LA FLUIDODINAMICA DEI REMI, E IL FUNZIONAMENTO DEI REMI VORTEX

In questa pagina cercherò di spiegare in modo veloce, ma anche completo, alcuni fenomeni riguardanti l'azione della pala del remo in acqua, strettamente connessi con la fluidodinamica, come si potrà vedere.

Le immagini sono tratte dal sito della Concept II, nel quale è anche presente l'articolo originale, in inglese, principale fonte di queste righe.

Iniziamo con il considerare il settore di voga, in particolare nella vogata di coppia. In genere si è portati a pensare che, rispetto al remo nella sua posizione centrale, ovvero perpendicolare alla barca, il colpo in acqua sia poi equamente suddiviso tra l'attacco e il finale, al limite con un po' più di escursione verso l'attacco, ma niente di rilevante. E questo perché? Perché, come dicono molti, la parte più efficace del colpo è "quella nel mezzo", ovvero quando appunto il remo è nella posizione centrale, e spinge perpendicolarmente alla barca. Beh, sebbene poi occorrerà fare i dovuti distinguo, la teoria ci dice però che non è assolutamente così. Analizzando equipaggi di vertice, si vede che nella maggior parte il settore di palata riservato all'attacco è un buon 70% dell'intera passata in acqua, come si può vedere dalla figura sotto.

L'immagine è un fotogramma di un filmato, girato da sopra un ponte mentre l'imbarcazione stava passando sotto, e raffigura il momento dell'entrata in acqua. La freccia gialla indica la direzione della barca. I pallini verdi e rossi indicano rispettivamente le posizioni, fotogramma per fotogramma, dello scalmo e del bordo più esterno della pala. Osserviamo due cose: quanto sia proteso verso prua il remo (come dicevamo prima, un attacco molto lungo), e il percorso che fa la pala dentro l'acqua (molto interessante, come vedremo).

Si sente spesso dire che la pala fa da fulcro, ovvero resta ferma dentro l'acqua. Sebbene sia vero che la pala non si muove gran ché nella direzione della barca, però non è affatto vero che resta ferma. E meno male!!

Come si vede dalla figura sopra, la pala è praticamente ferma solo nella parte centrale della palata (dove i pallini rossi si infittiscono). Nella parte iniziale, e nel finale, la pala si muove per lo più in direzione perpendicolare alla barca (guardando la figura, verso sinistra o verso destra), allontanandosi o avvicinandosi ad essa!

Prima di passare oltre, vediamo un breve cenno al fenomeno della PORTANZA.

Per ora spiegherò tutto con un banale esempio: se nell'autostrada mettete una mano fuori dal finestrino, e la tenete diritta, ovvero con il palmo parallelo al suolo, sentite solo che viene leggermente spinta indietro. State sperimentando la RESISTENZA ovvero la forza che esercita l'aria sulla vostra mano scorrendoci sopra (le molecole d'aria esercitano attrito sulla pelle, e quindi spingono indietro la mano). Se la inclinate leggermente, sentirete anche una spinta verso l'alto, oltre che indietro. Avete appena dato un ANGOLO DI ATTACCO, e state sperimentando la PORTANZA. Se la inclinate di più, fino al limite a prendere tutta l'aria con il palmo, sentirete una grossa forza che spinge indietro (la stessa resistenza di prima), e nessuna forza che spinge in su. Avete dato un angolo di attacco ECCESSIVO e siete andati IN STALLO.

Che c'entra con i remi??? Semplice: le ali di un aereo si comportano come la vostra mano, e le pale dei remi a loro volta si comportano come le ali dell'aereo, o meglio ne sfruttano gli stessi principi, con l'unica differenza che l'aria è un fluido COMPRIMIBILE, mentre l'acqua è un INCOMPRIMIBILE.

E' importante aver chiaro quale bordo della pala si comporta come il bordo dell'ala di un aereo: non il lato superiore o inferiore, ma quello VERTICALE, e questo perché la pala si muove nelle direzioni visibili dalla figura precedente. Nella figura sotto, potete osservare la comparazione tra ala e pala di un remo.

Come abbiamo detto, la portanza, nelle ali, è data, oltre che dalla forma, dall'angolo con il quale il bordo d'attacco impatta sul flusso d'aria. Stessa cosa per le pale dei remi: esse hanno un certo angolo rispetto alla corrente fluida che le investe, e grazie a tale angolo si genera la portanza, che a parità degli altri parametri, nell'acqua è molto maggiore che nell'aria (essendo l'acqua un incomprimibile).

Ma oltre alla portanza, come dicevamo sopra, c'è anche la resistenza. Ovvero la forza esercitata dalle molecole d'acqua che scivolano sulla pala. Anche questa è molto maggiore nell'acqua che non nell'aria, a causa della maggiore VISCOSITA', e la sua direzione è PERPENDICOLARE alla portanza, ovvero LUNGO LA PALA. Ma vediamo meglio in che ruolo stanno portanza e resistenza grazie all'ausilio delle figure sotto, che illustrano le varie fasi della passata in acqua.

Fase 1 La figura a destra rappresenta le prime fasi della palata, a partire dal momento dell'entrata in acqua. La linea blu rappresenta schematicamente la pala (la camber line, in linguaggio tecnico). La freccia indicata con L è la portanza (Lift, in inglese), mentre la D è la resistenza (Drag). La freccia rossa, rappresenta la componente positiva, ai fini del moto dell'imbarcazione, ed è quindi la direzione verso la quale bisogna cercare di massimizzare le forze. Ecco che quindi appare evidente che la resistenza ha una componente NEGATIVA, ovvero contraria alla freccia rossa, mentre la portanza ha una componente POSITIVA. Osserviamo inoltre che "l'angolo di attacco" della pala è piuttosto basso, e lo si può dedurre dal fatto che la pala procede in direzione grossomodo allineata con il suo stesso profilo; questo favorisce lo sviluppo della portanza. In conclusione, l'obbiettivo in questa fase deve essere quindi quello di MASSIMIZZARE LA PORTANZA e MINIMIZZARE LA RESISTENZA.
Fase 2 In questa fase, la prima cosa da notare è l'aumento dell'angolo di attacco della pala, rilevabile dal notevole cambiamento di inclinazione dalla posizione più in basso a quella più in alto. Come abbiamo visto sopra parlando della portanza, la crescita dell'angolo d'attacco porta al rischio che la resistenza prevalga sulla portanza, un fenomeno noto come "stallo" nei profili alari. Questo è dovuto al fenomeno del cosiddetto "distacco della vena fluida", del quale tuttavia non entriamo nel merito. In seguito vedremo come poterlo limitare. Osserviamo comunque che anche in questa fase, è utile MASSIMIZZARE LA PORTANZA e MINIMIZZARE LA RESISTENZA.
Fase 3 Ecco che invece, in questa fase, la portanza è trascurabile. Ricordiamo infatti che essa nasce grazie al moto della pala verso l'esterno, con il fluido che impatta sul bordo della pala che in queste figure è la parte più in alto della linea blu. Come si può vedere, in questa fase il bordo superiore ha una piccolissima componente di velocità verso l'esterno, e quindi non si crea portanza. E' quindi utile MASSIMIZZARE LA RESISTENZA in questa fase.
Fase 4 Questa fase torna ad essere simile alla seconda, con un progressivo aumento dell'importanza della portanza rispetto alla resistenza. Quindi anche in questo caso, occorre tornare a massimizzare la PORTANZA. Ma la cosa importante qui, è che a metà di questa fase il bordo d'attacco inizia ad essere quello INTERNO della pala, con l'acqua che impatta sul dorso della stessa. Ad oggi, non ci sono accorgimenti particolari per evitare questo fenomeno negativo, se non quello di velocizzare il finale, con una energica chiusura e senza assolutamente far "trascinare" la pala dall'acqua.

I REMI VORTEX

Le varie soluzioni adottate nella costruzione dei remi, hanno cercato di migliorare l'una o l'altra fase, compatibilmente alle prove "sul campo". Ma consideriamo per ora i remi Vortex: il "bordino" aggiunto su tali remi, serve a creare un "vortice" che si propone di evitare la caduta della portanza a scapito della resistenza che si ha nella fase 2. La resistenza che l'acqua esercita sulle pale, è maggiore se il moto del fluido è, per dirla con termine appropriato, laminare, ovvero se le molecole dell'acqua si muovono lungo filetti fluidi paralleli alla pala e non si mescolano tra di loro. La resistenza decade invece notevolmente se il moto è turbolento, ovvero le molecole dell'acqua si muovono in maniera disordinata, mescolandosi tra di loro. Questo, tra l'altro, oltre che abbassare la resistenza, ritarda anche il fenomeno del distacco, al quale abbiamo accennato sopra. Come al solito, queste considerazioni erano già applicate sugli aerei, per ritardare l'insorgenza dello stallo:

Nelle tre immagini sopra, il moto dell'aria è laminare, e nella terza si ha il distacco della vena fluida, che non permane più aderente all'ala e provoca lo stallo. Sotto invece, un generatore di vortici, provoca turbolenza nel piccolissimo strato di aria aderente all'ala (chiamato strato limite), e la vena fluida permane aderente al profilo più a lungo, ritardando lo stallo.

Nei remi Vortex, quindi, il bordino serve a generare turbolenza nello strato limite del fluido, diminuendo la resistenza e aumentando gli effetti della portanza nelle prime fasi della palata.

Chiudiamo con una importante considerazione: tutto quello detto sopra fa parte di teorie ben sviluppate e collaudate, ma occorre comunque tener conto che non sempre quello che dice la teoria si ripresenta poi fedelmente nella pratica. In particolare, nel nostro caso, si deve tener conto delle molte altre variabili in gioco: le impostazione della barca, la tecnica di voga personale, la non stazionarietà del flusso fluido sulla pala, ecc. ecc.

Insomma, una volta elaborate e capite le indicazioni generali, non si può tuttavia prescindere dai test sull'acqua, che saranno i soli a dare l'ultimo verdetto.

Samuele.