Il Sistema Idraulico di Luna Rossa: Tecnologia e Innovazione al Servizio della Vela
L'America's Cup è da sempre una vetrina di innovazione tecnologica applicata alla nautica. Le imbarcazioni, grazie al lavoro dei team di progettazione, si evolvono di edizione in edizione, sia nell'aspetto che nel funzionamento, con l'obiettivo di raggiungere velocità sempre maggiori. Uno degli elementi chiave per le performance di queste imbarcazioni, come Luna Rossa Prada Pirelli, è il sofisticato sistema idraulico.
Luna Rossa alla Sfida dell'America's Cup
Dopo esser sopravvissuta allo scontro mozzafiato con American Magic, Luna Rossa Prada Pirelli è tornata in acqua per la finale di Louis Vuitton Cup, affrontando INEOS Britannia. In palio c'era la possibilità di sfidare Emirates Team New Zealand nella finalissima di America's Cup. La Louis Vuitton Cup è entrata dunque nel vivo, vietato arrivare impreparati.
Il team di Patrizio Bertelli, patron di Prada e fondatore di Luna Rossa, insegue ancora il primo trionfo in America's Cup, che avrebbe un sapore speciale perché mai una barca tricolore si è imposta nella competizione velica più prestigiosa. Luna Rossa vanta però due partecipazioni al match finale di Coppa (2000, 2021) e il miglior risultato italiano nel torneo grazie alle tre regate vinte nella finalissima contro New Zealand della passata edizione.
Il budget dichiarato che la proprietà di Luna Rossa ha stanziato per l'America's Cup è di 90-95 milioni di euro, a cui vanno aggiunti i 2 milioni di dollari per la quota d’iscrizione. Le spese di Luna Rossa non si discostano poi da quelle degli avversari.
L'Equipaggio di Luna Rossa
Negli AC75 disegnati per la 37esima edizione dell'America's Cup c'è posto solo per 8 membri dell'equipaggio (nel 2021 salivano a bordo 11 persone): 2 timonieri, 2 trimmer e 4 cyclor. Diversamente da quanto accaduto in passato, poi, gli uomini a bordo non hanno libertà di spostarsi lungo il ponte durante le regate. Per motivi anche di sicurezza sono infatti bloccati ciascuno nel proprio pozzetto.
Tra le novità più impattanti e discusse dell'America's Cup 2024 non si possono non menzionare i cyclor. Ogni team dispone di 8-9 cyclor ma solo 4 di questi possono salire a bordo, gli altri sono "riserve". Si posizionano dietro ai timonieri e utilizzando pedali simili a quelli delle biciclette producono l'energia che serve ad alimentare i sistemi idraulici e consentire quindi ai trimmer di regolare l'albero e le vele a seconda delle richieste dei timonieri.
Tra i cyclor è più facile trovare atleti con un passato nel canottaggio. Esclusi Paolo Simion (Luna Rossa) e Ashton Lambie (American Magic) ce ne sono pochi altri ex ciclisti. Perché non è sufficiente che sappiano produrre centinaia di watt pedalando, i cyclor devono anche essere robusti.
I Foil: Le Ali di Luna Rossa
Se vi è capitato di vedere anche solo uno spezzone dei Preliminari o del doppio Round Robin, sicuramente avrete notato che i monoscafi della 37esima edizione hanno le ali. E volano. O meglio, viaggiano fuori dall'acqua e somigliano così ad aerei o astronavi anziché a tradizionali imbarcazioni a vela. E' la magia del foiling, il sistema già sperimentato nell'America's Cup 2021, poi evolutosi in questa campagna.
Cosa sono i foil?
Si tratta di appendici mobili, una per ciascun lato, che collegate a due bracci basculanti (foil arm) dall'apertura massima di quattro metri, formano una T smussata. Sono estremamente pesanti e funzionano per mezzo di un sistema idraulico. Durante una regata possono restare sollevati o possono essere immersi in acqua.
Il principio è lo stesso che consente agli aeroplani di stare in volo. Come le ali di un aereo, infatti, anche i foil sfruttano la portanza, una forza che si genera per via di una differenza di pressione sulle due superfici di un profilo alare che si muove in un fluido. Il flusso d'acqua è più veloce nella sezione superiore del foil, mentre nella parte inferiore si concentra e così si crea la differenza di pressione che spinge il monoscafo verso l'alto.
Seppur molto differenti dalle tradizionali barche a vela, anche gli AC75 dell'America's Cup 2024 necessitano del sostegno del vento per sprigionare tutto il loro potenziale. In zone di maggior pressione gli scafi hanno raggiunto addirittura 44/46 nodi.
L’AC75 è un mezzo estremamente complesso sia dal punto di vista ingegneristico che dal punto di vista della conduzione. E’ una barca di circa 7 tonnellate che naviga 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.
Tre secondi è quanto occorrerà per alzare il braccio del foil dal punto più basso (sotto la carena) al suo punto più alto (completamente fuori dall’acqua).
Il Sistema Idraulico: Cuore Pulsante di Luna Rossa
Scopriamo come funziona e cosa comanda l’idraulica a bordo di Luna Rossa. Gli impianti idraulici dell’AC75, dove l’olio viene spinto a una pressione molto superiore rispetto a quella industriale ordinaria, sono soggetti, infatti, a sollecitazioni enormi. Luna Rossa è un esempio perfetto di meccatronica, una scienza che integra meccanica, idraulica ed elettronica per progettare e controllare sistemi automatizzati.
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.
I Quattro Sistemi Principali dell'AC75
Sono quattro i sistemi principali che governano il funzionamento della barca:
- FCS (Foil Cant System): Gestisce il movimento dei foil arm, fornito dal defender neozelandese.
- ILS (Instrumentation and Logging System): Gestisce i dati provenienti dalla strumentazione di bordo (bussole, GPS, sensori di misurazione).
- CIS (Crew Information System): L’interfaccia tra la barca e il velista.
- ECC (Electronic Control Circuits): Gestisce il sistema idraulico della barca.
L’ ECC e l’ILS possono inviare informazioni ai sailor solo attraverso il Media System, che è in grado di aggiungere un ritardo di un secondo alle informazioni dell’ILS. Questo significa che i dati che provengono dai sensori installati in barca, sono mostrati sui display dei velisti con un secondo di ritardo. I sistemi di bordo e l’automazione della barca è completamente idraulica. All’interno dello scafo è installata un sofisticato sistema di pistoni a cui sono connesse delle cime legate a delle manovre, che possono essere la base randa, così come il jib cunningham.
Ogni giorno di navigazione, prima che la barca esca dalla tenda viene fatta un'accurata revisione del sistema, eseguita dai tecnici, detto “Mecca System Check”. È un controllo molto approfondito delle funzioni in tutte le postazioni.
Il Ruolo di Gianni Cariboni
Giovanni Cariboni, per tutti Gianni, ha fornito componenti e sistemi di impianti idraulici non solo il team di Max Sirena, ma anche a quello di Grant Dalton e pure gli altri due challenge. Una scelta praticamente obbligatoria perché avere a bordo elementi o un sistema sviluppato dalla Cariboni srl è una carta che non può mancare se si punta al massimo.
Serviva un sistema per regolare il jumper (un’asta che controlla la testa e la flessione dell’albero, ndr). Il maggior produttore di sistemi idraulici di allora faceva lavorare i suoi impianti a 350 Bar (lo pneumatico di un’auto viene gonfiato tra 2 e 3 Bar, ndr). Noi siamo riusciti ad arrivare a 650 Bar e a sviluppare particolari cilindri idraulici per la regolazione. Abbiamo cominciato così. La Coppa America è una fonte di know how eccezionale. Una continua ricerca dove le soluzioni hanno una risposta immediata”.
“Con l’AC75 Siamo davvero partiti da un foglio bianco. Qui i foil hanno profili instabili. Cioè è possibile modificare il profilo dell’ala. Come su un aereo. Ha significato costruire componenti e sistemi estremamente raffinati per poter regolare in maniera millimetrica lo spostamento dei cilindri idraulici che comandano i foil.
Dettagli Tecnici dell'Impianto Idraulico
All’interno dello scafo è installato un sofisticato sistema di pistoni a cui sono connesse delle cime legate a delle manovre, che possono essere la base randa, così come il jib cunningham. Il movimento di questi pistoni, che avviene pompando olio nel sistema, permette di cazzare o lascare una vela. L’olio, che scorre in una rete idraulica e che aziona i pistoni all’interno dello scafo, viene pompato dai grinder attraverso 4 pedestal.
Cariboni ha curato la gestione dello strallo di prua e del punto di mura del fiocco di Luna Rossa. La tensione dello strallo viene regolata con un cilindro idraulico. Passiamo alla gestione dei carrelli del fiocco, con rotaie orizzontali. Abbiamo studiato dei carrelli con cilindri integrati per diminuire al massimo la resistenza dei carichi deviati, in modo tale da avere il minor dispendio di energia possibile per la messa a punto della vela”. Uno dei capolavori di ingegneria di Cariboni arriva nel sistema di gestione dell’albero rotante, con una soluzione che consente un risparmio di spazio e peso.
Il sistema dei carrelli su Luna Rossa si basa su due cilindri, uno a dritta e uno a sinistra: mentre lavora quello sopravento, quello sottovento riposa. Non cambia nulla rispetto al classico “carrello” con i paranchi a cui siamo abituati sulle barche da crociera. Semplicemente, è idraulico visti i carichi in gioco”.
Il movimento dei grinder serviva a generare energia per movimentare tutto il sistema idraulico di bordo, ma come funziona nello specifico? Abbiamo deciso di applicare alle colonnine dei grinders delle pompe a nove pistoni radiali che inviano olio a blocchi di elettrovalvole che a loro volta mandano l’olio a un ‘collettore centrale’. Questo funge da distributore agli altri collettori periferici posti nei vari punti della barca interessati dai nostri sistemi idraulici”.
Cariboni comune a tutti i team, “ci siamo occupati della realizzazione dei quattro cilindri in titanio che su ogni barca movimentano il braccio del foil, oltre che della testa dell’arm e la congiunzione allo scafo con cintura e cuscinetti autoallineanti. Abbiamo realizzato infine gli accumulatori di olio, in titanio anch’essi”. L’AC 75 è stata un’esperienza totalmente nuova anche per noi: qui non abbiamo foil con profili stabili (come quelli visti sui catamarani della Coppa del 2017, dove non si poteva regolare la forma ma solo l’angolo in acqua), ma appendici dal profilo modificabile. Questo ha cambiato le carte in tavola perché abbiamo dovuto realizzare componenti complessi per far sì che la regolazione dei cilindri idraulici dei foil potesse essere al millimetro.
Da fuori non si vede, ma a bordo di Luna Rossa e degli AC 75 l’idraulica è tutto: ogni manovra è movimentata da cilindri e pistoni. Pezzi unici made in Italy realizzati da Cariboni.
Il Futuro dell'Oleodinamica nella Vela
In che cosa gli AC 75 cambieranno la vela di tutti i giorni, abbiamo chiesto a Gianni Cariboni: “Sicuramente l’oleodinamica sarà il futuro, perché ti consente di andare in barca con equipaggi sempre più ridotti, anche su barche più piccole. Non raccontiamocela. Se sei al timone e hai la possibilità di regolare la randa e il fiocco premendo un bottone, godi. Ti senti veramente al controllo della tua barca.
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