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"Ho riscontrato un aumento dei livelli di umidità nella pala del timone su circa il 70% delle imbarcazioni esaminate", afferma Uwe Gräfer. L'esperto non viene incaricato solo dalle compagnie di assicurazione, ma anche dagli acquirenti di imbarcazioni usate. Sia gli acquirenti che i venditori sono spesso sorpresi dalla diagnosi. "Si tratta di un tipo di danno comune sugli yacht più vecchi", afferma Gräfer. E senza alcun danno o messa a terra.
"Il problema sta nella costruzione delle pale. Di norma, vengono laminati due semigusci. L'asse del timone con i suoi montanti a raggiera viene inserito in un guscio e laminato saldamente. Le parti laterali vengono poi incollate e la pala viene schiumata", spiega il progettista Martin Menzner. Il risultato è un timone relativamente leggero con una buona precisione del profilo, che è anche molto facile da produrre in serie.
Possibili punti deboli di una pala del timone
Tuttavia, il design presenta diversi punti deboli: Uno è l'incollaggio dei due lati. Agli albori della vetroresina, i semigusci erano spesso incollati solo con un tipo di stucco poliestere. Poiché la pala si piega e si torce sempre un po' durante la navigazione, la fragile cucitura adesiva spesso si strappa e l'acqua penetra. Nel peggiore dei casi, i semigusci si separano completamente dall'asse del timone in caso di carichi estremi con tempo forte o dopo un incaglio.
Con una migliore tecnologia di incollaggio o con l'aggiunta di strisce di laminato, i produttori riescono a controllare relativamente bene la giunzione dei semigusci. Al contrario, la transizione verso l'asse del timone è ancora problematica. L'asta del timone è solitamente in acciaio inox o alluminio e non può essere incollata in modo permanente alla vetroresina.
Danno da osmosi
Anche la resina epossidica crea solo un accoppiamento positivo intorno all'albero. A ciò si aggiungono i diversi coefficienti di espansione termica della vetroresina e del metallo. "Prima o poi si formeranno delle crepe in questo punto", afferma Menzner. L'acqua si fa strada attraverso di esse e si diffonde all'interno. A differenza dei materiali d'anima prefabbricati come Divinycell, il materiale non è generalmente a celle chiuse, il che significa che l'acqua può diffondersi in tutto il timone nel corso degli anni fino a quando l'anima è completamente impregnata.
Il contatto costante con l'acqua del laminato di poliestere ha conseguenze di vasta portata, in quanto può portare a danni da osmosi, anche se le pale del timone sono protette dall'esterno da un primer epossidico. La resina di poliestere si scioglie dall'interno. L'aspetto insidioso è che le bolle di osmosi si formano principalmente dietro le quinte. Il problema è riconoscibile dall'esterno solo quando l'umidità è penetrata nel laminato. A quel punto, di solito, la struttura è già gravemente danneggiata.
L'idrolisi influisce anche sul fissaggio dell'asta del timone. Se la resina poliestere si scioglie, l'asse, che spesso è laminato solo su un lato, può allentarsi e muoversi nel timone. La pala viene quindi separata sotto carico.
Gelo nel deposito invernale
Ciò che le forze di governo non possono fare durante la navigazione, a volte lo fa il gelo nel rimessaggio invernale. Non appena l'acqua si congela all'interno, si espande e spacca le metà con forza bruta. Il costruttore di barche Wolfram Heibeck lo sa bene. La sua azienda Spezialbootsbau di Hooksiel è un esperto nella costruzione e ottimizzazione delle pale del timone. "Le vecchie pale sono spesso spaventosamente facili da smontare. Possiamo già immaginare cosa ci aspetta all'interno", dice Heibeck.
Per le nuove costruzioni, cerca di continuare a utilizzare l'asse del timone esistente, ove possibile. Tuttavia, spesso si verificano problemi di corrosione, soprattutto con gli alberi in alluminio. "L'area in cui l'asse entra nella pala è particolarmente colpita. Spesso l'alluminio è talmente bucherellato che è meglio usare un albero completamente nuovo". Secondo l'ingegnere progettista Menzner, il pitting si osserva sempre più spesso anche negli alberi in acciaio inossidabile.
Modelli di danno
Crepe e macchie d'acqua
Il passaggio all'asse del timone è l'area più sollecitata della pala, motivo per cui spesso si verificano danni visibili in questa zona. Ciò si verifica spesso in combinazione con l'ingresso di acqua, che si espande durante il gelo. La formazione di ghiaccio favorisce anche la rottura della giunzione adesiva delle foglie costruite a semiguscio. Nelle fasi iniziali, il danno può essere riconosciuto in inverno da macchie persistenti di umidità nell'antivegetativa. Quale bordo si rompe per primo è una questione di lavorazione. Di solito l'incollaggio è peggiore nella parte anteriore e inferiore.
Problemi di osmosi e adesione
Bolle come queste possono essere causate anche da distacchi nel sistema di verniciatura. L'origine può essere facilmente chiarita con un raschietto. Se il gelcoat è intatto, non ci sono problemi, almeno dall'esterno. I danni da osmosi causati dall'acqua che penetra nel timone sono molto più critici. All'interno, l'idrolisi della resina poliestere rimane inosservata fino a quando non si verificano danni gravi, come l'allentamento dell'asse del timone o crepe massicce. Se si trapana la pala interessata, fuoriesce acqua acida e fortemente odorosa.
Corrosione
Anche i danni da corrosione sull'asse del timone causati dall'ingresso di acqua sono appena visibili dall'esterno. La corrosione interstiziale è particolarmente insidiosa. Si verifica di preferenza nell'area in cui l'asse entra nella pala, proprio dove si verificano carichi elevati. Sebbene il metallo sia ricoperto di resina, l'umidità può penetrare attraverso fessure minuscole e innescare una reazione elettrochimica. Gli alberi in alluminio non trattati sono i più vulnerabili e sono anche suscettibili di corrosione galvanica in combinazione con l'antivegetativa contenente rame. Gli assi del timone anodizzati sono un po' più robusti. Tuttavia, non sono immuni alla corrosione interstiziale. La corrosione galvanica non è un problema per gli alberi in acciaio inossidabile. Tuttavia, non sono immuni alla corrosione interstiziale. L'entità è minore rispetto all'alluminio e dipende molto dalla qualità della lega.
Riparazione o nuova costruzione?
I potenziali problemi sono quindi più che sufficienti, ma cosa fare se la lama del proprio yacht è interessata? Le opzioni tra cui scegliere sono essenzialmente tre: riparare, ricostruire o sostituire con una lama compatibile prodotta in serie.
La soluzione più ovvia è riparare il timone esistente. Sul web si trovano innumerevoli articoli al riguardo. Tuttavia, la riparazione non è così semplice come sembra. Il problema inizia con l'umidità della pala. È praticamente impossibile asciugare un'anima di schiuma satura praticando dei fori, per quanto numerosi siano. Inizialmente, qualche litro può uscire rapidamente dalla lama, ma l'esperienza ha dimostrato che anche alla fine della stagione invernale, l'acqua continua a gocciolare dal foro una volta alla settimana.
Il vuoto e il riscaldamento migliorano la situazione, ma l'umidità rimane ancora nella schiuma. Inoltre, i fori rendono difficile riconoscere fino a che punto il laminato è già stato danneggiato dall'idrolisi.
Il timone deve quindi essere aperto su un'ampia superficie e il materiale d'anima bagnato deve essere rimosso. Il passo successivo consiste nel riconoscere e riparare eventuali danni da osmosi. Anche questo non è facile all'interno del labirinto della pala.
La riparazione della pala del timone richiede molto tempo
Infine, è necessario costruire un nuovo nucleo. Il modo migliore per farlo è utilizzare la schiuma strutturale stampata, come Divinycell. Le cavità rimanenti vengono riempite con la schiuma, che richiede anch'essa un prodotto speciale. Le schiume da costruzione o prodotti simili non sono adatti a questo scopo. Non sono a celle chiuse e si espandono troppo. Di conseguenza, la schiuma indurita non ha la densità necessaria, oppure la pressione è tale da far scoppiare il guscio del timone.
I timoni standard vengono schiumati in stampi di alluminio avvitati a causa dell'enorme pressione. Questo non è possibile a posteriori. I professionisti utilizzano quindi schiuma epossidica. Sebbene il materiale sia relativamente costoso, è resistente all'acqua e, con un rapporto di espansione di circa uno a tre, genera una pressione relativamente bassa con una densità uniforme. Lo svantaggio di questo sistema è che richiede solo pochi minuti di lavorazione; tuttavia, a volte il componente deve essere temperato per molte ore a più di 40 gradi affinché la schiuma si indurisca completamente.
L'anima viene quindi levigata e la pala viene laminata, riempita e nuovamente levigata. In linea di principio, il timone può anche essere prima sigillato e poi riempito di schiuma. In questo modo si risparmia il lavoro di levigatura, ma il dosaggio della schiuma è molto più difficile. Inoltre, è necessario prevedere un numero sufficiente di fori di livellamento, in modo che la schiuma non faccia scoppiare la pala.
Le riparazioni da parte di specialisti possono essere costose
Tutto sommato, un bel po' di lavoro, soprattutto perché non è stato risolto il problema fondamentale della possibile infiltrazione di umidità nell'asse del timone. Di solito, si fresa un incavo nella parte superiore della pala intorno all'albero e si applica un giunto di sigillante. Questa soluzione è ora consigliata da Jefa anche come misura preventiva per le pale nuove.
Naturalmente, tali riparazioni possono anche essere commissionate. "Ogni anno lavoriamo su circa 250 scafi subacquei, e circa la metà di essi necessita di una riparazione della pala del timone", afferma Kirsten Wrede dello specialista in riparazioni Peter Wrede Yachtrefit. Grazie alla tecnologia di sabbiatura e alla camera di ricottura, i professionisti possono rimettere a nuovo la pala in modo efficiente. "Il lavoro varia a seconda dell'effettiva entità del danno, ma in linea di massima si possono prevedere circa 40 ore per uno yacht di dieci metri", afferma l'esperto di refit Florian Brix. Ciò significa che un refit completo costerà circa 4.000 euro.
Questo corrisponde all'incirca al costo di una nuova costruzione personalizzata, come quella offerta dallo specialista del canottaggio Heibeck. I principali argomenti a favore di un prodotto personalizzato sono le possibili ottimizzazioni della forma e del profilo, nonché del materiale utilizzato. "Rispetto a un timone standard, di solito possiamo sempre migliorare le caratteristiche di governo e di navigazione", afferma Heibeck. Oltre alla profilatura, il rapporto d'aspetto della pala gioca un ruolo particolarmente importante.
Ottimizzazione della pala del timone
Lo conferma il progettista Menzner: "Una pala più profonda e allo stesso tempo più stretta è sempre più efficiente". Fornisce maggiore portanza anche con piccole deflessioni del timone e mantiene l'aderenza più a lungo anche in caso di sbandamento, poiché può immergersi ulteriormente senza ventilarsi completamente. Ciò si verifica quando la pala aspira l'aria dal lato del vento, con conseguente stallo e perdita dell'effetto del timone.
L'aumento della galleggiabilità a piccoli angoli del timone rende l'imbarcazione più manovrabile e aiuta l'autopilota a governare.
Con grandi deflessioni del timone, le pale del timone strette tendono a stallare più di quelle più larghe. Tuttavia, questo svantaggio può essere compensato da un profilo leggermente più spesso. Tuttavia, questo aumenta la resistenza del timone. Il trucco sta nel fatto che, poiché la pala stretta genera anche una maggiore portanza, di solito naviga con un angolo d'attacco inferiore, il che a sua volta riduce la resistenza aerodinamica e la rende complessivamente più efficiente. Soprattutto, però, l'escursione limite è maggiore e la barca naviga in modo più controllato quando sbanda pesantemente.
Le pale del timone personalizzate come soluzione ottimale
La sostituzione della sagoma con una pala più profonda e con un profilo adattato è quindi uno standard per Heibeck. Una volta determinata la geometria della nuova pala, il vecchio timone viene smontato in modo da poter utilizzare l'albero. Spesso questo rivela ulteriori danni, che rendono evidente che un nuovo timone è l'unica alternativa sensata. A differenza dei timoni standard, Heibeck utilizza il metodo positivo, ovvero la sagoma della pala viene tagliata dal materiale di base e l'asse del timone viene incollata saldamente su un lato della schiuma. In questo caso viene utilizzato un laminato solido, in modo che il bordo d'uscita possa essere levigato in modo sottile per ottimizzare il flusso. Il secondo lato dell'anima viene quindi applicato con resina epossidica e incollato in una pressa. Dopo l'indurimento, il profilo desiderato viene fresato nell'anima e la lama viene laminata con diversi strati di tessuto in fibra di vetro o carbonio.
È quindi praticamente impossibile che la pala scoppi. Poiché l'asse del timone è completamente rivestito di resina, la penetrazione dell'umidità non rappresenta un problema. Effetto collaterale del design: Le pale del timone in resina epossidica sono solitamente molto più leggere dei modelli standard.
Lame di grande serie come alternativa
La pala del timone costruita su misura è la migliore soluzione tecnica contro i danni dell'acqua e ha il maggior potenziale di ottimizzazione. A volte, tuttavia, è possibile adattare anche pale di grande serie, come quelle di Jefa. Il produttore danese offre circa 30 tipi diversi per yacht di lunghezza compresa tra 22 e 75 piedi e rifornisce, tra gli altri, Hanse, Bavaria e alcuni cantieri navali di piccole serie.
"Dopo la personalizzazione, questo è il secondo modo migliore per ottenere una nuova pala del timone", afferma Menzner. Il timone standard non corrisponderà perfettamente alla vecchia pala, ma di solito non è un problema. "La superficie dovrebbe essere quella giusta, ma si dovrebbe scegliere una pala leggermente più grande con il massimo pescaggio", dice il progettista. Cita come esempio il daysailer sportivo LA28. A seconda dei desideri del cliente, la barca può essere consegnata con una pala standard adattata da Jefa o con una pinna in fibra di carbonio appositamente calcolata e costruita da Heibeck. La differenza è notevole.
Inserendo pezzi di riempimento nello stampo, i danesi possono modificare il pescaggio o l'attacco dello scafo delle pale standard, ad esempio. Questo può essere più economico rispetto alle modifiche apportate in un secondo momento da un costruttore di barche. In termini di prezzo, le pale standard si collocano nella stessa fascia di una ristrutturazione o di una personalizzazione. Tuttavia, si ottiene automaticamente un nuovo asse del timone; i vecchi stock di timoni non possono essere utilizzati nella produzione.
Indipendentemente dalla soluzione scelta, è necessario tenere d'occhio i cuscinetti quando si lavora sulla scatola dello sterzo. Per i sistemi con cuscinetti a strisciamento, è consigliabile passare ai cuscinetti orientabili a rulli autoallineanti, che riducono notevolmente l'attrito. Poiché i cuscinetti consentono all'asse del timone di piegarsi leggermente, il sistema non si inceppa più sotto carichi pesanti e il timone diventa molto più sensibile e scorrevole. Se state già navigando con i cuscinetti a rulli sferici, dovreste cogliere l'occasione per effettuare la manutenzione dei cuscinetti e sostituire quelli usurati.
Come funziona la nuova costruzione del timone
Ottimizzazione
Il comportamento di governo dipende in larga misura dalla forma e dal profilo della pala del timone. Entrambi i parametri possono essere facilmente modificati nella costruzione di un nuovo modello. L'attenzione principale è rivolta al rapporto d'aspetto. Una pala più profonda genera un maggiore effetto timone, lo yacht diventa più agile e naviga più a lungo in modo controllato quando sbanda. Anche lo stallo può essere ritardato con un profilo adattato. Raramente il cambiamento deve essere così estremo come nella foto. Il timone grigio originale generava enormi forze di governo anche con venti leggeri. Con la pala più stretta, la barca non solo naviga in modo più agile, ma può anche essere mantenuta in rotta con due dita.
Esposizione dell'asse del timone
Il vecchio asse del timone viene riutilizzato per una nuova costruzione, come offerto dall'azienda Spezialbootsbau di Heibeck. Quando si smonta la vecchia pala, spesso ci si rende conto di quanto il deterioramento sia già avanzato. Questo timone a mezza pala ha ancora un aspetto sorprendentemente buono. Tuttavia, lungo l'asse è visibile una traccia d'acqua. La schiuma è già scolorita dalla ruggine
Nuova costruzione del nucleo
La metà dell'anima tagliata a misura viene incollata all'albero. Sul bordo posteriore viene applicato un laminato solido. La seconda metà dell'anima viene poi incollata con resina epossidica e il tutto viene pressato insieme. Il profilo viene quindi fresato nella lastra e viene applicato il laminato portante in fibra di vetro o di carbonio. Durante il livellamento, la precisione del profilo viene controllata con l'ausilio di dime.
Riparazione da parte di un professionista
Segare e scavare
Per rimuovere l'umidità dal timone, Peter Wrede Yachtrefit taglia delle finestre nella pala e rimuove la maggior parte possibile del materiale d'anima bagnato. L'interno viene poi sabbiato. In questo modo si rimuovono anche le ultime tracce di schiuma ed eventuali residui di osmosi. Dopo questa pulizia, tutti i danni sono chiaramente visibili e la struttura della pala viene controllata.
Incollaggio e laminazione
La sabbiatura lascia l'albero lucido e, come il laminato, ottimamente irruvidito. Per ripristinare la massima resistenza, le cavità tra il guscio in PRFV e il metallo vengono riempite con adesivo epossidico. Inoltre, l'albero e le razze sono laminati al guscio del timone su un'ampia superficie.
Riempimento e schiumatura
Una volta che tutto si è indurito, il nucleo viene ricostruito. I pezzi di schiuma vengono inseriti nelle grandi cavità e incollati con resina epossidica addensata. I vuoti rimanenti vengono riempiti con schiuma epossidica ad alta resistenza. Grazie all'espansione relativamente bassa del materiale, è facile da dosare.
Bloccare e rinforzare
Dopo aver stuccato la schiuma, le coperture ritagliate del laminato originale vengono reinserite con resina addensata. La pala del timone viene completamente laminata dall'esterno come rinforzo e per evitare crepe nell'incollaggio dei semigusci. Per questo si utilizza resina epossidica
Riempimento e adescamento
Per riportare la lama in forma sono necessari lavori di riempimento e levigatura. L'esatta corrispondenza del profilo con la forma originale dipende dall'attenzione prestata dal costruttore della barca. Se il lavoro è fatto a occhio, questo può avere un effetto sul comportamento del timone. Dopo il riempimento segue il primer epossidico
Come si produce una pala di timone in serie
Laminazione
Il timone è costruito in due metà, come la fusoliera. Jefa produce stampi in negativo fresati in alluminio. La laminazione viene eseguita a mano con resina poliestere. Di solito vengono utilizzati diversi strati di vetro standard con un peso di 300-600 grammi al metro quadro. Il timone rimane nello stampo fino al completamento.
Incollaggio
Una volta che la resina ha fatto presa, i bordi vengono stuccati e l'asse del timone viene incollato in posizione. Ulteriori strisce di laminato fissano i raggi in posizione. Seguono la colla poliestere e la schiuma liquida. Lo stampo deve essere immediatamente chiuso con la seconda metà e avvitato. La schiuma si espande e il timone viene incollato in posizione.
Personalizzare
Jefa offre circa 30 tipi diversi di timone. Inoltre, l'attacco dello scafo e il pescaggio delle pale possono essere modificati con l'aiuto di pezzi di montaggio inseriti nello stampo. Per le imbarcazioni prodotte in serie, i riempimenti sono fresati in alluminio. Grazie alla stampa 3D, tuttavia, la tecnologia può essere utilizzata anche per costruzioni singole o piccole serie. In questo modo si risparmia la regolazione da parte del costruttore di barche
Cuscinetti scorrevoli
Nel caso di timoni con cuscinetti a strisciamento, la presunta pressione del timone è spesso causata dall'inceppamento dei cuscinetti sotto carico. Questo problema non esiste con i cuscinetti orientabili a rulli autoallineanti di Jefa. Funzionano senza problemi anche sotto carichi elevati. Per il retrofit sono necessari un tubo coker, un cuscinetto e dei manicotti di montaggio. La conversione richiede relativamente poco lavoro, ma l'effetto è enorme.
Tipi diffusi di pale del timone
Skeg completo
Un'ogiva rigida, lo skeg, si trova davanti alla pala vera e propria. Riceve un flusso pulito indipendentemente dalla deflessione del timone, per cui il flusso si interrompe solo con angoli di timone relativamente grandi, a condizione che la transizione verso la pala sia idrodinamicamente pulita. Senza pre-bilanciamento, si generano grandi forze di governo.
Mezzo skeg
Un ulteriore sviluppo del timone a skeg. Poiché la parte inferiore della pala si estende davanti all'asse di rotazione, le forze di governo sono minori. In linea di principio, all'estremità inferiore dello skeg si crea uno spazio per equalizzare la pressione tra i lati del profilo, il che riduce l'efficacia del timone, che deve essere più grande.
Indipendente
Conosciuto anche come timone a bilanciere o a vanga. Il design più comune per gli yacht da crociera è oggi il più efficiente dal punto di vista idrodinamico. Circa il 16% della superficie del timone si trova davanti all'asse, il che garantisce basse forze di governo. Se correttamente dimensionato, questo design è robusto almeno quanto un timone a mezza picca.
