Il Sistema Idraulico di Luna Rossa: Un'Analisi Approfondita

L’AC75 è un mezzo estremamente complesso sia dal punto di vista ingegneristico che dal punto di vista della conduzione. È una barca di circa 7 tonnellate che con 12 nodi di vento riesce a raggiungere oltre 40 nodi di velocità, senza toccare l’acqua, ma in equilibrio su una lamina di pochi metri quadri. Una magia di ingegneria, ma anche un complesso sistema di idraulico ed elettronico.

I Sistemi Chiave a Bordo

Ci sono 4 sistemi principali che governano il funzionamento di un AC75:

• L’FCS (Foil Cant System) che gestisce il movimento dei foil arm.
• L’Ils (Instrumentation and logging system) che si occupa della gestione dei dati che provengono dalla strumentazione di bordo (bussole, gps, sensori di misurazione).
• Il Cis (Crew Information System) che è l’interfaccia tra la barca e il velista.
• L’Ecc (Electronic Control Circuits) che gestisce il sistema idraulico della barca.

Il Ruolo della Meccatronica

Luna Rossa è figlia della meccatronica ossia la scienza che nasce dall’integrazione tra meccanica, idraulica ed elettronica al fine di progettare, sviluppare e controllare sistemi e processi a elevato grado di automazione e integrazione. Ecco perché esiste all'interno del team un dipartimento di meccatronica che è abbastanza complesso perché ingloba, sotto il suo cappello, diverse importanti aree di sviluppo, tutte fortemente interconnesse e che hanno più di un legame con il mondo automobilistico, sia quello delle corse ma anche quello delle auto di serie.

Vedendo le regate in tivù sembra semplice, ma in realtà si tratta di sistemi molto complessi: basti pensare che a bordo ci sono più di 25 cilindri, circa 80 valvole idrauliche e oltre 200 sensori.

Il Primato Umano

"Contrariamente a quanto molti pensano - prosegue Nobili - oggi come nel 1851 è sempre l’uomo a comandare la macchina, a controllare l’attuazione, a decidere quando e dove vuole andare. In regata non è ammesso, infatti, l’autopilota e questo rende cruciale avere sistemi precisi ed efficaci."

Come sul Muretto dei Box

I sistemi vengono monitorati durante gli allenamenti e in regata sul Salthouse Catalist 45, un catamarano di 13 metri spinto da 1.800 Cv di quattro fuoribordo Mercury 450R: a bordo tecnici e ingegneri ricevono tutti i numeri sui propri computer, come fossero sul muretto ai box di un circuito della Formula 1 automobilistica. Dai numerosi sensori installati a bordo dell'AC 75 arrivano un mare di dati come la temperatura e pressione dell’olio, i carichi di sforzo, le performance.

Nel caso di anomalie nel sistema, i ragazzi dello shore team - anche essi imbarcati - sono pronti ad intervenire tra una regata e l’altra per sistemare il problema. Per non parlare del controllo prima che la barca scenda in acqua: viene fatta un’accurata verifica generale, chiamata Mecca System Check, in tutte le postazioni.

Sempre restando su un paragone automobilistico, vengono controllati tutti i tasti sui display e i controller, e verificato che ogni bottone funzioni, che la valvola si apra in maniera corretta, che la calibrazione del cilindro sia giusta, misurando l’escursione e i valori a fine corsa e a rilascio. "Un lavoro stressante ma fondamentale. Anche quando si ritiene di aver trovato la configurazione perfetta, anche quando si è convinti di aver fatto bene, non bisogna mai fermarsi al risultato ma cercare di migliorarsi sempre di più" spiega Clelia Sessa, 26enne di Belgirate (Verbania) che è la prima donna entrata a far parte del settore tecnico della sfida tricolore.

Cariboni: Un Pilastro dell'Idraulica Nautica

Oggi è considerato il più grande esperto mondiale dell’idraulica e dell’oleodinamica applicata alla vela. Non esiste barca di Coppa America o super custom che non monti un sistema Cariboni. CARIBONI, 40 anni a forgiare sogni dalla materia.

Con il team di Luna Rossa Prada Pirelli a metà anni 90 Cariboni iniziò una sempre più stretta collaborazione, consentendo all’azienda lombarda di entrare nella prestigiosa Coppa America come fornitore di tecnologie avanzate. Si tratta per esempio dei cilindri in titanio per la movimentazione degli speciali, enormi bracci che servono a sollevare la barca in navigazione, facendola letteralmente volare.

Altri componenti in titanio sono utilizzati nella giunzione dei bracci ai cilindri e allo scafo, collegati con il sistema idraulico ed elettronico. In tutti questi anni Cariboni ha continuato a migliorare e sviluppare il proprio sistema oleodinamico inventando anche nuovi componenti, come precisano Marco e Paola Cariboni, i figli del fondatore che lo affiancano ormai attivamente nella conduzione aziendale: «Ormai forniamo pezzi millimetrici al grammo per molte squadre, ci siamo sempre più specializzati in pacchetti progettati ad hoc per ogni singola imbarcazione che intende solcare il mare in giro per il mondo.

A prua la tensione dello strallo viene regolata con un cilindro idraulico, un’idea ‘classica’. Poi ci sono i carrelli del fiocco: in questo caso sono stati studiati cilindri integrati per diminuire al massimo la resistenza dei carichi deviati, in modo tale da avere il minore dispendio di energia possibile per la messa a punto della vela.

Uno dei capolavori di ingegneria di Cariboni si nasconde nel sistema di gestione dell’albero rotante, con una soluzione che consente un risparmio di spazio e peso: «Qui abbiamo inventato un cilindro in titanio in cui l’alimentazione dei pistoni avviene tramite steli fissi, ma la ‘camera’ si muove. In questo modo riusciamo ad avere un sistema con lunghezza inferiore di due terzi rispetto alla soluzione con steli mobili e camera centrale fissa.

Gli oggetti realizzati da Cariboni sono un concentrato di ingegneria, sofisticata tecnica oleodinamica, qualità costruttiva: «Ci siamo strutturati con un ufficio tecnico di progettazione e con una officina attrezzata con frese, torni e macchine per il collaudo finale, diventando una vera industria metalmeccanica al servizio delle più spinte prestazioni sull’acqua!

I Cyclor: Il Cuore Energetico di Luna Rossa

Nella sfida tecnologica e sportiva dell'America's Cup, il team di Luna Rossa ha introdotto una figura chiave che ha rivoluzionato la gestione energetica delle imbarcazioni: i cyclor. Questi atleti, veri e propri professionisti del ciclismo e del canottaggio, utilizzano la potenza delle loro gambe per alimentare i sistemi idraulici a bordo, consentendo una rapida regolazione delle vele e dell'albero.

Il compito dei ciclisti a bordo di Luna Rossa è quindi cruciale per le prestazioni della barca in gara. Circa la metà dei membri dell’equipaggio è infatti composta da veri e propri ciclisti, ma il loro compito non è legato alla navigazione diretta.

La scelta di affidare la generazione di energia alle gambe non è casuale: le gambe, infatti, sono in grado di sviluppare una potenza significativamente maggiore rispetto alle braccia. Utilizzando la forza degli arti inferiori, i cyclor riescono a produrre una quantità di energia necessaria per gestire i complessi sistemi idraulici che regolano vele e albero in tempo reale.

La potenza media sviluppata da un pedalatore durante una regata va dai 350 ai 450 watt, ma tocca punte anche di 700watt. Gli sforzi fisici da sostenere durante una regata sono intensi e devono durare per lunghi periodi.

L'Innovazione dei Foil negli AC75

Dalla primissima edizione - tenutasi nei mari meridionali del Regno Unito e vinta da una barca di nome America, da cui il nome della coppa - la tipologia di imbarcazioni gareggianti è cambiata e evoluta tantissimo nel tempo, fino ad arrivare negli ultimi anni ai monoscafi volanti AC75.

Questi monoscafi sono caratterizzati dalla presenza di due foil - o hydrofoil, in italiano “idroali” - poste sul lato dell'imbarcazione, una per lato, in grado di sollevarsi o immergersi in acqua a seconda delle esigenze, cioè a seconda della posizione dell'imbarcazione e del vento, e a seconda della manovra che si vuole eseguire.

I foil possono essere definiti letteralmente come le ali della barca. Si tratta di appendici mobili a forma di T smussata, composte cioè da un braccio che le collega alla barca e da una struttura ad esso ortogonale. Vengono regolate tramite un sistema idraulico e poste alla giusta inclinazione, si comportano in modo similare alle ali di un aeroplano.

Questo significa che, quando sono immerse in acqua, sfruttano il flusso del fluido in cui sono immerse per sollevare l'imbarcazione, e questo avviene grazie al loro profilo alare: una "goccia" più spessa ad una estremità che grazie alla sua forma, fa sì che sia maggiore il flusso di acqua inferiore rispetto a quello superiore, generando così una differenza di pressione che spinge verso l'alto.

Questa specifica forza è detta portanza. La presenza di queste due ali consente all'imbarcazione di non essere dotata di chiglia, cioè la deriva, componente fondamentale per controbilanciare l'inclinazione dovuta alla forza del vento e alla presenza della vela.

Gli AC75 sono poi imponenti ma molto leggeri rispetto ad altre imbarcazioni, caratteristica che rende il lavoro dei foil sufficiente per portare la barca sopra il livello del mare: si tratta di un'imbarcazione di 75 piedi di lunghezza - poco meno di 23 metri - e 16 di larghezza, con un totale di 6,5 tonnellate e 200 metri quadrati.

Inoltre, per migliorare le sue prestazioni con vento leggero, l'equipaggio è stato proprio in questa edizione ridotto da 11 a 8, inoltre i membri dell'equipaggio sono "relegati" in appositi pozzetti, e non si muovono più lungo il ponte come avveniva in precedenza.

L'assetto di queste imbarcazioni permette di raggiungere picchi intorno ai 50 nodi di velocità, cioè circa 93 km/h. Si tratta di velocità estremamente elevate e, dunque, estremamente pericolose.

Dobbiamo immaginare che a tali velocità, se malauguratamente un membro dell'equipaggio dovesse cadere dall'imbarcazione, l'impatto con l'acqua potrebbe essere fatale.

Tabella dei Componenti Chiave del Sistema Idraulico di Luna Rossa

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