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DUDLEY DIX YACHT DESIGN

Il metodo radius chine per il metallo

Costruire facilmente uno scafo a carena tonda

 

 

articolo di Dudley Dix  - traduzione di Cristian Pilo

 

 

   Questo articolo descrive il  metodo di costruzione "radius chine" per costruzioni in metallo, usato per la maggior parte dei progetti in acciaio e alluminio di Dudley Dix, fin dalla metà degli anni ’80. 

Questo metodo permette di produrre scafi a carena arrotondata, spesso scambiati per veri scafi a carena tonda anche da progettisti professionisti.

Il primo progetto fu l’Hout Bay 30, seguito da  molti altri , tutti  disponibili nei piani di costruzione. Tutti i disegni sono comunque adatti anche a costruzioni professionali. 

 

 

 La costruzione in metallo di barche è sul mercato da lungo tempo, abbastanza a lungo perché i pro e contro di questa costruzione siano comune patrimonio di conoscenza. In ogni caso con l’acquisizione di conoscenze e tecnologie nuove, le metodologie di lavorazione e di trattamento materiali sono cambiate in meglio, aumentando i benefici e limitando i punti deboli; è il caso dei miglioramenti nei sistemi di pittura che hanno considerevolmente ridotto il tempo necessario alla manutenzione delle imbarcazioni in acciaio. Lo sviluppo in lastre piane delle forme di carena e le tecniche di fasciature dello scafo hanno  aiutato molto nel ridurre i pregiudizi riguardanti gli yacht in acciaio

   

 Come uno stagnino, un progettista deve sviluppare un "sesto senso" per quello che può essere fatto o no con lastre di acciaio. I primi scafi in acciaio ( e molti disegnati ancora oggi) erano scafi a spigolo, singolo o multiplo per avere una facilità di fasciatura dello scafo. I effetti molti di questi progetti davano vita a scafi con caratteristiche marine non buone, i designer prestavano troppa attenzione alle esigenze del metallo e non abbastanza a quelle del mare. All’estremo opposto c’erano disegni nei quali i requisiti di progettazione del matello avevano ricevuto così poca attenzione da produrre delle lastre del fasciame così svirgolate da avere delle difficoltà di costruzione non minori di quelle di uno scafo a carena tonda.

 

 

 

 

Il segreto di un buon progetto per l’acciaio è la semplicità, sia nello scafo che nella coperta. Più si riesce a eliminare tagli e e saldature mantenendo buoni doti estetiche, più sarà il successo del progetto.

 

 

 

 Hout Bay 33

 

 

  

 

 

Una carena a spigolo singolo è il massimo in fatto di semplicità, ma pochi disegni di questo tipo possono essere definiti belli. Questo vale tanto più per le barche in acciaio che tendono a essere "come scatoloni" e poco snelle con dei progetti a singolo spigolo. Uno scafo a uno spigolo aumenta a le performance potenziali di una barca a dislocamento leggero ma crea solo resistenza in una barca a dislocamento pesante.

  

 

E’ facile su uno scafo a spigolo disegnare una forma delle murate che abbia poca o nessuna curvatura, rendendo così assai facile fasciare lo scafo. Non è così facile con i pannelli del fondo dello scafo, che hanno bisogno di un cospicuo cambiamento di angolo, dalla prua a V profonda , alle sezioni poppiere piatte. La prua sarà semplice, ma i pannelli del fondo saranno abbastanza larghi e duri da curvare (torcere in realtà), tanto da richiedere molti tagli a cuneo e sistemazioni in corso d’opera del fasciame. Eliminare la torsione delle lastre darebbe come risultato delle sezioni di prua che picchierebbero molto sull’onda.

  

 

 Uno sviluppo conico delle sezioni prodiere rende più facile la fasciatura dello scafo ma toglie flessibilità al progettista in fase di modellazione della carena; infatti è necessario che tutte le piastre del fondo della carena nell’area di prua giacciano su una superficie di un cono che va dalla linea di mezzeria della carena alla linea di spigolo. La proiezione del cono può forzare il progettista ad usare delle sezioni prodiere più piene di quelle che userebbe, in particolare se la carena a una sezione prodiera profondo; il risultato è che spesso si preferisce avere una sezione a prua difficile da fasciare piuttosto che compromettere le linee d’acqua. 

La carena multispigolo migliora sia l’estetica che le prestazioni in un progetto in acciaio: Se correttamente disegnata e assemblato, lo spigolo superiore aggiunge carattere alla barca, se disegnato mediocremente la rovina. Il sistema multispigolo inoltre permette al progettista di sagomare la carena più facilmente considerando le caratteristiche marine della stessa. 

I pannelli sono più stretti e accettando torsioni maggiori senza problemi di fasciatura e gli spigoli possono essere posizionati per minimizzare lo sbattere sull’onda.

Alcuni progetti cercano di approssimare un disegno a carena tonda con una moltitudine di spigoli, seguendo la logica "più spigoli è meglio"; in ogni caso questo produce solo mal di testa e carene orrende.

 


Hout Bay 30

  

 

 
 
Se si tiene presente che il grosso dei bozzi in quasi tutte le carene in acciaio è dovuto al calore delle saldature, si capisce che più riduciamo le saldature meglio è. La maggior parte dei costruttori usano il cannello ossi-acetilenico per il taglio delle piastre; già questo causa distorsioni, quindi anche il taglio delle piastre va ridotto dove possibile.

  

 

 

 

 

 

Ogni spigolo in una carena deve avere un taglio nella piastra superiore ed uno in quella inferiore; quindi queste piastre devono essere collegate con una linea di saldatura esterna ed una interna; se poi c’è un corrente di spigolo altre due saldature saranno necessarie; se ci sono più di due o tre spigoli su ogni lato dello scafo, questo comporta un sacco di tagli e saldature

 

 
 

 

 

 

 Dix 43

  

 

 

 Un altro aspetto della costruzione a spigolo è il costo in fatica e in sprechi di materiale. Laddove una piastra debba essere tagliata con forme precise c’è un costo per pretagliare, tagliare e sistemare in opera il pezzo, e ad ogni taglio (in particolare nelle curve) c’è una certa quantità di materiale perso nei ritagli. Molti ritagli possono essere usati per fare supporti, ferramenta per la prua a altro, ma la quantità dei ritagli e proporzionale alla quantità di tagli fatta. Una carena con sei spigoli non richiede più supporti e ferramenta di una a spigolo singolo ma ha molti più ritagli.

  

  

 

 

Aumentare il numero degli spigoli inoltre riduce l'angolo tra un pannello ed il successivo. Questo, se da un lato può essere vantaggioso , non deve essere portato all’eccesso. Un grande angolo tra gli spigoli rende facile individuare il punto di intersezione tra i due piani e da uno spigolo ben avviato quando visto di profilo. Quando l’angolo tra i due spigoli decresce diventa man mano più difficile identificare correttamente il punto di intersezione quando si fascia lo scafo e il risultato è uno spigolo che mostra una linea ondeggiante visto di profilo. Uno scafo con cinque o più spigoli per lato può sembrare un’opera di uno scultore pazzo che si è lasciato andare e sembra pregare per una secchiata di stucco che la faccia diventare una carena tonda.

  

  

 

 

 

Si è spesso detto che non c’è niente di nuovo nello yacth design, e che qualsiasi trovata noi reputiamo innovativa è stata già fatta da qualcun altro nel recente o lontano passato. Questo vale per la carena "radius chine" come per qualsiasi altra cosa. Questa tecnica è stata usata da Van De Stadt sugli "steel Doggers" ed è stata inoltre usata da Ted Brewer e da altri in Nord America per parecchi anni. Ogni progettista o costruttore ne ha sviluppato una sua versione che funziona bene per il proprio stile di progettazione o di costruzione.

  

 

 Dix 38

  

 

 

 Per alcuni una carena "radius chine" è semplicemente una carena a spigolo ammorbidita, ottenuta tagliando una porzione di tubo a largo diametro e saldandolo allo scafo come parte del fasciame. Carene di questo tipo sono generalmente a forma di carena a spigolo singolo e, anche se beneficiano, esteticamente e nelle prestazioni, dell’ammorbidimento dello spigolo, hanno comunque murate abbastanza piatte. La costruzione è poi più simile a quella a singolo spigolo che a quella "radius chine" descritta più avanti
  

 

  

 

 I miei esperimenti con le costruzioni in radius chine cominciarono come un puro mezzo per dare alla carena l’aspetto di una carena tonda mantenendo la facilità di costruzione delle carene multispigolo. 

La prima barca fu la goletta di 64 piedi "Rising sun" che disegnai per la Marine Metals, a Norfolk, virginia. Il concetto ebbe un tale successo che la barca fu esibita per due anni di seguito al Annapolis Sailboat Show, raccogliendo un ampio numero di visitatori, essendo uno degli yacth più lussuosi della mostra. Richiese qualcosa di più che un generico interesse nelle forme di scafo per rendersi conto che nono era una barca a carena tonda: una serie di barche simili in acciaio, dai 40' ai 70' , la seguirono.

 

 

 Vickers 45 

  

 

 

C'è solo un vantaggio in quella forma di scafo, il suo aspetto da barca a carena tonda; ha tutte le caratteristiche di uno scafo multispigolo ma richiede più tagli, più saldature e più adattamenti nella messa in opera; inoltre è più costosa da costruire ma questo è controbilanciato da un maggior valore. Ad alcune persone non dispiace essere armatori di barche a spigolo, sino a che non possono vedere gli spigoli guardando la loro barca in acqua.
  

  

 

 

Circa dal 1986 i miei scafi d’acciaio sono di una forma completamente diversa, avvicinandosi maggiormente ad una carena tonda, con minor sforzo. Sono essenzialmente degli scafi a singolo spigolo, con lo spigolo che è arrotondato con un ampio raggio che risulta costante da prua a poppa. Questo da uno scafo che è carena tonda, tanto quanto alcune delle barche in vetroresina a dislocamento leggero con carena a curvatura costante. Un altro progettista locale si sorprese con me per quanto velocemente un mio progetto era stato costruito, dalla struttura al fasciame completo. Gli spiegai che lo scafo era in "radius chine" e non a carena tonda e si dimostrò di nuovo sorpreso, il suo occhio allenato non aveva visto la differenza

 Vickers 45 

  

 

 

La scelta del raggio da usare è una questione personale. Un raggio troppo piccolo mantiene la maggior parte della curvatura sotto la linea di galleggiamento , dando l’aspetto di una barca a murate a murate verticali piatte con la barca a riposo; l’occhio gradisce vedere una curvatura ammorbidire le murate da metà barca verso poppa.
  

  

 

 

La maggior parte degli yacht moderni tende ad avere poca o nessuna curvatura nelle murate verso prua. La costruzione in "radius chine" da delle sezioni dritte in quest’area, con tutta la curvatura sotto la linea di galleggiamento. Questo può dare luogo ad una barca molto umida, se non si adotta una svasatura corretta della carena per evitare che l’onda di prua finisca dritta in coperta.

 

 

 

 

 

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L’angolo compreso tra i pannelli delle murate e quelli del fondo di una barca a spigolo singolo si riduce andando andando da prua a poppa; a prua le murate svasate (verso l’esterno ndr) e la ruota di prua a V profondo danno un angolo ampio; a poppa le murate quasi verticali e il fondo più orizzontale danno un angolo compreso circa di 90°; il risultato di questo è che la sezione conica di piastra a prua a un di gran lunga più piccolo che a poppa; visto di lato la sezione "radius" del fasciame ha una forma a cuneo; cio vuol dire che a poppa, nella la sezione dello scafo dove l’occhio si aspetta di vedere uno scafo curvo, si ha una curvatura notevole e quasi tutta sopra la linea di galleggiamento.
  

  

 

  

La poppa pone il limite al raggio usato perché l’intera curva si deve raccordare con la linea di coperta e con la linea del paramezzale; se questo non accade ci saranno grossi problemi di avviamento delle linee dello scafo.

La torsione nei pannelli del fondo dell’area di prua che può causare grossi problemi in una carena a spigolo singolo non è un problema col "radius chine"; già distante dall’area della ruota di prua la zona curva si localizza nella linea di mezzeria eliminando così le piastre del fondo ritorte; un po’ verso poppa, dove ancora ci possono essere delle torsioni, la zona curva ancora rimpiazza il grosso delle piastre del fondo a quello che ne rimane e abbastanza stretto da accettare la residua torsione richiesta senza problemi

 

 Dix 43

  

 

Le economie di questo metodo di costruzione derivano sia dal risparmio di fatica e manodopera dovuto ad una struttura e ad un fasciame più semplice sia al risparmio nei materiali usati. Le centine sono fatte da sbarre piatte in corrispondenza del fondo e delle murate saldate ad una sezione precurvata al raggio richiesto. Le sezioni curve di tutte le centine hanno lo stesso raggio cos’ da poter essere fatte in serie su un modello e poi tagliate come richiesto; 

il fasciame curvo e in maniera analoga, precurvato in serie da qualsiasi azienda meccanica che abbia una pressa idraulica; le sezioni sono poi tagliate dalle piastre curvate così come richiesto per fasciare lo scafo. 

 

 Dix 43

 

 

 

Sembrerebbe più facile fasciare prima le sezioni curve, tagliandoli poi con precisione lungo una curve ben avviata lungo la tangente; tutte le piastre curve dovrebbero essere messe in opera prima di cominciare con le lastre piane; E’ facile a questo punto mettere in posizione le lastre piane pronte per il taglio e marcare la giunzione con le piastre curve. Non sarebbe così semplice se le lastre piane fossero messe in opera per prime perché un pezzo di lastra curva non può essere appoggiato con precisione sulla lastra piana per segnarne i bordi; sarebbero necessarie delle sagome.
  

  

 

 E’ normale che nelle sezioni poppiere e prodiere le sezioni in radius siano più facili da fasciare che non al centro dello scafo. Lo spigolo tende ad essere rettilineo nelle estremità dello scafo, permettendo di usare piastre curve abbastanza lunghe; nel mezzo, di norma lo spigolo presente delle curvature accentuate sia in pianta che in sezione; questo da una curvatura doppia più stretta che le piastre curve non riescono a fasciare a meno di non essere tagliate abbastanza corte; la migliore lunghezza da usare dipende dalla misure del raggio, dalla lunghezza della barca, dal rapporto lunghezza/baglio, e dalla forma dello spigolo in pianta e in sezione.

Alcuni costruttori preferiscono dividere la zona curva lungo il senso della lunghezza a centrobarca; questo può permettere di usare piastre curve leggermente più lunghe.
 

 Ancilla

  

 

 

In aggiunta al risparmio nel fasciame c’è anche un risparmio nei correnti longitudinali. Uno scafo multispigolo costringe la maggior  parte dei correnti ad andare da prua a poppa e non permette una scelta efficiente della spaziatura tra i correnti, che devono stare tra gli spigoli. Con la costruzione in radius chine, la spaziatura dei correnti può variare lungo tutta la lunghezza dello scafo per adattarsi ai requisiti dei carichi strutturali, anche se di norma corrono paralleli al cavallino. Uno corrente può partire dalle murate a prua, passare attraverso la zona curva a mezzanave e finire sulle piastre del fondo a poppa.
  

  

 

  Alcuni progettisti combinano la tecnica radius chine con quella delle superfici (coniche n.d.T.) sviluppate in piano, nel tentativo di approssimare maggiormente una carena completamente curva; la differenza si nota soprattutto nella zona prodiera laddove questo permette di sostituire le sezioni piatte delle murate con sezioni curve; per contro, questo riduce la semplicità di costruzione delle centine.
 


 

 

 

 

 

 

 

 

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Costruire imbarcazioni, in qualsiasi materiale, non è mai facile, richiede dedizione al progetto. 

Una volta che il materiale di costruzione è stato prescelto, il trucco diventa quello di ottimizzare la combinazione di estetica, facilità di costruzione, costo, prestazioni e valore dell’usato; requisiti di norma in conflitto tra loro.

Se il materiale scelto è l’acciaio, la costruzione in radius chine è una ottimizzazione imbattibile 

 

 

 

 

 

 

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