Foil e catamarano: unione perfetta
È una piccola ala immersa interposta tra gli scafi di un catamarano a motore di 10 metri ma vale come 200 cavalli in più, 400 litri di carburante risparmiati oppure 100 miglia di autonomia extra. E non si vede! Magia dell’Hydro Glide Foil System™, sistema di foil montato sui catamarani Aquila.
Difficile da credere, ma ciò che scriviamo nel sommario è esattamente quello che documentiamo in queste pagine, relativamente al catamarano Aquila 36 nella versione dotata del Hydro Glide Foil System: sistema appositamente progettato dalla americana Morrelli & Melvin Design & Engineering per i catamarani Aquila Power Catamarans, un apprezzato brand statunitense con una gamma di catamarani a motore da 28’ a 70’.
Insomma, tutto merito dei foil, quelle ali immerse con cui ormai abbiamo familiarizzato negli anni scorsi, da quando sono apparse sui catamarani volanti della America’s Cup del 2013, gli incredibili AC72 che sfrecciavano a oltre 40 nodi. Foil che poi sono diventati una costante di molte competizioni veliche, dalla Imoca (la classe di barche con cui si corre la Vendee Globe, il giro del mondo in solitario e senza scalo) alla stessa Coppa America, appunto.
Come non ricordare, a proposito, gli avvincenti match race dell’ultima edizione in cui si fronteggiavano quelle strane barche con i trampoli, quei bracci mobili dotati di foil alle estremità, uno dentro l’acqua e l’altro fuori?
Segno inequivocabile che i foil sono il futuro delle competizioni. Ma non solo. Infatti, questi dispositivi si stanno diffondendo un po’ ovunque anche tra le barche da diporto, a vela e a motore, monoscafi o multiscafi che siano. Generalmente, però, si tratta di foil che fanno volare le barche, come gli scafi dell’America’s Cup, oppure come gli aliscafi, con evidenti benefici in termini di velocità e prestazioni in genere ma, anche, con altrettanti evidenti problemi di gestione di un mezzo complesso e, a volte, anche pericoloso.
I foil che NON fanno volare
Esiste, invece, un altro modo di utilizzare i foil. Parliamo sempre di ali immerse che, però, non fanno volare la barca perché il sostentamento idrodinamico che forniscono – la portanza che solleva la barca dall’acqua – è inferiore al suo peso e, quindi, non è sufficiente a farla volare.
In ogni caso, sono ali che producono un vantaggio perché sollevano la barca, anche se non del tutto, riducendo di fatto il suo peso. A patto, ovviamente, che la velocità sia sufficiente a far funzionare l’ala immersa per sviluppare la portanza. E ognuno di noi sa bene che una barca meno pesante va più veloce e consuma di meno. In pratica, questi foil immersi migliorano le performance dell’imbarcazione pur senza farla volare. Certo, i miglioramenti non saranno quelli di una barca volante, ma le complicazioni e gli svantaggi saranno molto minori, se non quasi assenti. Insomma, un ottimo compromesso.
Di questo ne sono convinti Gino Morelli e Pete Melvin che hanno disegnato l’Hydro Glide Foil System dei catamarani Aquila. Parliamo dei i fondatori della Morrelli & Melvin Design & Engineering, un prestigioso team californiano esperto nella progettazione di imbarcazioni ad alte prestazioni, a vela e a motore, in particolare dei multiscafi, un team da sempre coinvolto anche nella progettazione delle barche dell’America’s Cup.
Ne è poi convinto anche Piet Van Oossanen che ha sviluppato Hull Vane, una grande ala posta orizzontalmente sotto la carena, ad estrema poppa, che trasforma parte dell’energia dell’onda di poppa generata in spinta propulsiva, riducendo la resistenza all’avanzamento e migliorando il comfort di bordo.
Un sistema ormai affermato e diffuso su molte navi e yacht semidislocanti. E qui parliamo di un mito dell’idrodinamica navale, quel Piet Van Oossanen che all’inizio degli anni ‘80 “inventò” le alette di Australia II, quelle “winglet keel” poste sulla deriva che cambiarono per sempre la sfida per la Coppa America, perché furono determinanti per la storica vittoria australiana a Newport nel 1983 che mise fine all’imbattibilità statunitense durata 132 anni.
Così come ne sono convinti anche gli inventori e sviluppatori del sistema DSS (Dynamic Stability System) per le barche a vela, Hugh Welbourn e Gordon Kay, il primo affermato progettista inglese di barche a vela da competizione, America’s Cup compresa, il secondo fondatore di Infiniti Yachts, brand di barche a vela appositamente progettate e costruite per il DSS. Stiamo parlando di una semplice ala laterale immersa (foil) che fuoriesce dallo scafo sul lato sottovento e genera così una portanza (una forza verso l’alto) in grado di ridurre lo sbandamento della barca in modo direttamente proporzionale alla sua velocità.
Un sistema, quanto semplice quanto geniale, che permette di migliorare sensibilmente le performance di una barca a vela senza complicare la barca con complesse chiglie basculanti (canting keel) e zavorre mobili (ballast). Un sistema ormai diffuso su tutti i campi di regata del mondo dove le barche che montano il DSS vanno, semplicemente, più veloci delle altre!
Tutto questo per dire che la strada dei foil e delle barche che NON volano è una strada molto promettente che permette di migliorare sensibilmente le performance dell’imbarcazione senza complicarla più di tanto e, soprattutto, senza renderla potenzialmente pericolosa. E le soluzioni per fare ciò possono essere, come abbiamo visto, molte. Alcune già sviluppate, altre ancora tutte da inventare.
Hydro Glide Foil System™
Torniamo ora al nostro Aquila 36 che, con la versione più grande Aquila 44, è un catamarano che può essere dotato di foil.
L’idea di Gino Morelli e Pete Melvin è stata quella di sfruttare la particolare morfologia del catamarano per progettare un sistema di foil che rimanesse quasi tutto all’interno della sagoma della carena, che non sporgesse come invece avviene con un classico aliscafo.
Questo sistema, l’Hydro Glide Foil System, è costituito da un foil principale a forma di V, posizionato leggermente a poppa rispetto al centro barca e collegato ai due scafi e alla parte superiore del tunnel. In velocità, ci spiega Pete Melvin, quest’ala fornisce una portanza che può arrivare al 40 per cento del peso della barca a velocità di crociera, portanza che solleva lo scafo che esce (parzialmente) dall’acqua portando con sé un sensibile miglioramento delle prestazioni e una diminuzione del consumo di carburante.
Completano il sistema una coppia di piccole pinne sub-orizzontali posizionate a poppa, sul lato interno dei due scafi, che hanno la funzione di stabilizzare la barca anzitutto rispetto al cosiddetto porpoising, quel fenomeno che si può innescare in particolare alle alte velocità e che consiste in oscillazioni cicliche longitudinali. Non a caso, spesso, per indicare questo fenomeno, si dice che la barca “galoppa” o “delfina”, cioè imita il ben noto modo di nuotare dei delfini.
Rispetto agli altri sistemi, continua Pete Melvin, l’Hydro Glide Foil System ha una serie di vantaggi dovuti alla forma a V del foil principale, composto quindi da due foil inclinati specularmente, che consente una migliore capacità di adattamento alle variazioni di pressione e velocità conferendo una maggiore stabilità complessiva.
In pratica, se la portanza è poca la barca scende di quota e, gradualmente, aumenta la parte di foil immerso che sviluppa una portanza maggiore, fino a trovare l’equilibrio. Viceversa, quando la portanza è troppa la barca sale di quota e, gradualmente, diminuisce la parte di foil immerso che sviluppa una portanza minore fino a trovare l’equilibrio. Il risultato è un sistema autostabilizzante che non ha bisogno di essere continuamente regolato con flap mobili posti sul bordo di uscita del foil oppure tramite l’angolazione del foil stesso, sistemi che, invece, sono necessari per molte barche al fine di mantenere la barca fuori dall’acqua a una “quota” costante.
Oltre che semplice, il sistema è anche sicuro ed economico: sicuro perché, in caso di urto, i foil si rompono in corrispondenza dei punti di rottura predefiniti e non succede nulla agli scafi; economico perché non ci sono parti mobili che costano e hanno bisogno di manutenzione.
E alla fine, come già detto, migliorano le performance e diminuiscono i consumi. Ma di quanto?
Il prestigioso magazine americano Boating ha eseguito delle prove su l’Aquila 36 comparando la versione senza foil, motorizzata con due Mercury Verado Inline 6 da 400 HP, con quella dotata di l’Hydro Glide Foil System, motorizzata con due Mercury Verado V8 da 300 HP. Nonostante la versione con i foil avesse 200 cavalli in meno, le accelerazioni sono risultate maggiori e, soprattutto, la velocità massima è rimasta praticamente la stessa: 38.8 nodi contro i 40 nodi della versione senza foil.
Ma, soprattutto, si è risparmiato: consumo inferiore del 40{2e3577d2bd6aebaa150c85c33fcd353783f1aa6c690283591e00ef60b3336fc8} e autonomia cresciuta del 50{2e3577d2bd6aebaa150c85c33fcd353783f1aa6c690283591e00ef60b3336fc8}. Senza contare il risparmio sul prezzo di acquisto dei motori che, tra l’altro, sono più piccoli e pesano di meno consentendo di ottenere una barca più maneggevole e con una portata maggiore.
Miglioramenti analoghi, che riportiamo su queste pagine, ci sono stati riferiti anche dal presidente di Aquila, Lex Raas.
Insomma, questa dei foil che non fanno volare è una strada decisamente promettente per migliorare le performance. Tutto sta a trovare la giusta soluzione. Aquila l’ha trovata con il catamarano, qualcun altro ci ha provato con soluzioni ibride come quella studiata da Hysucat, cantiere Sudafricano che ha sviluppato una carena ibrida sulla base del brevetto del Prof. K.G. Hoppe della Stellenbosch University. Parliamo dell’Hydrofoil Supported Catamaran, il cui acronimo è appunto Hysucat, all’apparenza un monoscafo dotato, però, di due tunnel di carena che lo trasformano in un catamarano e rendono possibile l’inserimento di un grande foil. Ma questa è un’altra storia.
I catamarani Aquila anche in Italia
Da quasi un anno i catamarani a motore prodotti da Aquila Power Catamarans sono presenti anche in Italia grazie all’iniziativa di FC-Yacht, azienda del gruppo Free Charter di Cagliari specializzata nel charter nautico che ne cura la commercializzazione e l’assistenza nel nostro Paese. Si tratta di una gamma di barche dai 28’ ai 70’ molto innovative che FC-Yacht ha scelto si rappresentare intuendone la novità e le tante potenzialità anche per il mercato Mediterraneo. A riguardo, abbiamo rivolto qualche domanda a Carlo Orione, amministratore delegato di FC-Yacht.
Perché, tra le tante barche esistenti, avete scelto di rappresentare i catamarani Aquila, una tipologia di barca poco diffusa, e un cantiere americano?
Abbiamo scelto Aquila perché è un prodotto nuovo con grandi potenzialità anche per il mercato italiano dove ancora non c’è una cultura e una diffusione del catamarano come in altri Paesi, ad esempio del Nord Europa. Questo ritengo sia dovuto anche al fatto che i cat a motore oggi presenti sul mercato altro non sono che catamarani a vela senza albero, dei catamarani poco orientati sulle esigenze dei diportisti delle barche a motore.
I catamarani Aquila, invece, sono concepiti e studiati per essere dei catamarani a motore. Ad esempio, mentre un catamarano a vela si riconosce subito anche visto di profilo, i cat Aquila hanno una silhouette che ricorda molto quella di un monoscafo a motore.
Avete riscontrato interesse?
Stiamo avendo un feedback decisamente positivo riguardo ai catamarani Aquila che proponiamo. Anche se c’è molta ignoranza e pregiudizio sul catamarano. Anche tra gli addetti ai lavori, tra i quali qualcuno addirittura sostiene che il catamarano sia meno stabile al rollio: ma basta guardare la maggiore larghezza!
Basta guardare per quante persone è immatricolato un catamarano di 10 metri oppure un monoscafo di pari dimensioni: oltre il doppio! E poi c’è il discorso della maggiore efficienza, dei minori consumi, della qualità della navigazione, del comfort, della sicurezza. Sì, anche della sicurezza, perché con due scafi nel malaugurato caso di una falla, uno sarà sempre integro garantendo il galleggiamento della barca.
Resta il discorso dei maggiori costi di ormeggio legati alla larghezza di un multiscafo che, in pratica, paga per due posti barca. O no?
Per i costi di ormeggio va fatto un ragionamento sugli spazi effettivi a disposizione: se pensiamo che su Aquila 36 ho un’abitabilità di un monoscafo da 44 piedi, a conti fatti si risparmia. Poi, se mi paragono a una barca di 13-13.5 metri ho costi inferiori non solo per l’ormeggio, ma anche per i tagliandi che per i motori fuoribordo costano meno della metà, per i consumi inferiori insiti nella configurazione catamarano. Tutto questo con una barca non immatricolata, natante, di 10.96 metri di lunghezza, con due cabine e due bagni totalmente indipendenti, con tanta superficie in più a disposizione rispetto ad un 44, con più comodità.
Siamo arrivati all’Aquila 36, una barca che sta avendo molto successo.
Un successo decretato dai numeri, visto che sono stati superati i 200 esemplari prodotti. Aquila 36 è una barca che piace molto perché rappresenta una nuova idea di imbarcazione, facile, spaziosa, comoda che si adatta a tanti usi. Si può utilizzare come day cruiser ma anche per la crociera. Ad esempio, ha un serbatoio che consente di fare a 23 nodi quasi 300 miglia, un’autonomia impensabile anche per barche ben più grandi. E poi offre spazi paragonabili a quelli di un monoscafo di 42-44 piedi, dunque più lungo di oltre due metri, con la particolarità che i due scafi offrono la possibilità di avere due cabine ciascuna con il suo bagno e accesso indipendente. Inoltre ha i motori fuoribordo che portano con sé una serie di vantaggi non trascurabili rispetto a una propulsione entrobordo, a partire dai consumi minori, costi più bassi, facilità di utilizzo e gestione.
Aquila 36 è anche una barca che può essere dotata dell’Hydro Glide Foil System, il sistema di foil sviluppato appositamente per i catamarani Aquila. Cosa ci può dire a riguardo?
Si tratta di una innovazione che produce vantaggi sia per i consumi sia per le prestazioni. E questo negli USA, il maggiore mercato dei catamarani Aquila, è un dato ormai consolidato visto che, nell’ultimo anno, su tre 36 venduti ben due avevano i foil. Si tratta di un grande alettone a V posto poco avanti alla mezzeria barca ancorato sia al centro, con un montante verticale che si collega in alto tra i due scafi, sia lateralmente ai due scafi. Questo alettone, cioè il foil che solleva la barca, è un elemento strutturale che viene applicato durante la costruzione prevedendo tutti i necessari rinforzi locali. Non può quindi essere applicato successivamente. A poppa, sono poi previste due piccole ali che sporgono circa mezzo metro all’interno dei due scafi che hanno lo scopo di stabilizzare la barca.
Quali sono i vantaggi?
Il sistema produce vantaggi sia per i consumi sia per le prestazioni. Ad esempio, l’Aquila 36 con due motori da 300 HP a 4500 giri/minuto con i foil naviga a 27 nodi; senza a 20 nodi. In pratica la velocità aumenta del 40 {2e3577d2bd6aebaa150c85c33fcd353783f1aa6c690283591e00ef60b3336fc8}. Non solo: con i foil, nonostante 7 nodi di velocità in più, i consumi sono inferiori del 10{2e3577d2bd6aebaa150c85c33fcd353783f1aa6c690283591e00ef60b3336fc8}. Un altro esempio: sempre l’Aquila 36 con due motori da 300 HP a 38 nodi ha un consumo orario di 165 litri mentre la versione con due motori da 400 HP, che costa quasi 30.000 euro in più e sulla quale i foil non sono previsti, sempre a 38 nodi consuma 270 l/h. Il 60{2e3577d2bd6aebaa150c85c33fcd353783f1aa6c690283591e00ef60b3336fc8} in più per fare la stessa velocità! Altro grande vantaggio è il confort di navigazione: il foil immerso risente meno della presenza delle onde e la barca non fa su e giù, ma rimane stabile. Inoltre, in virata la barca non si inclina ma viene tenuta orizzontale dal foil.
Da poco siete dealer esclusivi Aquila Catamaran per l’Italia. Avete già dei clienti interessati a queste barche e, in particolare, ai foil?
Sì, abbiamo diversi clienti interessati ad Aquila, anche con i foil, sia per il 44 sia per il 36. Nonostante sia un extra che ha il suo costo. Va però ricordato che il foil produce sensibili miglioramenti che poi incidono sui costi di gestione. Sono convinto che, in futuro, questo sarà un dispositivo che prenderà sempre più piede.
Siamo arrivati al punto dolente. Quanto costa l’extra dell’Hydro Glide Foil System?
Sul 36, per avere i foil sono necessari esattamente 28.875 euro. Parliamo di circa il 6{2e3577d2bd6aebaa150c85c33fcd353783f1aa6c690283591e00ef60b3336fc8} sul costo della barca, pari a 475.000 euro, con due motori Mercury Verado V8 da 300 HP e molti accessori. A questo proposito, per facilitare l’acquisto, abbiamo introdotto la formula Rent-to-Buy che permette di appagare la voglia di barca senza avere l’impatto dell’investimento iniziale e dei di costi di gestione che sono un freno per molti.
Con questa formula, il potenziale acquirente versa un anticipo pari al solo 20{2e3577d2bd6aebaa150c85c33fcd353783f1aa6c690283591e00ef60b3336fc8} del prezzo d’acquisto e si impegna a pagare un canone mensile che gli dà diritto all’utilizzo della barca per sei settimane l’anno con la possibilità, dopo sette anni, di diventarne l’armatore a tutti gli effetti.
Nei mesi nei quali la barca è disponibile sarà cura di Free Charter, la società di cui FC-Yacht fa parte, noleggiare la barca così da far fronte anche alle spese di ormeggio, manutenzione e assicurazione. In questo modo non solo l’investimento iniziale è drasticamente ridotto, ma l’armatore è sollevato da tutte le spese e i pensieri di gestione e manutenzione pur avendo la disponibilità della sua futura barca.
Hydro Glide Foil System™ raccontato dal papà di Aquila Catamaran
Lex Raas, oggi Presidente di Aquila, dopo aver passato tutta la vita sui catamarani ha partecipato in prima persona allo sviluppo dell’innovativa linea di catamarani Aquila Power. Ecco cosa dice a proposito del catamarano Aquila 36 dotato dell’Hydro Glide Foil System™.
Iniziamo da Aquila 36: che tipo di barca è?
Aquila 36 è una barca davvero fantastica: nonostante sia un catamarano con motori fuoribordo di appena 36 piedi, ha ben due cabine e due bagni e un layout meraviglioso. Inoltre, è una barca molto marina che funziona bene in tutte le condizioni di mare. Quello che dico è confermato dal successo che ha avuto la barca, della quale sono stati costruiti oltre 200 esemplari in pochi anni.
Invece, perché è nato l’Hydro Glide Foil System?
Siamo sempre alla ricerca di sistemi per migliorare l’efficienza delle nostre barche. Per anni sono stato personalmente coinvolto nello sviluppo di foil di vari tipi. I foil, infatti, non sono una novità, esistono da decenni. Il tema vero è che tipo di foil utilizzare, come applicarli su una barca, come usarli. Basta vedere le barche dell’America’s Cup con i loro foil difficili da utilizzare e pericolosi. Con il nostro sistema, in realtà, non sai nemmeno di avere dei foil sotto lo scafo ma, allo stesso tempo, hai grandi vantaggi.
Aquila 36 è stata la prima barca su cui avete introdotto i foil: avete ottenuto ciò che speravate?
Aquila 36 è una barca che funziona molto bene anche senza foil. Sembrava quindi difficile ottenere miglioramenti significativi. Invece, le prestazioni della barca con il nostro Hydro Glide Foil System sono ulteriormente migliorate, anche oltre ogni nostra più rosea previsione. Nonostante il nostro sia un foil fisso che non viene regolato per adattarsi alle varie condizioni di navigazione e velocità. Su Aquila 36 non c’è nulla da regolare ed è proprio questa la cosa che ci differenzia dalle altre barche con i foil che, per essere gestite, hanno bisogno di qualcuno di molto simile a un pilota di aereo. Come una barca dell’America’s Cup.
In concreto quali risultati avete ottenuto? Ci può dare qualche numero?
Già a 15-16 miglia l’ora (13-14 nodi) la barca inizia a beneficiare della portanza sviluppata dal foil e a sollevarsi. Ovviamente, maggiore è la velocità e maggiore è la portanza. A 30-35 miglia l’ora (26-30 nodi) la barca si solleva di circa sei pollici dall’acqua rispetto al galleggiamento da fermo e la scia a poppa quasi scompare, segno inequivocabile di un’alta efficienza idrodinamica. In pratica, la barca è come fosse più leggera perché parte del suo peso è sostenuta dalla portanza sviluppata dal foil. Questo è stato progettato per avere la massima efficienza intorno alle 35-40 miglia orarie (30-35 nodi), ma la barca può raggiungere quasi le 50 miglia orarie (43 nodi). Rispetto alla versione senza foil abbiamo migliorato l’efficienza complessiva tra il 30 e poco più del 40{2e3577d2bd6aebaa150c85c33fcd353783f1aa6c690283591e00ef60b3336fc8} alle diverse velocità.
Un miglioramento enorme su un’imbarcazione.
Già ottenere un miglioramento del 4-5 {2e3577d2bd6aebaa150c85c33fcd353783f1aa6c690283591e00ef60b3336fc8} non è facile. Un miglioramento medio del 35 {2e3577d2bd6aebaa150c85c33fcd353783f1aa6c690283591e00ef60b3336fc8} è fantastico! Parliamo della possibilità di ridurre drasticamente i costi, di risparmiare un pieno di carburante oppure delle possibilità di aumentare di un terzo l’autonomia.
Oltre all’efficienza propulsiva di cui abbiamo appena parlato, l’Hydro Glide Foil System determina anche altri miglioramenti nelle performance della barca?
Il fatto di avere un foil con un diedro (due ali inclinate a forma di V – ndr) e non piatto permette alla barca di smorzare i moti verticali soprattutto quando la carena esce dall’acqua, sulle onde. In questo caso le due ali inclinate a V entreranno in acqua gradualmente, rallentando la ricaduta in acqua. Così i moti di beccheggio e sussulto saranno molto più graduali. Perdiamo un po’ di portanza, ma il comfort di navigazione è notevolmente migliore.
Generalmente i foil sono delle appendici molto grandi che sporgono dalla sagoma di carena determinando due aspetti negativi: il pescaggio della barca aumenta notevolmente e sono fortemente esposti a possibili urti con corpi immersi rappresentando un pericolo per l’incolumità stessa della barca. Tutto ciò è vero anche per il vostro sistema?
L’Hydro Glide Foil System è stato appositamente sviluppato per i nostri catamarani dove il problema della sporgenza dalla sagoma di carena può essere gestito in modo diverso rispetto a un monoscafo. Le ali sono infatti posizionate tra i due scafi rispetto ai quali sono più immerse, ma di poco, e comunque meno dell’elica del fuoribordo a poppa.
Finora abbiamo parlato della due ali inclinate che costituiscono il foil principale posizionato a centro barca. A cosa servono, invece, i due piccoli foil poppieri?
Il loro scopo è quello di stabilizzare la barca. Sono posizionati ciasuno su ogni scafo, sul lato interno, a poppa. Sono fissi anch’essi, non hanno sistemi di regolazione come i flap. Eventuali regolazioni di assetto si possono fare con il trim dei fuoribordo. In ogni caso, una delle cose che abbiamo riscontato con i nostri foil è che la barca in realtà non è così sensibile alla distribuzione del peso come, invece, accade per la maggior parte delle barche con i foil. E questa è una cosa importante perché se a bordo qualcuno cammina avanti e indietro la barca non lo sente e continua a navigare in modo ottimale.<p style=”text-align: center;”></p>
