamento della catena a profondità maggiori. Perché acque più profonde non significano automaticamente che sia necessaria una quantità infinita di catena.
Rischio di acque poco profonde
Quando lo yacht è all'ancora, l'imbracatura deve essere in grado di sopportare carichi notevolmente superiori a quelli calcolati in precedenza. Ciò può aumentare significativamente la lunghezza minima della catena richiesta.
I calcoli effettuati in precedenza per determinare la lunghezza minima della catena necessaria hanno già dimostrato che non solo la profondità dell'acqua, ma anche la pressione del vento gioca un ruolo decisivo e che un semplice multiplo della profondità dell'acqua può essere pericoloso.
Per semplificare i calcoli, ci siamo limitati a una situazione stazionaria, cioè abbiamo preso in considerazione solo le forze generate direttamente dal vento.
Il Dr Mathias Wagner, velista di lungo corso e lettore di YACHT, ha fatto le stesse considerazioni, ma ha anche esaminato le forze causate dal moto ondoso o dalla mareggiata e le loro conseguenze.
Oltre alla pressione statica del vento, si considera anche l'energia cinetica dell'imbarcazione, che deve essere assorbita dall'attrezzatura dell'ancora. L'energia dipende dal dislocamento dell'imbarcazione e dalla sua velocità e può essere determinata con la seguente formula:
Dove "M" è il dislocamento dello yacht e "v" è la velocità raggiunta dall'ondeggiamento. Il carico aggiuntivo sul dispositivo di ancoraggio aumenta quindi con il dislocamento. La velocità dell'oscillazione ha un'influenza ancora maggiore in quanto è al quadrato. Può essere stimata con l'aiuto del log. Se si osserva il display con venti medi, ci si rende conto: Si raggiungono rapidamente alcuni decimi di nodo.
Ignoriamo per un attimo l'effetto smorzante di qualsiasi arresto dell'ancora; la catena deve quindi assorbire l'energia del moto ondoso. Poiché non ha praticamente alcun allungamento, questo può essere fatto solo come energia potenziale sollevando la catena. A condizione che la catena non sollevi il gambo dell'ancora dal terreno, è possibile determinare la lunghezza minima richiesta della catena. La derivazione dettagliata della formula può essere trovata sul sito Sito web dell'autore I dettagli esulano dallo scopo di questo articolo.
Ci limiteremo quindi al risultato per la lunghezza della catena in metri:
Il primo termine della formula descrive l'ancoraggio statico, come già discusso in YACHT 12/2020. Il secondo termine descrive approssimativamente l'effetto dell'ancoraggio dinamico. "Y" è la profondità dell'acqua all'ancora, compreso il bordo libero, "g" è l'accelerazione gravitazionale, "m" è il peso della catena per metro in acqua. "∆E" indica l'energia cinetica dell'imbarcazione, che deve corrispondere alla variazione dell'energia potenziale della catena. Il parametro "a" riassume le influenze del peso della catena, dell'area esposta al vento e della forza del vento.
Acque basse a rischio
Il significato pratico della formula è meglio illustrato da un esempio. Si ipotizza ancora una volta un Hallberg-Rassy 340 con una catena da 8 millimetri. Calcolando la pressione del vento in modo diverso, questa volta l'area di attacco del vento "Aeff" è di 10 metri quadrati.
A una velocità di rotazione di 0,1 nodi, la catena deve assorbire un'energia supplementare di soli 8 joule. Ciò significa che il carico sull'ancora corrisponde a quello di un ancoraggio statico in un ampio intervallo. In acque poco profonde, la componente dinamica diventa riconoscibile. La forza che agisce sull'ancora aumenta notevolmente.
Le conseguenze sulla lunghezza della catena sono visibili nei diagrammi seguenti. Finché l'energia da assorbire è poca, gli effetti dinamici si manifestano solo a profondità d'acqua che non possono essere raggiunte a causa del pescaggio senza scavare nel fango con la chiglia.
Diventa critico quando la catena deve assorbire più energia perché l'imbarcazione viaggia, ad esempio, a un nodo. Come si può vedere nel diagramma seguente, l'ancoraggio dinamico diventa importante in un'ampia gamma di profondità. È difficile ancorare a profondità inferiori a sette metri senza sovraccaricare l'ancora.
Le curve nere indicano il carico massimo sull'ancora. Se, ad esempio, non si prevedono più di 500 decanewton, sono ammesse solo lunghezze di catena inferiori a questa curva. Ciò significa che potrebbe essere necessario spostarsi a profondità maggiori per ridurre il carico. Non sempre la fuga in acque poco profonde in presenza di vento e mareggiate è la strada giusta da percorrere!
Lungo e sottile o corto e spesso?
È interessante confrontare catene diverse. 80 metri di una catena da otto millimetri pesano quanto 35 metri di una versione da dodici millimetri. I diagrammi mostrano la profondità massima possibile per la lunghezza della catena e la forza del vento.
Con 80 metri di catena di poppa, ad esempio, è possibile ancorare a una profondità di undici metri con 45 nodi di vento, mentre con 35 metri di catena da dodici metri è possibile ancorare solo a una profondità massima di cinque metri. Poiché alla profondità dell'acqua va aggiunta la distanza dal rullo di prua, non c'è quasi spazio per le fluttuazioni del livello dell'acqua dovute alle maree.
Nelle zone con grandi profondità d'acqua o forti maree, è meglio utilizzare una catena sottile e lunga. Se si vuole mantenere il cerchio di schwoi piccolo perché le baie sono sovraffollate, ma le maree e le profondità dell'acqua non giocano un ruolo importante, allora una catena più pesante e corta è la scelta migliore.
La necessità di tenere conto degli effetti dinamici dipende dalle condizioni e dalla profondità dell'ancora. Più l'acqua è bassa, prima la catena dell'ancora raggiunge i suoi limiti. Questo sottolinea ancora una volta quanto sia sensato utilizzare una fune con un assorbitore d'urto per alleggerire la catena. L'allungamento molto maggiore dell'imbragatura può assorbire gran parte dell'energia.
