Foiling: Speciale foil: cosa c'è da sapere sulla vela con le ali

Li si sente appena e li si vede solo di sfuggita. Sfrecciano con un sibilo silenzioso e lasciano solo una traccia poco visibile sulla superficie dell'acqua con i loro delicati trampoli. Chiunque padroneggi il Moth, il dinghy in fibra di carbonio filigranata, può raggiungere una velocità massima di ben 30 nodi, con una barca minuscola, lunga appena 3,30 metri e dal peso di soli 35 chilogrammi. In nessun'altra classe il foiling ha avuto un impatto così impressionante e duraturo come nell'International Moth. Nel giro di pochi anni, la classe dei monotipi si è quasi completamente trasformata da aliante a foiler. Oggi sono registrate circa 5000 unità in tutto il mondo, molte delle quali sono foiler, comprese tutte le nuove barche.

200 partenti di oltre 20 nazioni si sono iscritti ai Campionati del Mondo sul Lago di Garda nel luglio 2017, e tutti hanno navigato su barche con foil. La regola generale in questa classe è che un velista di 80 kg può decollare con un moderno moth con venti di soli otto nodi. La tavola centrale e il timone sono foil a T con alette montate orizzontalmente. La profondità del profilo è regolabile su entrambi i foil. Il foil del timone viene regolato tramite la rotazione del braccio della barra, mentre il foil principale sulla tavola centrale tramite un sensore di resistenza automatico.

Anche se sembra leggero e senza peso: Il foiling con un moth richiede molto feeling e pratica. Solo chi si esercita diligentemente sarà "pronto al decollo" e non finirà di nuovo in acqua dopo ogni raffica. Il fatto che anche cantieri rinomati come Beneteau vogliano portare i foiler in formato yacht nella produzione di serie apre nuove opportunità per imparare a "volare". Il Figaro 3 ( Cliccare qui per la galleria fotografica del prototipo ) dei francesi potrebbe gettare un ponte tra professionisti e dilettanti, potrebbe essere un pioniere nella costruzione di yacht in serie. Ma mostra anche i limiti della fisica. Finora solo le barche da regata, ridotte all'essenziale sotto ogni aspetto, hanno tratto vantaggio dai foil, come i catamarani ad alte prestazioni, le derive veloci e le barche sportive.

Tuttavia, i foil daranno forma al futuro della vela. Nelle pagine seguenti vi spieghiamo da dove nasce questa tendenza, come funziona il foiling e quali modelli di foil sono accessibili anche ai principianti.

Come le barche hanno imparato a volare

L'entusiasmo per i foil e le barche a vela "volanti" si è diffuso solo ora. Eppure la tecnologia degli aliscafi, che ancora oggi appare strana, se non addirittura stravagante, alla maggior parte dei velisti, ha alle spalle una storia di sviluppo sorprendentemente lunga. Già nel 1861, più di 150 anni fa, l'inglese Thomas William Moy costruì due aliscafi fissi sotto uno sloop, che fece trainare lungo un canale da una squadra di cavalli. Secondo la tradizione, lo scafo viene completamente sollevato dall'acqua.

A questa invenzione rivoluzionaria seguì tutta una serie di veicoli sperimentali motorizzati, spesso a sfondo militare. Nel continente, Enrico Forlani è considerato uno dei pionieri. Il progettista italiano sviluppò il primo aliscafo autonomo nel 1906. Alimentato da un motore, raggiungeva una velocità massima di 38 nodi sul Lago Maggiore. Il veicolo ispirò poi l'inventore statunitense Alexander Graham Bell a costruire il suo "HD-4", che nel 1919 stabilì un nuovo record mondiale che sarebbe rimasto in piedi per oltre un decennio: 61,6 nodi.

Il primo utilizzo noto di aliscafi su barche a vela risale al 1938. Gli americani Robert Gilruth e Bill Carl costruirono un piccolo catamarano lungo 3,65 metri con un grande aliscafo a V su una struttura sott'acqua. L'imbarcazione è in grado di decollare con un vento di soli cinque nodi e raggiunge una velocità di dodici nodi: un'esperienza sensazionale per l'epoca. Gordon Baker fece un ulteriore passo avanti con il "Monitor" sperimentale. Anche la Marina degli Stati Uniti fu coinvolta nello sviluppo del progetto. Il monoscafo aveva dei foil a scaletta attaccati alle fiancate. In seguito, convertito da un armo convenzionale a due vele alari rigide, il "Monitor" stabilì un record di 30,4 nodi per le imbarcazioni a vela, che sembra rispettabile ancora oggi.

Il francese Éric Tabarly svolge un ruolo importante nello sviluppo dei foil per le barche a vela. Nel 1976, convertì uno scafo Tornado in un piccolo trimarano e progettò degli aliscafi per i galleggianti laterali e il timone. Tabarly sperimenta meticolosamente vari foil, profondità di profilo e regolazioni e trasferisce la sua esperienza nella costruzione del primo vero foiler oceanico, il trimarano "Paul Ricard". Nel 1980, Tabarly ha polverizzato il record transatlantico stabilito dalla goletta "Atlantic" nel 1905: il "Paul Ricard" ha impiegato solo dieci giorni e cinque ore per completare il viaggio.

Il suo connazionale Alain Thébault ha svolto un ruolo simile a quello di Tabarly nell'ulteriore sviluppo del trimotore "Hydroptère". Basato sul concetto del "Paul Ricard", il trimarano costruito nel 2005 è stato modificato più volte e la tecnologia è stata ulteriormente perfezionata. Nel 2009 "Hydroptère" ha stabilito due record: 51,36 nodi di media su 500 metri e 50,17 nodi sul miglio nautico. I fanatici della velocità provenienti dalla Francia hanno anche superato per la prima volta la soglia quasi incredibile dei 100 chilometri all'ora. Questo fa di "Hydroptère" la barca a vela più veloce del mondo.

Tuttavia, i record dei francesi non sono durati a lungo. Dopo un decennio di instancabile lavoro di ricerca e sviluppo, nel novembre 2011 l'australiano Paul Larson ha stabilito un nuovo record mondiale con il "Sailrocket 2", tuttora imbattuto. Il dispositivo a vela asimmetrico, progettato esclusivamente per i record di velocità, ha raggiunto la velocità di 65,45 nodi sulla distanza di 500 metri in Namibia; al suo apice, ha addirittura raggiunto i 68,01 nodi. In condizioni ideali, Larson ritiene possibile superare i 70 nodi. Considerando quanto presto e quanto tempestoso si sia rivelato il potenziale dei caccia da record su aliscafi, il trasferimento della tecnologia alla produzione di serie ha richiesto un tempo relativamente lungo. Il pioniere fu la classe International Moth. Dopo la costruzione di alcuni prototipi in Australia alla fine degli anni '90, Fastacraft e successivamente Bladerider offrirono i primi Moth su foil. Inizialmente controversi, hanno dato vita a un vero e proprio boom subito dopo il lancio sul mercato e sono considerati i pionieri dell'attuale tendenza dei foil.

Come funziona il foiling: La battaglia tra portanza e resistenza aerodinamica

L'America's Cup 2017 ha dimostrato che le regate con il 100% di tempo di volo sono da tempo una realtà. I cat possono senza dubbio essere considerati le barche a vela più sviluppate di tutti i tempi. Tuttavia, il trasferimento di tecnologia dai cuppers alla produzione di serie sarà minimo, poiché sono troppo lontani da qualsiasi cosa convenzionale che galleggi e le soluzioni che consentono di gestire le barche sono troppo specializzate.

Mentre le moderne conquiste della vela vengono adottate facilmente nella costruzione di barche, in modo rapido e non di rado privo di senso - si pensi alle chiglie ad ala o ai bordi delle chine - i foil non possono essere adattati altrettanto facilmente.
Persino il progettista Hugh Welbourn, che, in quanto inventore del Dynamic Stability System (DSS), è uno dei più accaniti sostenitori della tecnologia degli hydrofoil, dichiara apertamente i limiti della fattibilità: "Un foil genera un momento raddrizzante maggiore e quindi carichi significativamente più elevati nello scafo e nell'armo", afferma il britannico. Per compensare questa situazione, sarebbe necessario inserire nella barca complessi rinforzi strutturali. Questo e il profilo disegnato nello scafo farebbero perdere molto spazio sottocoperta. Inoltre, i costi sarebbero notevolmente più elevati rispetto a quelli di una barca senza foil. "Anche solo per questo motivo, il suo utilizzo su imbarcazioni normali è molto discutibile".

Enorme prova di forza: Molte forze lavorano insieme in un Open 60 di ultima generazione. Il foil a sottovento e la chiglia orientabile generano entrambi una portanza dinamica (frecce verdi).
A una velocità di 20 nodi, le appendici dello scafo generano insieme fino a sei tonnellate di portanza, pari a circa il 75% del peso totale dello yacht.

Per i moderni monoscafi sono possibili diversi tipi di foil. Le barche con chiglia basculante, come l'Imoca Open 60 del Vendée Globe, necessitano di un foil che non solo produca portanza, ma che impedisca anche la deriva laterale, poiché la chiglia basculante non può svolgere questo compito. Le ali angolate in punta producono sia portanza che guida laterale.

Tuttavia, se la barca ha una chiglia fissa e ben profilata o una tavola centrale aggiuntiva, la deriva è già sufficientemente ridotta. In questo caso è sufficiente un foil DSS dritto. Produce molta portanza e una minore resistenza aerodinamica perché la superficie complessiva è inferiore a quella dei foil a L.

I foil tip-down o chistera, come quelli utilizzati nel nuovo Figaro 3, offrono un compromesso. Come i foil a L, le ali curvate verso il basso e verso l'interno generano portanza verticale e allo stesso tempo una forza contro la deriva. Nel caso del Figaro, la pinna della chiglia fissa può quindi essere molto sottile. Il vantaggio dei foil Chistera: se la barca naviga in posizione verticale con venti leggeri, l'area bagnata sul foil rimane piccola e la resistenza in acqua è minore rispetto a quella dei foil DSS o a L.

I catamarani presenti alla Coppa sono i cosiddetti foil a tre punti. Si "reggono" su tre gambe, per così dire, sull'ala a L o a Z sottovento e sui due foil più piccoli sulle pale del timone. L'ala di bolina è sempre sollevata, non solo perché è vantaggiosa dal punto di vista idrodinamico, ma anche perché è prescritta dal regolamento della Coppa. Entrambi i foil possono essere abbassati solo durante le manovre e per un massimo di 15 secondi. Ciò richiede un lavoro di squadra ben coordinato e un tempismo preciso da parte delle squadre.

Questa modalità di funzionamento non è adatta all'uso quotidiano o alle masse. Per questo motivo i produttori di catamarani e trimarani si stanno orientando verso i foil a quattro punti per una gamma più ampia di acquirenti; con questi, tutte e quattro le appendici dello scafo rimangono costantemente abbassate. Naturalmente, quattro aliscafi producono una maggiore resistenza in acqua rispetto a tre soli, ma la posizione di volo è più stabile e il foiling è più facile da manovrare. Rispetto ai multiscafi, lo sviluppo dei monoscafi con foil è reso più difficile da una componente: lo sbandamento. A differenza dei cat e dei tris, che sono sufficientemente stabili grazie alla loro larghezza, un monoscafo richiede un momento raddrizzante significativamente maggiore per evitare che la barca si capovolga. La zavorra della chiglia, la zavorra d'acqua o il peso dell'equipaggio sul bordo alto contrastano la forza laterale. Pesi che sono praticamente l'ultima cosa di cui si ha bisogno per volare.

L'utilizzo dei foil come leva sottovento fornisce un ulteriore supporto per il momento raddrizzante, ma non neutralizza completamente la forza di gravità. Questo è il motivo per cui i monoscafi più grandi probabilmente non saranno in grado di decollare completamente così rapidamente. Per i monoscafi, almeno per il prossimo futuro: foiling sì, volo no.

Tre piccoli foiler per tutti

I foiler high-tech per un solo uomo sono disponibili a partire da circa 10.000 euro. Abbiamo testato tre foilers per tutti. Ecco i dati tecnici e le impressioni iniziali del test. Il rapporto di prova completo è disponibile qui per il download.

Formula bianca Whisper

• La randa ha una silhouette simile a quella degli alberi rigidi ad ala di Cupper, ma è convenzionalmente realizzata in foil.
• Il fiocco, di soli tre metri quadrati, scorre su una rotaia autovirante. È possibile utilizzare anche un gennaker
• Il cat può essere navigato con imbrago singolo o doppio, ma i principianti possono anche uscire semplicemente a bordo.
• I segmenti anteriori del galleggiante sono a parete sottile e non devono essere calpestati in caso di rovesciamento; si romperebbero.
• La regolazione dell'altezza si trova direttamente dietro le tavole centrali e viene sollevata insieme ad esse. In questo modo è più facile far scivolare il gatto
• Scafi e travi sono laminati come un'unica unità. In questo modo si risparmia peso e si aumenta l'importante rigidità.

Dati tecnici "White Formula Whisper
Lunghezza dello scafo: 5,40 m
Larghezza: 2,30 m
Peso: 110 kg
Randa: 12,6 metri quadrati
Fiocco: 3,0 metri quadrati
Gennaker: 16,0 metri quadrati
Numero di pezzi: 50
Prezzo pronto a navigare: 25 500 €

Waszp

Il boma, preso in prestito dai windsurfisti, facilita il cambio di lato durante le manovre. Il pilota ha più spazio e può infilarsi sotto la balumina.

• L'albero è autoportante, senza sartie. Questo riduce al minimo il rischio di lesioni in caso di caduta a prua.
• Le ali possono essere ripiegate verticalmente sulla terraferma, rendendo l'imbarcazione larga solo un metro.
• Lo scafo è più largo al galleggiamento e ha una maggiore galleggiabilità rispetto al Moth. La navigazione in modalità dislocante è più stabile
• Si naviga senza imbracatura, ma il pilota siede molto in fuori sull'ala e può anche cavalcare fuori.
• Il timone e la tavola centrale possono essere sollevati per lo scivolamento, facilitando l'ingresso in acqua.
• Come nel prototipo, un sensore a prua rileva l'altezza dalla linea di galleggiamento e regola automaticamente l'assetto del T-foil.

Dati tecnici "Waszp"
Lunghezza dello scafo: 3,35 m
Larghezza: 2,25 m
Peso: 48 kg
Randa: 6,9 o 8,2 metri quadrati
Numero di pezzi: circa 360
Prezzo pronto a navigare: 10 350 €

iFly 15

• La randa in due misure con estremità a trampolino corrisponde all'alto livello di sviluppo del catamarano Classe A.
• Gli scafi sono realizzati in sandwich di carbonio. La piattaforma può essere smontata per il trasporto
• Il sistema di controllo dell'altezza corrisponde a quello della Waszp e della Motte, compreso lo scanner a prua.
• Le tavole centrali possono essere sganciate dal sistema di controllo dell'altezza e sono retrattili. Il cat naviga quindi come un non-foiler.
• L'imbarcazione è progettata per un solo imbrago, ma può essere navigata bene anche da due persone con un peso totale dell'equipaggio fino a 140 chilogrammi.
• Il trampolino ha un design a doppio strato con tutte le linee nello spazio intermedio. Genera inoltre galleggiamento

Dati tecnici di "iFly 15"
Lunghezza dello scafo: 3,35 m x 4,63 m
Larghezza: 2,55 m
Peso: 90 kg
Randa: 12,5 o 14,9 metri quadrati
Numero di pezzi: 14
Prezzo pronto a navigare: 26 980 €

Futuro o spirito del tempo? Cosa c'è a favore e contro la costruzione di foiler in serie

Pro:

• Sensazione: Difficilmente qualcosa ha un effetto più sorprendente. Quando un'imbarcazione non solca o scivola più nell'acqua, ma vola letteralmente sulle onde come se fosse sollevata da una mano fantasma, si sperimenta la navigazione in un modo nuovo e si è senza dubbio uno dei pionieri.
• Velocità: Nella maggior parte dei casi, l'uso dei foil si accompagna a un significativo aumento delle prestazioni, soprattutto nei catamarani sportivi e nelle derive, che possono raggiungere livelli inimmaginabili.
• Innovazione: Chiunque sia interessato alla tecnologia e alla fisica troverà molti stimoli intellettuali sulle nuove barche e un dialogo vivace con i compagni di classe. I foilers sono solitamente dei tinker, sempre alla ricerca di miglioramenti.
• Stabilità: Nelle imbarcazioni monoscafo, i foil DSS possono contribuire a stabilizzare l'imbarcazione in condizioni di mare mosso grazie alla loro galleggiabilità sottovento. Tuttavia, questo non vale per tutti i modelli.

Contra:

• Complessità: I foil producono enormi forze di galleggiamento. Per realizzarle in modo efficiente, lo scafo, la coperta e persino l'attrezzatura devono essere rinforzati in modo massiccio. Questo aumenta lo sforzo di costruzione e il peso.
• Costi:La forma e la costruzione delle ali sono estremamente impegnative. Anche se si apportassero solo poche altre modifiche a una barca, il prezzo sarebbe superiore di almeno il 20%.
• Benefici: Le lamine aumentano lo sforzo operativo. Il loro utilizzo richiede tempo ed esperienza. Inoltre, il loro effetto è solitamente ottimizzato per determinate rotte e finestre di vento. Tuttavia, gli yacht oceanici devono avere prestazioni simili in tutte le condizioni.
• Spazio necessario: Deve essere possibile ritrarre ed estendere gli aliscafi per consentire l'ormeggio in porto. Le guide e i fissaggi sottocoperta sono così estesi che lo spazio utilizzabile sarebbe fortemente limitato proprio nella zona del salone, il che non ha senso per uno yacht da turismo.
• Pericolo di collisione: Il rischio di collisione con un oggetto galleggiante o con un'altra imbarcazione è maggiore quando i foil sono estesi. Anche quando sono retratti, sporgono comunque oltre lo scafo. Questo rende più difficile l'ormeggio quando ci si affianca, ma anche la salita a bordo.

Galleria di immagini: alianti in azione

Quando i foiler emergono dall'acqua, le immagini sono spettacolari. Sui cat, di solito basta un movimento sbagliato del timone perché le barche da regata si ributtino in acqua a tutta velocità, il che può mettere in pericolo la vita degli equipaggi dei grandi cat da regata. Abbiamo raccolto in una galleria alcune spettacolari scene di foil.

Download:

Quant 23 con DSS (pdf)

Cannoniera G4 (pdf)

Gipsy Moth IV (pdf)

Arkema-Mini 6.50 (pdf)

Facile da volare (pdf)

Foilers per tutti: Waszp, iFly 15, Whisper (pdf)

TF 10, Foiler-Trimarano (pdf)

Malizia: Open 60 di Boris Herrmann (pdf)