Timone idraulico per fuoribordo: cos'è e come funziona
Oggi parliamo di sistemi idraulici in barca, indicazione che può essere intesa in modi differenti dai diportisti. C’è chi pensa immediatamente ed esclusivamente all’impianto idraulico della barca, e chi invece pensa ai sistemi idraulici, ovvero a tutti i congegni il cui funzionamento è basato sull’applicazione dei principi dell’idraulica.
Ma quali sono i sistemi idraulici più innovativi? Come si diceva, l’idraulica in barca non si limita all’impianto esistente tra lavello e serbatoio dell’acqua dolce, tra wc e serbatoio delle acque nere. Nelle barche moderne possono esistere diversi sistemi che, anziché presentarsi in veste meccanica, optano per l’applicazione dei principi dell’idraulica.
La domanda qui sorge spontanea: per quale motivo per certe applicazioni, al di sopra di una certa asticella, la meccanica viene sostituita dall’idraulica? La questione è lecita soprattutto perché, lo possiamo sottolineare fin da subito, i sistemi idraulici per il diporto presentano anche alcuni svantaggi. O meglio: alcuni aspetti potenzialmente negativi che non possono essere trascurati.
Si parla per esempio dei costi, a anche e soprattutto degli ingombri, che sono di norma decisamente superiori rispetto a quelli dei “tradizionali” cugini meccanici. Ma torniamo ai vantaggi dei sistemi idraulici per la nautica: il beneficio è quello di poter affrontare in modo più efficace la movimentazione di carichi importanti. Ecco che allora è proprio per la combinazione di fattori legati all’ingombro e alla superfluità che non si trovano tendenzialmente meccanismi idraulici nelle barche (a vela) sotto i 40 piedi circa.
Al di sopra di certe dimensioni, per quello che è attualmente il progresso delle tecnologie per la nautica da diporti, il ricorso all’idraulica diventa via via invece indispensabile: pensiamo per esempio alla barche a vela che superano i 60 piedi, per i quali il sistema idraulico per il wang diventa praticamente obbligatorio.
Tutto si basa sull’esistenza di un fluido incomprimibile, al quale conferire dell’energia da sfruttare in un punto desiderato: in un sistema idraulico ben congegnato, a fronte di uno sforzo minimo (generato per esempio da una piccola pompetta ad azione manuale) è possibile esercitare delle forze grandissime, per azionare meccanismi molto pesanti, impossibili o difficili da attivare con dei dispositivi meccanici.
Per chi ha dei ricordi delle scuole superiori, il principio di partenza è quello di Pascal: nel momento in cui si applica della pressione su del fluido confinato, tale pressione viene trasmessa in modo equo in tutte le direzioni.
Per vedere quali sono i sistemi idraulici più innovativi in barca lo sguardo non può che andare a Luna Rossa. Qui i sistemi idraulici gestiscono diversi componenti essenziali: non solo la movimentazione dei foil, ma anche la gestione dello strallo, dei paterazzi, dei carrelli, nonché il sistema dell’albero rotante. A bordo dei Coppa America Foiling, in generale, i sistemi idraulici raggiungono delle vette di ingegneria inedite e, fino a pochi anni fa, nemmeno immaginabili.
Basti pensare al fatto che a bordo di un AC75 l’olio viene spinto nei tubi a una pressione di gran lunga superiore rispetto a quella impiegata nell’ordinario utilizzo industriale (si parla di 600 bar rispetto ai normali 350 bar). Come spiegato da Massimiliano Carbone (responsabile dell’idraulica di Luna Rossa) a PressMare, sono tre: uno che definisce i movimenti degli arm, uno che definisce il volo, ovvero il flap system, e quello che viene poi applicato alle vele, che è quindi legato alle vele.
Qui la forza impressa dipende dalle gambe dei ciclisti a bordo, che pedalando vanno ad alimentare la pompa idraulica incaricata di mettere in pressione un fluido, olio pressurizzato.
Avendo parlato finora esclusivamente di sistemi idraulici nautici applicati a barche a vela, ci sembra giusto avviare questo breve elenco di esempi dalle barche a motore. Qui infatti è abbastanza comune trovare un sistema di tipo idraulico, o oleodinamico, per la gestione del timone. Facciamo un breve recap sulle timonerie, che possono essere semplicemente meccaniche, gestite da cavi; idrauliche, gestite cioè attraverso la messa in pressione di un fluido; oppure elettroniche, di ultimissima generazione, per ora effettivamente molto rare.
I modelli di timonieria idraulica prevedono di variare la pressione di un fluido al movimento del volante della barca, andando a trasformare per mezzo di una pompa il movimento circolare in spinta lineare, così da spostare gradualmente la direzione dell’elica.
In genere, i sistemi idraulici iniziano a diventare plausibili e quindi persino obbligatori sulle barche a vela a partire dai 40 piedi di lunghezza. Se si dovesse individuare il primo - a livello di priorità - tra i sistemi idraulici da inserire in una barca a vela, quello dovrebbe essere probabilmente il tendipaterazzo. Va però detto che, in linea di massima, laddove lo spazio lo consenta, qualsiasi manovra a gestione meccanica può essere sostituita con una gestione idraulica: si inizia con il tendipaterazzo, si prosegue con il wang, e si finisce a rivoluzionare anche il tesabase.
Ovviamente però le configurazioni dei sistemi idraulici variano di volta in volta, nella consapevolezza che ogni manovra presenta peculiarità diverse. Per non dilungarci eccessivamente - si potrebbero approfondire i sistemi idraulici per gli alberi, per i winch, per i flap, per gli stabilizzatori, e via dicendo - concludiamo questa lunga introduzione ai sistemi idraulici per barca citando infine la loro presenza per azionare le derive mobili.
Di fatto, al giorno d’oggi, la maggior parte di queste appendici è azionata da dei sistemi idraulici, i quali per l’appunto sono preferiti dai cantieri tutte le volte in cui si ha a che fare con forze imponenti. L’unica attenzione, per le barche con derive mobili azionate da sistemi idraulici, sarebbe quella - in generale - di alzare la pinna a barca ferma.
Cos'è il trim e come funziona
Il trim è un pistone idraulico che permette di regolare l’inclinazione del motore fuoribordo o dei piedi poppieri, in caso di motorizzazione entrofuoribordo, rispetto allo specchio di poppa. In questo articolo, scopriremo che cos’è il trim, come funziona e perché è importante regolarlo correttamente.
Abbiamo visto che il trim è un pistone idraulico che ha lo scopo di modificare l’angolo che si crea tra l’asse del motore e lo specchio di poppa: quindi allungando o accorciando il trim è possibile fare delle importanti variazioni all’assetto di navigazione.
Come usare il trim di una barca
L’uso del trim in positivo comporta che la prua si alzi riducendo in questo modo l’attrito con l’acqua. Se invece si abbassa il trim avverrà l’opposto: lo scafo sarà più immerso, la velocità diminuirà, i consumi, di conseguenza, aumenteranno a causa del maggiore attrito, ma avremo più spinta per uscire dall’acqua ed entrare in planata.
Abbiamo visto che il trim completamente abbassato ci consente la spinta necessaria per far uscire la prua e raggiungere la planata e che solo dopo dobbiamo alzare il trim fino ad ottenere l’assetto corretto.
Come regolare il trim in planata
Ti sarà capitato sicuramente mentre navighi a velocità sostenuta di sentire che il tuo sterzo è duro e difficile da manovrare. Un altro indizio che il tuo assetto è sbagliato ti verrà dato osservando la scia della tua barca: quando si creano due spruzzi laterali, come due baffi rialzati, significa che il trim è troppo basso per la navigazione che stai tenendo. Nel caso in cui, al contrario, alziamo troppo il trim potrebbe verificarsi un fenomeno chiamato comunemente cavitazione.
Questo avviene quando l’elica è troppo vicina alla superficie dell’acqua ed esce. Risulterà anche molto rumoroso a causa delle zone di vapore che si formeranno nell’acqua vicino all’elica e che implodendo causeranno dei suoni molto forti.
Fattori da considerare nella regolazione del trim
Uno dei fattori da tenere presente quando si regola il trim è il peso del nostro carico. Se nella nostra barca ci sono più persone o ad esempio abbiamo appena fatto il pieno di carburante sarà necessario aumentare il trim negativo per immergere maggiormente l’elica e migliorare la planata.
L’ultima variabile da prendere in considerazione durante la navigazione per ottimizzare il nostro assetto è lo stato del mare. Se stiamo navigando con mare mosso, è consigliabile aumentare il trim positivo per ridurre l’impatto delle onde sulla prua della barca.
Autopiloti con attuatore lineare
Gli autopiloti con attuatore lineare sono facili da installare e, grazie alle loro dimensioni compatte, si possono posizionare ovunque. In generale, se i comandi su una barca a vela o a motore sono solo meccanici e non idraulici, un attuatore lineare meccanico è la scelta migliore.
Gli attuatori lineari meccanici sono tra i più diffusi sistemi di propulsione per autopiloti su barche a vela: sono infatti silenziosi e caratterizzati da brevi tempi di regolazione del timone. Negli autopiloti elettromeccanici, un motore aziona un'unità di spinta lineare.
Questo tipo di autopilota si utilizza sempre quando il sistema di governo è puramente meccanico. I velisti da regata in particolare apprezzano questo tipo di sistema perché fornisce un feedback migliore e reagisce più rapidamente ai cambiamenti rispetto, ad esempio, a un attuatore idraulico. Lo svantaggio è una potenza notevolmente inferiore.
Al giorno d'oggi, tuttavia, i produttori promettono campi di applicazione fino a 20 t di cilindrata e sul mercato si trovano anche anche autopiloti con attuatori lineari idraulici.
Un autopilota elettromeccanico con attuatore lineare è dotato di un attuatore, un sensore bussola, un computer di rotta e un elemento di controllo. Si innesta meccanicamente nel sistema del timone con un bullone mobile che viene spostato orizzontalmente tramite un motore elettrico.
Lo skipper imposta la rotta della bussola per l'autopilota tramite un'unità di controllo. L'autopilota riconosce la rotta corrente ed effettua autonomamente le correzioni di rotta necessarie. Solitamente, il pilota automatico riceve i dati da un sensore elettronico a bussola e da ulteriori informazioni GPS.
È possibile integrare ulteriori sensori tramite l'interfaccia NMEA2000 come supporto per mantenere la rotta: ad esempio, un autopilota dotato di un sensore del vento è in grado governare la barca a vela autonomamente in base al vento.
I moderni autopiloti con attuatore lineare meccanico sono in grado di fornire una notevole potenza al timone e spesso si installano sulle barche a vela per le loro dimensioni compatte. Secondo i produttori sono adatti per barche con un dislocamento fino a 20 tonnellate.
L'attuatore per autopilota ideale per la tua barca dipende interamente dalla potenza necessaria. I parametri determinanti sono: lunghezza della corsa, cilindrata in t, spinta massima in kg, tensione di esercizio (12 V / 24 V) e coppia massima del timone in Nm.
Questo tipo di attuatore per autopilota si può utilizzare solo se è possibile muovere il timone manualmente. Gli esperti raccomandano inoltre che se in coperta sono già presenti componenti elettronici, come un plotter cartografico o un computer di rotta, è necessario scegliere lo stesso marchio.
Sistemi di controllo del timone
Il sistema di controllo del timone è l'impianto mediante il quale i comandi sono trasmessi dalla plancia alle unità di potenza della macchina del timone. I sistemi di controllo includono trasmettitori, ricevitori, pompe di controllo idrauliche e motori associati, dispositivi di controllo del motore, tubazioni e cavi.
La macchina di governo principale è composta da attuatori del timone (torchi o palmole), le unità di potenza e gli ausiliari nonché i mezzi per applicare la coppia all'asse del timone. La macchina di governo ausiliaria è l'attrezzatura diversa da qualsiasi parte della macchina principale necessaria per governare la nave in caso di avaria della macchina principale.
Le navi devono essere dotate almeno di un sistema di governo principale ed uno ausiliario. Il sistema di governo ausiliario deve entrare in funzione a seguito di avaria del sistema principale. L’avaria di uno dei sistemi non deve compromettere l’altro.
Il sistema di governo è l’insieme delle apparecchiature e (comandi dal ponte, trasmissione alle unità di potenza e la macchina del timone). I componenti idraulici devono essere provati a 1.25 volte la pressione di esercizio.
Durante un maltempo, l'Amoco Cadiz si arenò nei pressi della costa della Bretagna francese il 16 marzo 1978. Il suo intero carico, di circa 300.000 t di crudoil si riversò in mare, inquinando gravemente circa 200 miglia di coste della Bretagna. Il sinistro fu causato dell’avaria al sistema di potenza del timone. In particolare si danneggiò un tubo dell’oleodinamica di potenza. Nonostante successive azioni, il personale di bordo non riuscì a ripristinare il sistema. L'impianto andato in avaria, era conforme alle norme allora vigenti.
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