Termometro e trasto
Ho fatto qualche calcoletto per vedere in che modo varia lo svergolamento a seconda delle condizioni dell'aria. Gli esempi numerici sono stati fatti per una barca come la mia (dimensioni piano velico e polari).
Il profilo del gradiente verticale del vento -l'aumento di velocità del vento all'aumentare della distanza dalla superficie del mare- ha un andamento (in buona approssimazione) logaritmico, dove una variabile relativamente importante è il grado di stabilità o instabilità dell'aria.Se l'aria è stabile, i movimenti verticali dell'aria saranno relativamente ridotti, quindi gli strati a contatto con l'acqua saranno relativamente più frenati rispetto a quelli a quote più elevate. La velocità del vento aumenta in modo più marcato all'aumentare dell'altezza sull'acqua.Se l'aria è instabile, la maggior turbolenza consentirà una trasmissione più facile dell'energia fra i vari strati orizzontali, e quindi la variazione di velocità con l'altezza sarà inferiore.(Vi è un terzo caso, quando la velocità del vento è dell'ordine di qualche nodo e quindi il flusso del vento è addirittura laminare, quindi con un gradiente ancora più forte, qualcosa in un prossimo foglietto).
Come si fa a sapere in che tipo di aria ci si trova ? Un metodo rozzo, ma in pratica il più accessibile è quello di misurare la temperatura dell'acqua e quella del mare. Un termometro in acqua e uno in aria.Se il mare è più freddo dell'aria è molto probabile che ci si trovi in condizioni di stabilità, se il mare è più caldo è viceversa probabile che ci si trovi in condizioni di instabilità.Graficamente, i due profili tipici sono simili a quelli della figura. La velocità V in testa d'albero a 20m è la stessa.Cosa succede su una vela ?Immaginiamo di tagliarla in tre fette orizzontali. A parità di vento misurato dall'anemometro in testa d'albero, in un'aria instabile la vela sarà globalmente interessata da un vento con maggiore velocità quindi produrrà una forza maggiore.Di quanto ? Con 10 nodi di reale, l'aria instabile produce il 20% in più di forza (!).Con 15 nodi di reale l'aria instabile produce il 23% in più.Con 20 nodi, il 25% in più. Da un altro punto di vista, data la forza sviluppata da un'aria instabile a 20 nodi, perché un'aria stabile produca la stessa forza ci devono essere 3/4 nodi di più; bella differenza.
PS Questo è l'effetto che talvolta viene grossolanamente attribuito alla "densità" dell'aria: siccome un'aria instabile è generalmente più fresca, l'aria ha si' un po' più di densità rispetto all'aria stabile ma in paragone all'effetto del diverso gradiente verticale l'effetto della densità è molto inferiore (si resta generalmente attorno a qualche punto percentuale).
Secondo effetto, lo svergolamento.Il gradiente verticale è la giustificazione principale della necessità di svergolamento.Di quanto si deve svergolare ?Scelte tre velocità di vento reale misurate dall'anemometro in testa d'albero (10, 15 e 20 nodi), presi i due profili di gradiente stabile e instabile, presa dalle polari una velocità della barca "potabile", presi tre angoli di vento reale di 45°, 90° e 135°, ho calcolato l'angolo del vento apparente in testa d'albero (sotto APP°), poi quello a vari livelli di altezza sull'acqua. Ho fatto poi la differenza dell'angolo di vento apparente nel terzo superiore della vela rispetto all'angolo del vento apparente all'altezza del boma --> idea di svergolamento necessario per mantenere uno stesso angolo di incidenza della vela col vento alle varie altezze. I risultati nella tabellina.
Prima osservazione, naturale, con aria stabile bisogna svergolare di più rispetto all'aria instabile.Seconda: all'aumentare dell'angolo del vento reale (tabella in orizzontale), deve aumentare anche lo svergolamento, spesso in misura sensibile: fra la bolina e il lasco con vento di 10 nodi lo svergolamento è praticamente 5 volte tanto.Terza, all'aumentare della velocità del vento (tabella in verticale), lo svergolamento puo' rimanere quasi costante in bolina, mentre per esempio al lasco deve essere ridotto parecchio (ultima colonna letta in verticale)Quarta: dato l'angolo del vento apparente misurato in testa d'albero, chi è in coperta lo sentirà venire più a pruavia, normale, pero' con un reale a 135° e 10 nodi di vento in aria stabile l'apparente in coperta viene di quasi 30° più a pruavia. Impressione personale: si parla tanto di svergolamento ma in bolina vengono fuori angoli teorici molto piccoli, circa 1.5° in aria instabile (randa chiusissima) e un miserrimo 4° circa per aria stabile. Provato poi a calcolare la variazione di angolo apparente per un rinforzo del vento (senza rotazione), supponendo la sequenza: barca con vento W e velocità barca V, il vento passa a W+5nodi mentre V rimane costante, V diventa W+xTanto per dare un ordine di grandezza per la mia barca, all'arrivo della raffica il vento apparente ruota verso poppa di 4°, dopo che la barca ha accelerato ed è nuovamente in equilibrio l'angolo del vento apparente si riduce di 2°, quindi a metà circa fra prima della raffica e dentro la raffica. Pochino ?Questo discorso è applicabile in un certo numero di situazioni, quando nello strato d'aria spesso 10-20-30m che interessa gli alberi delle barche il vento mostra variazioni essenzialmente di velocità con l'altezza. In situazioni atmosferiche specifiche ci possono essere "incursioni" più o meno prolungate nello strato superficiale di vento normalmente in azione al di sopra dello strato superficiale, che oltre a essere generalmente più forte proviene anche da una direzione diversa rispetto a quella del vento rilevato in barca.
Alla prossima puntata..
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