Il ruolo e le caratteristiche degli scheletri in fibra di vetro per vele

Il suo maggiore vantaggio è che riduce significativamente il peso dello scafo mantenendo al contempo la resistenza strutturale, riducendo così efficacemente il consumo di carburante e le emissioni di carbonio.

Resistenza a carichi complessi e sollecitazioni di fatica: le vele in mare devono sopportare coefficienti di pressione superiori al livello 10 e i componenti rotanti (ad esempio le vele rotanti) subiscono miliardi di rotazioni durante il loro ciclo di vita, generando carichi di fatica molto superiori a quelli delle pale delle turbine eoliche. Il ruolo principale dello scheletro in fibra di vetro è quello di fungere da "scheletro" per resistere a questi carichi dinamici ad alta intensità e ad alta frequenza, garantendo una durata superiore ai 25 anni.

Fornire supporto alla forma aerodinamica: per le vele a profilo alare, la struttura portante (ad esempio le costole e le travi principali) sostiene la copertura esterna, mantenendo con precisione la superficie curva affusolata della vela. Questa progettazione sfrutta la differenza di pressione generata dal flusso d'aria su entrambi i lati della superficie curva per fornire una spinta efficiente alla nave.

Risparmio energetico e riduzione delle emissioni ausiliarie: installando vele in fibra di vetro leggere sulle navi, è possibile sfruttare direttamente l’energia eolica. I dati indicano che le grandi navi porta-minerale dotate di questo tipo di vela possono ridurre il consumo energetico del 6% e le emissioni di carbonio in media di 3.000 tonnellate all’anno; in alcuni progetti, l’effetto teorico di riduzione delle emissioni può raggiungere persino il 30%.

Caratteristiche principali:
Leggerezza ed elevata resistenza, riduzione significativa del peso: rispetto alle vele tradizionali con struttura in acciaio, i materiali compositi in fibra di vetro consentono una riduzione del peso superiore al 35%. Ciò non solo riduce i requisiti di carico del meccanismo di movimento della nave e dell’albero, ma ottimizza anche il peso a vuoto della nave, rendendo la navigazione più economica in condizioni di calma.

Eccellente resistenza alla fatica e alla corrosione: La resina epossidica rinforzata con fibra di vetro possiede un’eccellente resistenza alla fatica, adattandosi perfettamente alle condizioni severe derivanti dalla rotazione continua o dallo sventolio delle vele. Contemporaneamente, è intrinsecamente resistente alla corrosione da acqua di mare, eliminando la necessità di trattamenti complessi contro la ruggine, come quelli richiesti per l’acciaio, con conseguenti costi di manutenzione inferiori.

Progettazione flessibile e stampaggio integrato: Le strutture portanti in fibra di vetro vengono realizzate principalmente mediante processi quali la pultrusione, l’avvolgimento o l’infusione a vuoto. Questi processi consentono lo stampaggio integrato di strutture complesse, come costole e travi principali, riducendo il numero di connettori e garantendo coerenza del prodotto e stabilità strutturale.

Buona progettabilità: Integrando fibre di carbonio nella struttura o aggiungendo costole di rinforzo, è possibile applicare rinforzi in specifiche aree soggette a sollecitazione (ad esempio la trave principale), bilanciando così costo e prestazioni.

Attualmente, il applicazione l’impiego della fibra di vetro nei telai delle vele avviene principalmente in due forme:
Velette rotanti: queste utilizzano principalmente una copertura in fibra di vetro come cilindro rotante, generando spinta attraverso l’effetto Magnus.
Velette a profilo alare (velette rigide): queste utilizzano la fibra di vetro per realizzare le costole e le travi interne, ricoperte da una guaina esterna, formando una sezione trasversale simile a quella di un’ala aeronautica per generare portanza.