La costruzione navale del futuro: Gli studenti di Kiel costruiscono uno skiff sostenibile
Max Gasser
· 14.02.2024
I progetti di sostenibilità e di tutela dell'ambiente non sono più una rarità nel mondo della vela, con il conquistatore della Vendée Globe Boris Herrmann che invoca un pensiero più verde. Quasi tutti i velisti sono ormai convinti che l'industria nautica debba diventare più sostenibile. Gli ingegneri e i progettisti del futuro costituiscono la base per questo. Gli studenti di cantieristica dell'Università di Scienze Applicate di Kiel, tra gli altri, si stanno quindi preparando a questo problema e ai compiti che ne derivano. A tal fine, hanno progettato e costruito uno skiff sostenibile per la Coppa internazionale 1001 Vela.
I "Förderacer" di Kiel - in realtà una squadra di pedalatori dell'università - sono venuti a conoscenza della competizione nel 2019 e vogliono festeggiare un debutto di successo sul Lago di Como nel settembre 2024. La competizione di regata si svolge dal 2005 tra squadre universitarie in varie località italiane. Il rigido regolamento prevede che, oltre a determinate dimensioni e a una superficie velica limitata a 33 metri quadrati, per la costruzione si possa utilizzare non meno del 75% di materie prime rinnovabili. Il regolamento viene applicato rigorosamente ed è determinante anche per la competizione in acqua, che si svolge secondo le regole ufficiali delle regate. Per ogni infrazione alle regole, 5 chilogrammi di piombo devono essere fissati a poppa.
Un team interdisciplinare di circa 30 studenti di costruzione navale, ingegneria meccanica, amministrazione aziendale e media sta quindi attualmente lavorando alla messa a punto dell'imbarcazione per i primi test. All'inizio del progetto, quasi cinque anni fa, lo skiff è stato progettato, calcolato e analizzato idrodinamicamente in sei settimane. Poi è iniziata la fase di costruzione, ma la pandemia di coronavirus ha costretto gli studenti a sospendere la costruzione per due anni, motivo per cui è stata ultimata solo ora. Nessuno dei fondatori originari lavora ancora alla SUP. Colmare queste lacune di conoscenza è una delle principali sfide del progetto.
Caratteristiche speciali della fibra di lino: come è avvenuta la costruzione
Dopo aver ripreso il progetto con numerose riorganizzazioni e nuove aggiunte, è stato possibile continuare la costruzione. È stato costruito uno stampo positivo a partire da telai, su cui sono state applicate strisce di legno di balsa, che sono state poi laminate. Il team di Kiel ha utilizzato fibre di lino e resina bio-epoxy. Sebbene il risultato sia un po' più resistente della vetroresina convenzionale, ci sono anche alcuni svantaggi per quanto riguarda la lavorazione. La fibra di lino non solo è più difficile da modellare, per cui i raggi non possono essere posati in modo così stretto, ma anche la lunghezza della fibra è naturalmente limitata a causa della pianta. Questo aspetto deve essere tenuto in considerazione per garantire la resistenza della fusoliera.
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La fibra naturale assorbe anche una maggiore quantità di resina, motivo per cui i "Förderacer" hanno utilizzato il processo di pressatura sotto vuoto. In questo processo, i tappeti di fibra vengono posati e resinati a mano, quindi la resina in eccesso viene rimossa con il vuoto, risparmiando così peso. "Nel frattempo, abbiamo anche provato a lavorare con l'infusione, che consente di risparmiare ancora più resina e peso", spiega il responsabile del progetto Justin Bednarek. Pronto a navigare, lo skiff sostenibile dovrebbe pesare alla fine 100 chilogrammi, con un contenuto organico attualmente del 77%.
Forma dello scafo, elettronica di misura e altro ancora
La forma dello scafo è fondamentalmente diversa da quella di altri concorrenti precedenti. Per la maggior parte, questi sono stati fortemente orientati verso i 14 piedi, dice Bednarek, 22 anni, che studia costruzione navale e tecnologia marittima. "Hanno quindi un voluminoso castello di prua e sono progettati per i venti leggeri", spiega. Il motivo è che in precedenza l'evento si svolgeva in Sicilia, dove tendenzialmente c'è poco vento al momento della competizione. Quest'anno la situazione dovrebbe essere diversa sul Lago di Como, e gli studenti di Kiel vogliono anche navigare sul loro fiordo di casa, per questo il loro progetto è più adatto alle condizioni generali.
In concreto, l'imbarcazione è caratterizzata, almeno visivamente, da un gambo negativo arrotondato che si erge da una prua piatta. La prua è molto appuntita. Poiché la larghezza massima prescritta di 2,10 metri non viene sfruttata appieno su tutta la lunghezza, il progetto sostenibile utilizza degli stabilizzatori nel pozzetto per spostare il centro di gravità più all'esterno.
Tuttavia, uno dei principali miglioramenti tecnologici è nascosto alla vista. Gli studenti hanno infatti installato estensimetri e altri sensori sottocoperta, accessibili attraverso un portello di ispezione sul ponte di prua, per registrare la flessione e la torsione. Questi sono collegati a un minicomputer ESP32 e possono essere analizzati insieme all'ora del giorno della registrazione e alle condizioni meteorologiche, di vento e di onda che possono così essere determinate. "Questo ci permette di trarre conclusioni sul materiale in condizioni reali e non solo in condizioni di laboratorio idealizzate", spiega Bednarek.
Per la prima volta alla 1001 Vela Cup: anche i "Förderacer" costruiscono i rimorchi con il lino
Nessun altro team universitario ha mai utilizzato questo metodo prima d'ora. Tuttavia, il vantaggio tecnologico è costato al team anche molto tempo di lavoro, poiché gli studenti hanno sviluppato e assemblato l'elettronica di misura in modo completamente indipendente. Il tempo richiesto non deve essere sottovalutato. "Chiunque sia coinvolto nel team qui presente impiegherà certamente più tempo per completare i propri studi. Tuttavia, non lo vedrei come uno svantaggio, ma come un fattore positivo", afferma il capitano della squadra Lucas Hummel, originario di Worms am Rhein. Questo perché gli studenti acquisiscono precocemente importanti conoscenze pratiche per le loro future carriere. "Si impara ad applicare direttamente ciò che si calcola all'esame, a riconoscere le differenze e anche l'interazione tra teoria e pratica", continua il 26enne. E poi c'è la rete: "La cantieristica è un'industria piccola. Tutti conoscono praticamente tutti. E se hai fatto parte di un team del genere, ti conoscono ancora meglio".
Il team di Kiel vuole essere pioniere anche per quanto riguarda la tavola centrale ed è stato il primo a realizzarla in lino. Le appendici sono escluse dal regolamento, per cui i partecipanti utilizzano generalmente la fibra di carbonio. Il team sta adottando un nuovo approccio al sartiame, ma si affida a elementi già collaudati: in coperta c'è un vecchio albero in alluminio composito del 49er, ed è stato adottato anche il fiocco autovirante dello skiff olimpico.
Fasi finali della costruzione e difficoltà
Ora è il momento di applicare le laminazioni finali alla coperta e di dipingere completamente la barca. Le barche devono essere costruite interamente dagli studenti, spiega Hummel: "Siamo tutti ingegneri in erba, a volte tra di noi ci sono alcuni costruttori di barche già formati. Abbiamo imparato il mestiere da soli, con molti tentativi ed errori".
Tra l'altro, la scatola rettangolare di centro barca non è esattamente dritta nella linea della nave a causa di un errore durante la costruzione. Gli apprendisti costruttori navali devono ancora lavorare. Hanno già misurato lo scafo in 3D e stanno producendo un intarsio personalizzato. Ciò consentirà anche di testare diversi profili e di sviluppare ulteriormente una tavola centrale girevole che può essere regolata durante la navigazione.
Per saperne di più sulla sostenibilità:
Ogni fase di costruzione viene registrata in un dettagliato diario di costruzione e ogni laminato posato viene documentato su video. Anche il calcolo del peso viene curato meticolosamente, poiché deve essere presentato alla Vela Cup per verificare il contenuto organico. "Ogni grammo di resina, di lino, di riempitivo e di vernice viene ovviamente registrato: documentiamo tutto, assolutamente tutto", conferma il project manager Justin Bednarek. Tutto questo anche per garantire il miglior trasferimento possibile di conoscenze per le generazioni future.
Costruzione per ricevere le lamine
Questo perché possono prendere il progetto esistente e ottimizzarlo ulteriormente. "Ci sono ancora progetti in gara che sono stati costruiti 20 anni fa", dice il 22enne di Magdeburgo. È convinto che la sua barca possa essere ulteriormente ottimizzata anche dopo la competizione di quest'anno. Tra le altre cose, l'evento prevede una variazione del formato: la 1001 Foil Cup. Come suggerisce il nome, le barche saranno dotate di foil e la superficie velica sarà illimitata. Tuttavia, tutti gli altri regolamenti rimangono invariati, quindi in teoria ogni partecipante alla Vela Cup classica è adatto anche alla Foiler Cup. Dopo l'attuale campagna, il team di Kiel punta a far volare il proprio progetto.
I "Förderacers", che di recente hanno registrato una forte crescita femminile, sono indubbiamente ancora pienamente impegnati a raggiungere i loro obiettivi alla 1001 Vela Cup sul Lago di Como e prevedono di completare la loro barca a maggio. I primi giri di prova sul fiordo avranno luogo poco più tardi, lasciando tutto il tempo necessario per ottimizzare e allenarsi prima della competizione di settembre.
Anche le abilità veliche giocheranno un ruolo importante. L'unico requisito per l'equipaggio di due persone è che entrambi devono essere iscritti alle rispettive università. Il project manager Justin Bednarek, che ha trascorso diversi anni sul 49er, tra gli altri, assumerà il ruolo di prodiere, mentre al timone si vuole sfruttare il vantaggio della posizione. "A Kiel è relativamente facile, perché qui c'è il centro di addestramento olimpico e alcuni velisti di qui studiano all'università. L'obiettivo è ora quello di ispirare un timoniere di 49er, allenarsi con lui e infine partecipare alla regata", rivela.
Altre università tedesche al via della Vela Cup
Gli studenti della capitale dello Schleswig-Holstein dovranno mettersi alla prova sul campo di regata contro gli equipaggi di altre 13 università. Con la TH Ostwestfalen Lippe, la FH Karlsruhe, la TU Munich e la FH Münster, gareggeranno altre quattro squadre tedesche.
Inoltre, viene assegnato un premio per l'innovazione per tutti i tipi di progetti e sviluppi. Bednarek, che ha completato gli esami di maturità per studiare costruzione navale, è determinato: "Vogliamo assolutamente candidarci anche per questo e speriamo di fare molto bene!".
