{"id":394,"date":"2019-01-24T16:33:07","date_gmt":"2019-01-24T16:33:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.placetosurf.com\/it\/?p=394"},"modified":"2020-02-28T17:32:50","modified_gmt":"2020-02-28T17:32:50","slug":"kitesurf-hydrofoil","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/windsurfsardinia.com\/it\/kitesurf-hydrofoil\/","title":{"rendered":"Hydrofoil nel kitesurf"},"content":{"rendered":"

Introduzione all’Hydrofoil (o idrofoil)<\/h3>\n

Il foil \u00e8 una tecnologia che permette a uno scafo (propulso da un motore o da una vela) di emergere<\/strong> totalmente dall\u2019acqua<\/strong>, grazie all\u2019azione idrodinamica di particolari superfici immerse.<\/p>\n

\"Hydrofoil
Come \u00e9 Fatta Una Tavola Hydrofoil<\/figcaption><\/figure>\n

Infatti la pressione dell’acqua sotto le ali<\/strong>, unita alla depressione che si forma sopra le stesse, genera una forza di portanza opposta al peso del mezzo, e permette una grande diminuzione della resistenza<\/strong> all\u2019avanzamento e di conseguenza un aumento dell\u2019efficienza energetica.<\/p>\n

\"Vantaggio
Andamento Della Velocit\u00e0 In Funzione Della Resistenza Per Una Pinna Hydrofoil<\/figcaption><\/figure>\n

La curva in figura mostra qualitativamente la rapida riduzione della resistenza<\/strong> una volta che, raggiunta una certa velocit\u00e0, lo scafo fuoriesce dall\u2019acqua<\/strong>.<\/p>\n

Gli elementi di cui \u00e8 composta la pinna hydrofoil sono:<\/p>\n

    \n
  • Fusoliera<\/strong>: Si estende in lunghezza nel verso del moto. Trasmette la forza di sostentamento allo scafo tramite il piantone, a cui \u00e9 collegata;<\/li>\n
  • Piantone (Mast o Keel)<\/strong>: Trasmette la forza di sostentamento allo scafo, collegandolo alla fusoliera e alla superfici immerse che creano il lift;<\/li>\n<\/ul>\n
    \"\"
    Piantone Per Kitesurf: Visione Frontale<\/figcaption><\/figure>\n
      \n
    • Ala portante e stabilizzatore<\/strong>: Sono le superfici che creano lift. La prima \u00e8 in grado di dare tutta la portanza richiesta per separare lo scafo dalla superficie dall\u2019acqua, la seconda invece bilancia il momento fornito dalla prima, con conseguenti effetti di stabilizzazione.<\/li>\n<\/ul>\n
      \"\"
      Ala Portante In Una Pinna Hydrofoil<\/figcaption><\/figure>\n
      \"\"
      Ala Stabilizzatrice In Una Pinna Hydrofoil<\/figcaption><\/figure>\n

      Storia dell\u2019hydrofoil<\/h3>\n

      Le pinne hydrofoils sono utilizzate in diversi tipi di imbarcazioni da ormai oltre 100 anni.
      \nIl primo a progettare e costruire una pinna hydrofoil fu un italiano di nome Enrico Forlanini, nel 1906<\/strong>. Per il suo idroscafo<\/strong> (progenitore dei moderni aliscafi) Forlanini utilizzava un complesso di 4 gruppi di ali parallele (1 coppia a prua ed una coppia a poppa) di larghezza decrescente, a differenza delle ali hydrofoil singole in uso oggi.<\/p>\n

      \"Storia
      Storia Dell’Hydrofoil<\/figcaption><\/figure>\n

      Il design di Forlanini fu ripreso e migliorato da vari altri inventori nel corso dei decenni successivi (in particolare Alexander Graham Bell e Casey Baldwin), fino a quando intorno agli anni 50\u2019<\/strong> in tutto il mondo si cominci\u00f2 a investire<\/strong> massivamente in imbarcazioni utilizzanti pinne hydrofoil<\/strong>, sia militari, che commerciali o passeggeri. Il boom si raggiunse nei decenni successivi (60\u2019, 70\u2019) ma da allora il loro utilizzo nelle imbarcazioni a motore \u00e9 gradualmente calato<\/strong>, a causa di vari problemi dovuti, non solo ai costi di costruzione e manutenzione , ma anche a questioni di sicurezza ambientale. I materiali per le pinne hydrofoil fino ad allora furono metallici, gli stessi utilizzati per la struttura dell\u2019imbarcazione.
      \nL\u2019utilizzo della pinna hydrofoil nelle discipline velistiche o hobbistiche cominci\u00f2 gi\u00e0 negli anni 60\u2019<\/strong>, ma fu presto abbandonato<\/strong>, a causa dei costi e delle limitazione dovute ai materiali disponibili in quell\u2019epoca<\/strong>. Dagli anni 2000\u2019 per\u00f2 si \u00e8 ripreso a investire in questa tecnologia<\/strong>. Principalmente perch\u00e9 nuovi materiali compositi hanno permesso di produrre appendici leggerissime e resistenti, con una serie di pinne dalle dimensioni studiate per ogni tipo di scafo e di vento. Un larga diffusione mediatica degli hydrofoil<\/strong> nella vela c\u2019\u00e8 stata grazie alla Coppa America<\/strong>, dall\u2019anno 2010. Alcuni settori in cui il foil si \u00e8 sviluppato, per\u00f2, stanno nascendo solo ora e per questi la ricerca ha gi\u00e0 raggiunto un momento di stazionariet\u00e0, in quanto i notevoli rischi del settore non suscitano l\u2019interesse degli investitori.<\/p>\n

      Hydrofoil nel kitesurf<\/h3>\n

      L\u2019applicazione dell\u2019hydrofoil al kitesurf risale agli anni 2000\u2019.
      \nIl design delle moderne tavole hydrofoil per il kitesurf varia in geometria in base al tipo di utilizzo che se ne deve fare. Le categorie principali son:<\/p>\n

        \n
      • principiante;<\/li>\n
      • freestyle;<\/li>\n
      • tavole da gare.<\/li>\n<\/ul>\n
        \"Pinna
        Pinna Hydrofoil: Visione Frontale<\/figcaption><\/figure>\n

        I kitefoil per principianti<\/strong> in genere sono progettati per essere maggiormente stabili a basse velocit\u00e0<\/strong>. Quelli per freestyle<\/strong> invece sono piu\u2019 adatti per effettuare acrobazie e salti e hanno quindi una maggiore manovrabilit\u00e0<\/strong>, oltre ad essere strutturalmente pi\u00f9 resistenti<\/strong>, per resistere agli impatti sull\u2019acqua successivi al salto. I kitefoil da gara<\/strong> sono progettati per raggiungere le maggiori velocit\u00e0<\/strong>\u00a0con la maggiore stabilit\u00e0 possibile, per le diverse condizioni ventose. Per far ci\u00f2, queste ultime hanno un design minimale e sono costruiti in fibra di carbonio<\/strong>, per essere il piu\u2019 leggere e resistenti possibile.
        \nGli hydrofoil per kitesurf (detti anche kitefoil) sono una combinazioni di vari componenti, ognuno con una funzione ben precisa. Sebbene sia facile progettare una pinna singola adatta a una certa condizione, \u00e8 ben pi\u00f9 complicato creare un kitefoil che si adatti al meglio a un ampio range di condizioni ventose,e quindi di velocit\u00e0.<\/p>\n

        \"\"
        Descrizione Delle Varie Parti Di Una Pinna Hydrofoil<\/figcaption><\/figure>\n

        Per spiegar al meglio il funzionamento dei componenti di una pinna hydrofoil, \u00e9 importante inizialmente comprendere i momenti piu\u2019 importanti a cui \u00e9 soggetto una tavola<\/strong>. Questi sono 3: rollio<\/strong> (roll): beccheggio<\/strong> (pitch) e imbardata<\/strong> (yaw). Per la comprensione del funzionamento del kitesurf possiamo considerare solamente i primi 2.<\/p>\n

        \"\"
        Movimenti Tipici Di Una Pinna Hydrofoil<\/figcaption><\/figure>\n

        I kitefoil devono produrre una portanza sufficiente<\/strong> a sollevare fuori dall\u2019acqua e supportare il kitesurfer, e allo stesso tempo produrre un momento di grandezza tale da permettere il bilanciamento. La portanza creata deve essere sufficiente in un ampio range di velocit\u00e0 che va da quella di partenza (velocit\u00e0 di \u201ctake off\u201d) alla massima velocit\u00e0 (\u201ctop speed\u201d).<\/p>\n

        La velocit\u00e0 di \u201ctake off\u201d<\/strong> (letteralmente, velocit\u00e0 di decollo) \u00e8 la velocit\u00e0 a cui la portanza inizia a essere tale da permettere al kitesurfer e alla tavola di separarsi dall\u2019acqua<\/strong>.
        \nAlla diminuzione di resistenza, dovuta al fatto che ora la tavola naviga non piu\u2019 a contatto dell\u2019acqua ma in aria ( la cui densit\u00e0 \u00e8 circa 1000 volte minore di quella dell\u2019acqua), corrisponde un aumento di velicit\u00e0; a questo aumento di velocit\u00e0 corrisponde un aumento di portanza per il main foil<\/strong>, e una variazione di portanza dello stabilizzatore<\/strong>, che puo\u2019 variare a seconda della tipologia utilizzata, come sar\u00e0 discusso qui di seguito. Esistono due diversi sistemi di funzionamento dello stabilizzatore<\/strong>, che puo\u2019 essere a portanza positiva<\/strong> e a portanza negativa<\/strong>.
        \nNel caso dello stabilizzatore a portata positiva, per avere equilibrio il momento della forza Fp (Forza peso del kiter meno forza esercitata dal kite) deve avere un braccio piu\u2019 piccolo rispetto al secondo caso e perci\u00f2 il kiter deve avere una maggiore abilit\u00e0 per stare in equilibrio.
        \nIl bilanciamento del momento si rende evidente nel comportamento di ogni kitesurfer che utilizza i kitefoil, che centra il piede posteriore sul mast e utilizza il piede frontale per applicare una forza che equilibri il momento stabilizzante. In termiti semplificati, la tavola rappresenta una leva su cui il rider applica una forza, mentre bilancia la forza dello stabilizzatore con il suo piede frontale<\/strong>. Per contrastare il momento generato dalle forze portanti e da quelle resistenti.
        \nIl momento stabilizzatore e la necessit\u00e0 del rider di controbilanciarlo portano a un equilibrio piu\u2019 stabile<\/strong>, e l\u2019abilit\u00e0 del rider sta nel mantenerlo in situazioni di venti variabili e durante le manovre come virate o strambate.<\/p>\n

        \"\"
        Caso 1: Stabilizzatore Con Portanza Positiva<\/figcaption><\/figure>\n
        \"\"
        Caso 2: Stabilizzatore Con Portanza Negativa<\/figcaption><\/figure>\n

        Nel caso in cui si abbia uno stabilizzatore a portata negativa<\/strong>, nonostante questo migliori la stabilit\u00e0<\/strong>, diminuisce allo stesso modo il rapporto portanza\/resistenza della pinna e perci\u00f2 ne diminuisce l\u2019efficienza<\/strong>.
        \nIl compito del progettista<\/strong> di kitefoil sta nel creare una geometria tale che permetta al contempo sia di avere una portanza sufficiente<\/strong> in un ampio campo di condizioni ventose, sia di produrre un momento stabilizzante sufficiente a permettere il raggiungimento dell\u2019equilibrio<\/strong>. Quindi in definitiva \u00e8 richiesto di minimizzare il rapporto Portanza \/Resistenza senza compromettere eccessivamente la stabilit\u00e0.
        \nIl design di un kitefoil \u00e8 soggetto a un certo numero di vincoli che vanno considerati in fase di ottimizzazione progettuale. Nel caso in cui si voglia progettare un kitefoil da regata, vanno considerate le regole imposta dall\u2019IKA<\/strong> (International Kitefoil association) che specifica che la lunghezza massima di un kitefoil, (misurata perpendicolarmente alla tavola) non pu\u00f2 superare i 500 mm<\/strong> (i 5 m sono ben lontani dalle misure alle quali ci si \u00e8 spinti allo stato dell’arte attuale, di circa 1.2m). Inoltre, le appendici possono essere massimo una, e il loro scopo deve essere principalmente quello di creare portanza<\/strong>. Non viene imposta alcuna limitazione riguardante i materiali.
        \nAltri vincoli che devono essere considerati nella progettazione di un kitefoil sono quelli strutturali, dato che il kitefoil deve avere una geometria ottimizzata che si deve poter costruire e allo stesso tempo deve essere capace di sopportare gli sforzi a cui \u00e8 sottoposta.<\/p>\n

        Basi Teoriche<\/h3>\n

        Per comprendere il funzionamento degli elementi portanti dell\u2019hydrofoil analizziamo la fisica di un profilo alare.
        \nL\u2019ala portante dell\u2019 hydrofoil crea una forza di portanza, perpendicolare alla direzione del flusso, e una forza di resistenza, con la stessa direzione del flusso.
        \nL\u2019angolo di attacco \u03b1 \u00e9 l\u2019angolo tra la direzione del flusso e la corda del profilo.
        \nLa Portanza prodotta da un profilo \u00e8 direttamente proporzionale all’area della superficie alare (AL) e proporzionale al quadrato della velocit\u00e0 relativa del flusso (v); dipende inoltre dalla densit\u00e0 del fluido (\u03c1) e dal coefficiente di Portanza CL:<\/p>\n

        $$F_L=lift=\\frac{1}{2}\\rho A_mC_Lv^2$$<\/p>\n

        La Resistenza \u00e8 funzione, dalla superficie alare (AR), dalla velocit\u00e0 relativa del flusso (v), del coefficiente di resistenza \ud835\udc36\ud835\udc37 e dalla densit\u00e0 del fluido (\u03c1):<\/p>\n

        $$F_D=drag=\\frac{1}{2}\\rho A_mC_Dv^2$$<\/p>\n

        \"\"
        Grandezze Caratteristiche In Un Profilo Alare<\/figcaption><\/figure>\n

        I coefficiente di portanza CL e di Resistenza CD si possono calcolare analiticamente, numericamente o sperimentalmente e sono funzione della forma del profilo e d\u2019attacco. Tali coefficienti sono adimensionali.<\/p>\n

         <\/p>\n

        $$C_L=\\frac{L}{\\frac{1}{2}\\rho A_mv^2}$$
        \n$$C_D=\\frac{D}{\\frac{1}{2}\\rho A_mv^2}$$<\/p>\n

        \"\"
        Coefficienti Di Portanza E Di Resistenza Al Variare Dell’Angolo Di Attacco<\/figcaption><\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

        Introduzione all’Hydrofoil (o idrofoil) Il foil \u00e8 una tecnologia che permette a uno scafo (propulso da un motore o da una vela) di emergere totalmente dall\u2019acqua, grazie all\u2019azione idrodinamica di particolari superfici immerse. 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