Hull speed: la velocità critica di carena
C’è una velocità oltre la quale una carena dislocante deve arrampicarsi sulla propria onda: è la hull speed, e dipende da una sola misura.
L’onda che la barca crea
Quando una carena dislocante avanza, genera un sistema di onde: una cresta a prua e una a poppa. All’aumentare della velocità la lunghezza di quest’onda cresce, finché eguaglia la lunghezza al galleggiamento (LWL) dello scafo. A quel punto la barca si trova “seduta” in un avvallamento tra le proprie due creste: per andare più veloce dovrebbe letteralmente arrampicarsi sulla propria onda di prua. La potenza richiesta sale in modo esponenziale, ma la velocità quasi non aumenta più. Questa soglia è la hull speed, o velocità critica di carena: un tetto pratico per le carene che restano immerse e spostano acqua (dislocanti), invece di scivolarci sopra.
La formula e le sue due costanti
La hull speed dipende da una sola grandezza: la lunghezza al galleggiamento. Non dal dislocamento, non dalla superficie velica, non dalla lunghezza fuori tutto. In unità metriche:
v [nodi] = 2,43 · √LWL [m]
che equivale alla storica forma anglosassone:
v [nodi] = 1,34 · √LWL [ft]
Le due costanti, 2,43 e 1,34, descrivono la stessa identica relazione fisica: differiscono solo perché la radice della lunghezza è espressa in metri oppure in piedi. Sotto il cofano c’è il numero di Froude della carena, il rapporto tra velocità e radice della lunghezza: la hull speed corrisponde all’incirca a un numero di Froude di 0,40, il regime in cui l’onda generata raggiunge la lunghezza dello scafo.
Un esempio numerico
Prendiamo una barca a vela da crociera con LWL = 9 m.
- Radice della lunghezza: √9 = 3.
- Hull speed: 2,43 × 3 = 7,29 nodi.
- In km/h: 7,29 × 1,852 ≈ 13,5 km/h.
Verifichiamo con la formula in piedi: 9 m valgono 29,53 ft; √29,53 ≈ 5,43; 1,34 × 5,43 ≈ 7,28 nodi. È lo stesso risultato, a meno dell’arrotondamento. Una carena dislocante di 9 m al galleggiamento difficilmente supererà stabilmente i 7–7,5 nodi a vela: per andare più forte servono linee d’acqua più lunghe o un regime di planata.
Perché allungare il galleggiamento conta più di tutto
Poiché la hull speed dipende dalla radice della LWL, è un indicatore evergreen perfetto per confrontare scafi: due barche con la stessa lunghezza al galleggiamento hanno la stessa hull speed teorica, a prescindere da cantiere o anno. Ed è anche il motivo per cui le barche moderne hanno prue e poppe sempre più verticali: allungare la linea d’acqua è il modo più diretto per alzare il limite di velocità in dislocamento. Attenzione al dato giusto da usare: serve la LWL, non la lunghezza fuori tutto. Slanci di prua e di poppa che non toccano l’acqua non contribuiscono all’onda e sovrastimerebbero la velocità.
Un tetto morbido, non un muro
La hull speed è una stima teorica, non un limite invalicabile. Tre precisazioni utili:
- È un tetto morbido. La resistenza cresce ripidamente avvicinandosi al limite, ma una dislocante stretta e leggera può spingersi qualche decimo di nodo oltre; una larga e pesante resta sotto.
- Vale per le carene dislocanti. Carene plananti, semi-plananti, multiscafi e derive leggere superano stabilmente la hull speed, perché si sollevano sulla propria scia invece di restarne intrappolate.
- La LWL cambia in navigazione. Con lo sbandamento o l’appoppamento la lunghezza al galleggiamento effettiva varia, e con essa la hull speed istantanea: è uno dei motivi per cui le barche con poppe larghe e immerse accelerano in andatura portante.
Hull speed e velocità di planata: due mondi diversi
La hull speed governa il mondo del dislocamento, dove la barca spinge via l’acqua. Quando invece una carena adatta riceve potenza sufficiente, può salire sulla propria scia e planare: l’attrito cade, la resistenza si riduce e la velocità si svincola dal limite di carena. È il dominio delle barche a motore e delle derive performanti, governato non più dalla hull speed ma dalla formula di Crouch per la velocità di planata. Le due relazioni descrivono due regimi fisici distinti: superare la hull speed senza planare richiede potenze enormi per guadagni minimi; planare, invece, è proprio uscire da quel regime.
Come usare il numero
Per una carena dislocante, la hull speed è un riferimento realistico per pianificare i tempi di una traversata a vela in condizioni normali, sapendo che la velocità reale starà spesso sotto il limite. È anche il motivo per cui, oltre una certa andatura, il consumo per miglio a motore peggiora rapidamente: spingere verso la velocità critica costa molto in carburante e poco in miglia guadagnate. Ricorda che la hull speed è una stima di prestazione, non una garanzia: il mare, l’assetto e il tipo di carena hanno l’ultima parola.
Per il calcolo diretto usa il calcolatore di hull speed; per leggere il carattere della carena affiancagli il rapporto dislocamento-lunghezza D/L, e per il regime planante consulta lo strumento della velocità di planata.
Una tabella di riferimento
Poiché la hull speed dipende solo dalla LWL, si può tabularla una volta per tutte. Ecco i valori per le lunghezze al galleggiamento più comuni nel diporto, calcolati con v = 2,43·√LWL:
| LWL [m] | Hull speed [nodi] | ≈ [km/h] |
|---|---|---|
| 5 | 5,43 | 10,1 |
| 6 | 5,95 | 11,0 |
| 7 | 6,43 | 11,9 |
| 8 | 6,87 | 12,7 |
| 9 | 7,29 | 13,5 |
| 10 | 7,68 | 14,2 |
| 12 | 8,42 | 15,6 |
| 15 | 9,41 | 17,4 |
Si nota subito l’effetto della radice quadrata: passando da 9 a 12 m di galleggiamento — un terzo in più di lunghezza — la hull speed cresce solo da 7,29 a 8,42 nodi, appena il 15% in più. È la matematica del perché allungare la carena rende sempre meno man mano che si cresce, e del perché le barche dislocanti convergono tutte verso velocità simili a parità di taglia.
Il rapporto velocità-lunghezza
Un modo elegante di ragionare sulla hull speed è il rapporto velocità-lunghezza (speed-length ratio), cioè velocità in nodi diviso la radice della LWL in piedi. La hull speed classica corrisponde a un rapporto di circa 1,34. Sotto quel valore la carena viaggia tranquilla in pieno dislocamento; avvicinandosi a 1,34 la resistenza d’onda esplode; oltre, solo carene adatte e molto potenti riescono a spingersi, ed è il preludio al regime di transizione e poi di planata. Ragionare in rapporto velocità-lunghezza, invece che in nodi assoluti, permette di confrontare al volo barche di lunghezze diverse: due scafi che navigano allo stesso speed-length ratio stanno “lavorando” allo stesso punto della loro curva di resistenza, anche se a velocità assolute differenti.