Le spere

Le prove fatte dalla Coast Guard dimostrano che quando una barca con spera è colpita da un frangente (lo stesso che ne aveva provocato il rovesciamento nelle prove senza spera), la barca è portata alla velocità della cresta prima che la spera entri in tiro. Quando però la spera entra in tiro,

• porta la poppa in direzione del frangente
• la frena in modo che il frangente superi la barca senza rovesciarla

Quindi per stimare la forza alla quale la spera deve resistere senza rompersi bisogna calcolare la forza necessaria a decelerare la barca dalla velocità della cresta a quella che aveva prima.

Il fenomeno è molto complesso ed è stato studiato con un modello matematico semplificato.

Qui ne riportiamo solo le conclusioni.

Le forze che agiscono sono indicate nella figura seguente.

Figure: Forze che agiscono sulla barca

Ci sono due fasi distinte, nella prima fase la barca viene spinta dalla cresta e viene trattenuta dalla spera che le permette di salire sopra la cresta, qui le principali forze attive sono la componente orizzontale del galleggiamento e la spinta del vento. Nella seconda fase la barca ha superato la cresta, va in surf ed è frenata dalla droga. Qui la forza attiva principale è la spinta dell'acqua sullo scafo, che può essere molto importante in quanto fa raggiungere alla barca velocità molto superiori alla velocità critica dello scafo.

I calcoli al computer mostrano una relazione tra il tempo e il carico sulla spera del tipo indicato nella figura .

Figure: Carico sulla spera nel tempo

La spera ci mette circa due secondi a raggiungere il tiro massimo, che nel caso della barca esaminata di 30' e con dislocamento di 7500 lbs risulta essere di circa 5500 lbs, ovvero il 75% del dislocamento. (ricordiamo che una libbra sono 0,45 kilogrammi, quindi in questo caso la spera deve resistere a 2500 kg!)

I calcoli inoltre mostrano che aumentando il dislocamento il tiro massimo della spera diminuisce leggermente in proporzione e raggiunge valori dell'ordine del 60% del dislocamento.

Nella figura è indicato il rapporto tra il dislocamento della barca e lo sforzo massimo al quale sarà sottoposta una spera quando la barca viene colpita da un frangente rovinoso.

Figure: Il rapporto tra dislocamento e tiro della spera

Questo tipo di calcolo vale sia che la barca sia trattenuta di prua che di poppa.

Le prove in vasca hanno dimostrato che una barca trattenuta di prua NON si posiziona con la prua al mare e al vento, ma tende a traversarsi. Ciò è vero specialmente per le barche di tipo moderno (per una discussione sulla instabilità delle barche moderne quando sono trattenute di prua vedi l'articolo relativo su www.aaiv.it).

Sono stati proposti e usati numerosi modelli di spere: cime semplici, con appendici le più svariate (sacchi vele, copertoni, ancore..), a cono, a gabbia, a ombrello, con tanti coni piccoli in serie.

Il problema maggiore riscontrato nell'uso delle spere è che, se sono corte o se galleggiano, vengono portate in avanti dal frangente e quindi si mettono in tiro con grande ritardo, per cui risultano poco utili. Infatti la spera deve entrare in tiro il più presto possibile per far si che il frangente superi la barca e non la trascini in avanti con lei.

Alcuni tipi di spera hanno delle difficoltà ad aprirsi: restano avvitate su se stesse e non offrono alcuna resistenza (molti coni per esempio).

Nel rapporto citato sono riportati i risultati di prove fatte su spere a cono e su spere con coni in serie.

Il rapporto sottolinea i vantaggi della spera con coni in serie (un tipo di spera studiata da D.J. Jordan).