Rigging: Albero, sartie, crocette e... angoli

18 novembre 2012 - autore

Rigging

Il rigging è quella scienza (forse anche arte) che studia, progetta e realizza le attrezzature (manovre correnti e manovre fisse o dormienti) necessarie ad armare una barca a vela sostenendo l’albero e a farla navigare utilizzando il vento come forza propulsiva.

Questo breve articolo non ha la pretesa di trattare in maniera completa ed esaustiva le problematiche del rigging di una barca a vela, in quanto questa è una materia molto complessa e non certo esauribile in poche righe, tuttavia cercherà di chiarire alcuni concetti di base che, secondo me, un velista dovrebbe sempre avere ben chiari.

Accennerò infatti ad alcuni aspetti molto interessanti sul rigging delle manovre fisse. In altre parole: quali sono e come si valutano le forze applicate a sartie, stralli, albero e scafo della barca.

Si potrebbe pensare che la sicurezza di un armo sia esclusivamente un fatto che dipende dal dimensionamento di sartie e stralli. Molte volte io stesso mi sono trovato ad apprezzare il diametro generoso delle sartie di alcune barche pensando che avrebbero certamente sostenuto l’albero in qualsiasi condizione.

In effetti non è proprio così. O per lo meno non è solo così.

Ma allora come si progettano nella realtà le manovre fisse di una barca a vela? Come si dimensionano i cavi d’acciaio che sosterranno l’albero? E l’albero stesso, a che forze dovrà resistere?

Tutto dipende dalla forma dello scafo, dal suo dislocamento e dalla sua zavorra in chiglia. In altre parole dal Momento Raddrizzante della barca (MR).

Una barca a vela inclinata su un fianco è soggetta ad una coppia di forze che agiscono in verso opposto: una, provocata dalla pressione del vento sulle vele, che tende ad inclinare la barca, mentre l’altra, esercitata dal peso della chiglia (stabilità di peso) e dalla spinta di galleggiamento (stabilità di forma), che invece tende a raddrizzarla.

Il massimo valore del Momento Raddrizzante varia dunque in funzione della forma dello scafo, del peso della zavorra e di quanto questa è collocata in basso (stesso peso ad una maggiore profondità crea un MR maggiore).

Per dimensionare albero, crocette, sartie e stralli si parte proprio da questo valore massimo di MR, stabilito in fase di progetto. Infatti è chiaro che, a barca inclinata, l’albero sarà sottoposto ad una forza laterale massima che dipende direttamente da MR.

Per evitare che l’albero cada, questa forza laterale dovrà essere controbilanciata da una forza uguale e contraria: quella esercitata dalle sartie.

Sembra facile, no? Si direbbe che sia sufficiente installare del sartiame che sopporta un carico di lavoro pari a questa forza.

E invece no!

Forze in gioco - sartie a 15 gradi Facciamo un esempio e supponiamo che la forza laterale (forza sbandante) applicata all’albero sia di 100 kg. Abbiamo detto che, per evitare che l’albero cada, la sartia sopravvento dovrà esercitare una forza uguale e contraria, e cioè 100 kg nella direzione perpendicolare all’albero.

Purtroppo le sartie non sono mai perpendicolari all’albero, ma formano con esso un angolo che solitamente è tra i 12 e i 15 gradi. Scomponendo le forze in gioco con la regola del parallelogramma, si nota che per ottenere i necessari 100 kg di forza diretta perpendicolarmente all’albero sarà necessario sottoporre la sartia ad una forza in trazione molto maggiore, e che tra l’altro questa forza aumenta al diminuire dell’angolo che la sartia forma con l’albero.

Nei due diagrammi di forze rappresentati nelle figure qui a fianco si nota chiaramente che, per esercitare la nostra forza laterale di 100 kg, una sartia che forma un angolo di 15 gradi con l’albero sarà sottoposta ad un carico di 386 kg, mentre una sartia inclinata di 20 gradi subirà una trazione di 293 kg.

Forze in gioco - sartie a 20 gradiDiminuire di soli 5 gradi l’inclinazione porta, in questo caso, ad un aumento dei carichi del 32%.

Avere un carico importante sulle sartie vuol dire anche aumentare gli sforzi che queste trasmettono allo scafo attraverso le lande. Forze di torsione che avranno l’effetto di provocare deformazioni che, negli scafi di vetroresina, tendono ad essere permanenti ed obbligano i progettisti ad aumentare la rigidità della struttura.

Un’altra cosa non meno importante che si nota chiaramente dalle figure è che anche l’albero viene sottoposto ad una forza verticale di compressione (componente verticale della forza) che tende a schiacciarlo sulla coperta. I rigger devono tenere conto di questa forza per dimensionare correttamente l’albero (diametro e spessore della parete) per evitare che si spezzi a causa della compressione. In realtà il dimensionamento di un albero è una cosa molto complessa, che richiede molti calcoli strutturali in quanto deve tener conto di molti altri fattori tra cui la sua altezza, la distanza tra le crocette, se è appoggiato in coperta oppure passante, ecc. ecc, ma tutto parte comunque dalla valutazione del carico per compressione.

Riassumendo, a parità di altre condizioni, la sicurezza di un armo è direttamente proporzionale all’angolo che sartie e stralli formano con l’albero.

Mi sono preso la briga di fare un foglio Excel in cui vengono calcolate le forze di compressione dell’albero e di trazione sulle sartie sopravvento in funzione dell’angolo tra sartie ed albero e dall’analisi dei grafici risultanti (visibili nelle figure qui sotto) si comprende bene come la relazione non sia lineare.

Forze Albero Forze Sartie Come si può notare, per angoli inferiori ai 15 gradi circa la curva diventa sempre più ripida, il che vuol dire che un piccola riduzione dell’angolo al di sotto dei 12 gradi comporterà un aumento molto elevato degli sforzi su sartie, albero e scafo.

Al di sopra dei 15 gradi, invece, la curva diventa più dolce e quindi occorrerà un importante aumento dell’angolo per ridurre le forze di un piccolo valore. In altre parole si considera che angoli di 12-15 gradi siano di solito un buon compromesso tra sicurezza e altri fattori di cui bisogna tener conto in fase di progettazione.

E’ chiaro infatti che se si allungano oltre un certo limite le crocette per aumentare l’angolo delle sartie, sarà più difficile stringere il vento (infatti i carrelli delle scotte genoa dovranno essere più esterne), ed allora per far crescere l’angolo si dovranno aumentare gli ordini di crocette, ma così facendo si complicherà l’armo, rendendo più critica la sua regolazione e, non per ultimo, aumentando i costi di realizzazione.

Con questa breve introduzione al rigging, spero di essere riuscito se non altro a stimolare la curiosità di qualche lettore. Se trattato con la serietà che merita, l’argomento è tutt’altro che semplice, ma se volete approfondire si trovano libri molto ben fatti. Uno di questi che ho letto con molta soddisfazione si intitola “RIGGING – Manuale completo”. Scritto da uno dei maestri del rigging, Brion Toss, editore AltreOnde. Da qualche tempo esiste finalmente anche la versione tradotta in italiano. Prezzo di copertina: 40 euro


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Comments

molto interessante e spiegato in maniera esaustiva! ...a proposito delle forze esercitate dalle sartie e correlate ai propri angoli di tensione....ecco perchè a differenza dei progetti di molti anni fa le sartie sono state aiutate dalle crocette che aumentano la loro capacità angolare. grazie Roberto!

pierstefano   novembre 19. 2012 11:01

Certo, Pierstefano. Una volta infatti gli alberi erano molto più bassi di oggi.
L'armo a sloop, con un solo albero, insieme alla ricerca di prestazioni sempre migliori sotto vela, hanno richiesto l'adozione di alberi alti su barche a baglio stretto e questo ha necessariamente imposto l'adozione delle crocette proprio per una questione di ridurre i carichi

Roberto Minoia   novembre 19. 2012 12:44

ho un albero senza crocette come faccio a determinare angolo e lunghezza crocette?
vi ringrazio cordiali saluti mirko.

mirko   gennaio 22. 2014 18:44

Senza crocette??? Che barca è? Surprised

Roberto Minoia   gennaio 23. 2014 09:51

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