TIMONI A VENTO

Accademia Internazionale Adriatica della Vela

2005

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Copyright 2005 Giulio MazzoliniTutti i diritti riservati

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Perch e quando untimone a vento

Oggi esistono due grandi famiglie di piloti automatici, quelli alimen-tati in elettricit e comandati da una bussola elettronica e quelli ali-mentati dal vento e comandati dalla direzione del vento.

I piloti elettrici, detti piloti automatici o autopiloti, hanno il vantag-gio di funzionare anche in assenza di vento, ma consumano elettricite quindi si usano in genere quando si va a motore. Costano meno diquelli a vento e sono poco ingombranti.

Ma se intendete navigare a lungo a vela allora avete bisogno di untimone a vento, altrimenti sarete obbligati a tenere acceso il motore(o il generatore, se lavete) per compensare il consumo di elettricitdellautopilota.

Il timone e vento costa di pi e ingombra molto, ma non avendoparti elettroniche ma solo meccaniche, si guasta raramente.

Infine il timone a vento risponde meglio alle variazioni di rotta.

Evidentemente lautopilota tiene la rotta indipendentemente dalvento, mentre il timone a vento, se il vento cambia, si mette su unanuova rotta, conservando langolo al vento. Nonostante questa limi-tazione, quasi tutte le barche che fanno traversate oceaniche hanno untimone a vento.

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Figura 1: Pilota a bandiera

Il funzionamento di un timone a vento

Il timone a vento pi semplice quello utilizzato dai primi navigatorisolitari che avevano bisogno di non stare perennemente al timone.

La figura 1 illustra il timone a bandiera.Il vento, quando la barca cambia rotta per un motivo qualsiasi

(o quando il vento cambia direzione) preme sulla bandiera e tende ariportarla nella posizione parallela al vento.

Lasta della bandiera collegata tramite una serie di rinvii al tim-one della barca, quindi una deviazione della direzione con la quale ilvento colpisce la bandiera ha leffetto di esercitare una pressione sultimone, che tenta di riportare la barca nella rotta voluta.

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Il limite del sistema a bandiera che una piccola rotazione del ven-to esercita una pressione molto piccola sulla bandiera, di conseguenzala forza che servirebbe a spostare il timone piccola e non riesce amuovere il timone. Solo con deviazioni grandi la pressione diventaimportante, ma oramai la barca gi fuori di rotta di parecchio.

Nella figura indicato il meccanismo della spinta del vento sullabandiera.

Figura 2: La spinta del vento sulla bandiera

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La pala (o banderuola orizzontale)Per ovviare allinconveniente della scarsa forza ottenibile dal sistema abandiera, stato inventato (da Marcel Gianoli per una barca di Tabarly)il sistema ad asse orizzontale (detto a pendolo).

Per capire come funziona e perch esercita pi forza bisogna stu-diare la figura .

Il pendolo una specie di pala che pu ruotare su un asse orizzon-tale, contrariamente alla bandiera che ruota attorno ad un asse verti-cale.

Il vento ruotando esercita una pressione sul pendolo in modo deltutto simile a quanto accade con la bandiera, ma in questo caso sus-sistono due elementi che producono un effetto leva e quindi moltipli-catore dello sforzo trasmesso.

Il primo semplicemente che il centro velico della pala del pen-dolo pi distante dallasse di rotazione e quindi esercita pi sforzo.Il secondo, di gran lunga pi importante, che la spinta del vento siazzera solo quando la pala del pendolo si porta in posizione orizzon-tale. La pale compie quindi una ampia rotazione, quasi di 90 primache la spinta del vento cessi. Un opportuna riduzione trasforma questarotazione ampia in una piccola rotazione del timone, moltiplicando diconseguenza il momento prodotto.

Da quando stato introdotto il pendolo, di timoni a vento a bandieranon se ne vedono pi. Ci risulta che lunico produttore che utilizzila bandiera la Sayes Rig, su un modello con servopendolo (vediavanti).

Il timone ausiliarioEntrambi i sistemi di comando a bandiera e a pendolo possono co-mandare il timone tramite appositi rinvi, oppure comandare un timoneausiliario, vedi figura .

Il vantaggio di comandare un timone ausiliario molteplice. In-tanto avete un timone di scorta nel caso quello principale si rompa. Il

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Figura 3: Il pendolo

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timone ausiliario deputato a far fare solo piccole correzioni di rottaalla barca, quindi pi piccolo del timone principale e di conseguenzaha bisogno di minore sforzo per essere mosso.

Figura 4: Timone ausiliario

Inoltre il pilota che agisce sul timone principale non solo devemuovere un timone molto pi grande, ma deve vincere gli attriti deirinvi che possono essere molto penalizzanti.

Laspetto negativo che il timone ausiliario un elemento strut-turale aggiunto, quindi il costo e il peso aumentano, installarlo sullabarca pi complesso e talvolta la forma della poppa rende linstal-lazione molto difficile.

Hydrovane produce in Gran Bretagna questo tipo di pilota e lovende con successo in tutto il mondo.

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Il pendolo in acqua (il servopendolo)

Per rinforzare lazione del pendolo a vento si pensato di installare unsecondo pendolo in acqua detto servopendolo, vedi figura .

Mentre i sistemi a bandiera o a pala ricevono dal vento sia lindi-cazione di rotta che la forza necessaria , il servopendolo riceve la forzadallacqua.

In questo sistema il pendolo in aria fa ruotare un pendolo immersoin mare, detto servopendolo. Del tutto similmente a quanto accade nelpendolo in aria, il servopendolo subisce una pressione laterale che lofa ruotare su una asse orizzontale. Ma questa volta la pressione sulpendolo quella esercitata dalla pressione dellacqua, quindi moltopi forte. Si ottiene una enorme moltiplicazione dello sforzo inizialeprodotto dalla pressione del vento sul primo pendolo. Questa forza faruotare il timone principale tramite i rinvi. Il risultato ovvio: piccolevariazioni della direzione del vento producono immediate correzionidecise al timone.

Questo il sistema oggi pi diffuso, molti produttori, (Windpilot,Monitor, Cape Horn, Beaufort, Sailomat, Norvane, Aires, Fleming,Navik....), propongono questo tipo di pilota a vento.

Mustaf

Franco Malingri ha progettato e prodotto un timone a vento storico,Mustaf. Questo pilota aveva il comando con il pendolo tipo Gianolie un timone ausiliario, ma il servopendolo non ruotava direttamente iltimone ma un trimmer collegato al timone (vedi figura ).

Anche in questo caso un piccolo sforzo prodotto dal servopendoloriesce far ruotare il trimmer e che a sua volta provoca la rotazione deltimone.

Per capire il funzionamento del trimmer studiate la figura .Poich il trimmer ruota ma collegato al timone che pu ruotare

a sua volta, si ottiene una rotazione del timone, similmente a quan-

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Figura 5: Il servo pendolo

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to accade negli aerei dove una rotazione degli alettoni provoca unospostamento di tutto laereo.

La Navik ne propone uno basato sullo stesso funzionamento, comepure Auto-Helm/Scanmar e BWS Taurus.

Figura 6: Il trimmer

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Il timone con timone ausiliario e un servopen-doloPoich lappetito vien mangiando, un costruttore di piloti a vento hapensato di progettarne uno con sia il timone ausiliario e il servopendo-lo, sempre per moltiplicare lo sforzo di rotazione sul timone ausiliario,vedi figura .

A parte una maggior complessit costruttiva e di peso (e di costo),il sistema ha tutti i vantaggi di avere un timone ausiliario e i vantaggidati dallutilizzo del servopendolo.

Lunico produttore di questo pilota la Windpilot (Pacific Plus).

Altri sistemiPer dovere di completezza si devono citare altri sistemi, seppur pocoutilizzati. Uno quello in cui il trimmer installato sul timone prin-cipale, un sistema complesso da realizzare in quanto si deve trasfor-mare il timone, ma ha goduto un certa popolarit in quanto usato daMoitessier sulle sue barche.

Laltro basato sul servopendolo che fa ruotare il timone princi-pale tramite un rinvio meccanico solidale sulla pale del timone stesso(Sayes Rig).

Bibliografia Per una discussione completa sui piloti automatici e itimoni a vento vedi

Lautogoverno a vela, di Peter Christian Forthmann, liberamentescaricabile da internet allindirizzo: www.windpilot.de.

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Figura 7: Pilota con servopendolo e timone ausiliario