Tecnologia delle Tavole da Paddle Gonfiabili: Applicare la Fisica alla Forma delle Tavole SUP

Come sport relativamente giovane, il stand up paddleboarding è cresciuto rapidamente nell'ultimo decennio e la tecnologia delle tavole da paddle gonfiabili si è evoluta di pari passo. Le tavole SUP si possono vedere sulle vie d'acqua di tutto il mondo e sono disponibili in una gamma di forme, dimensioni e costruzioni. Queste differenze non sono solo superficiali; giocano un ruolo significativo nell'esperienza del pagaiatore in acqua.

Ma come facciamo a sapere con certezza cosa rende una tavola più veloce? Cosa influenza davvero il modo in cui una tavola si muove nell'acqua? Ci sono modi per studiare e misurare le prestazioni di una tavola. Per questo, il nostro team di ricerca e sviluppo ha applicato un ramo della fisica chiamato Dinamica dei Fluidi Computazionale (CFD). Con l'aiuto della CFD, sono riusciti a ottenere una comprensione più scientifica delle prestazioni delle tavole da paddle. Preparati a una lezione di SUP science 101!

Un modello SUP scansionato in 3D per la simulazione CFD

Tecnologia delle tavole da paddle gonfiabili: analisi scientifica

Cos'è la CFD? È una tecnica usata per studiare la fisica del moto dei fluidi. Usa numeri e dati per analizzare e risolvere problemi legati al flusso dei fluidi, in questo caso l'acqua intorno a una tavola da paddle. In parole semplici, mentre una tavola da paddle si muove nell'acqua, le sue prestazioni sono influenzate dallo spostamento stesso dell'acqua che provoca.

Per misurare questo impatto, viene eseguita una simulazione CFD utilizzando un file di Progettazione Assistita da Computer (o CAD). I risultati della simulazione ci mostrano le proprietà fisiche come velocità e pressione che possono essere usate per valutare le prestazioni di una tavola. Per esempio, analizzando la linea di flusso, possiamo vedere come il campo di flusso intorno alla tavola e il profilo di una tavola (o la forma di una tavola) possano essere migliorati per ridurre la resistenza e l'attrito. Questa tecnica è stata ampiamente utilizzata in industrie come quella automobilistica, aerospaziale e persino negli articoli sportivi!

Linee di flusso intorno a una tavola SUP in una simulazione CFD

Che resistenza!

Il nostro team ha eseguito una serie di simulazioni CFD sul Waterwalker 126. L'immagine sopra mostra le linee di flusso intorno alla tavola. Le curve delle linee di flusso rappresentano la velocità locale del flusso. Come puoi vedere, il flusso si ferma sulla punta della tavola e poi accelera lungo il bordo, che alla fine si separa sulla coda. Questo crea resistenza sulla tavola, che si verifica quando un oggetto solido (la tavola) entra in contatto con un fluido (l'acqua).

Ci sono due principali tipi di resistenza che una tavola da paddleboard sperimenta muovendosi nell'acqua. Uno si chiama resistenza di pressione, e l'altro si chiama resistenza da attrito. Sebbene entrambi derivino dal movimento della tavola nell'acqua, hanno cause ed effetti differenti.

Immagini CAD che mostrano alta e bassa pressione alla prua e alla poppa

Resistenza di Pressione

La resistenza di pressione deriva dalla differenza di pressione tra la prua e la poppa della tavola. Quando remi, l'acqua davanti alla tavola viene spinta in avanti e, in risposta, l'acqua cerca di spingere la tavola all'indietro. Questa interazione crea una pressione relativamente alta alla prua.

Allo stesso tempo, mentre la tavola si muove in avanti, si crea una zona di bassa pressione alla poppa, e l'acqua viene attratta per riempire l'area. La differenza tra l'alta pressione alla prua e la bassa pressione alla poppa forma la resistenza di pressione, che agisce per opporsi al movimento in avanti della tavola. Ecco perché le tavole da gara hanno prua affilata e poppa stretta, in modo che la differenza di pressione tra prua e poppa sia minore, riducendo così la resistenza di pressione.

Immagine CAD che mostra lo sforzo di taglio sul fondo di una tavola da paddle

Resistenza da Attrito

La resistenza da attrito, che deriva anch'essa dal moto relativo, non si basa sulla differenza di pressione tra la prua e la poppa. Invece, si basa sulla resistenza sulla superficie della tavola e interessa le parti della tavola che sono a contatto con l'acqua, cioè i bordi e il fondo della tavola.

Mentre la tavola si muove nell'acqua, uno strato molto sottile di fluido si attacca alla superficie della tavola causando uno sforzo di taglio che rallenta la tavola. La resistenza indotta da questo sforzo di taglio è la resistenza da attrito. Ecco perché le tavole da gara sono più strette e più aerodinamiche, poiché queste caratteristiche aiutano a minimizzare il contatto con l'acqua e quindi a ridurre la resistenza da attrito.

Grafici che mostrano gli effetti della velocità e dell'angolo sui diversi tipi di resistenza

Come Altri Fattori Influenzano la Resistenza

Velocità

Oltre al design della forma del SUP, le condizioni di pagaia influenzano anche l'entità della resistenza di pressione e della resistenza da attrito. Nel nostro studio, abbiamo analizzato l'effetto della velocità e dell'angolo della tavola SUP. Sia la resistenza di pressione che quella da attrito sono correlate alla velocità della tavola nell'acqua. Quindi, più vai veloce, maggiore sarà la resistenza. Tuttavia, i due tipi di resistenza si comportano in modo diverso a velocità differenti. La resistenza di pressione inizia più piccola, per poi aumentare in modo più significativo con la velocità della tavola rispetto alla resistenza da attrito, il cui effetto è più graduale.

Angolo

L'angolo di una tavola è influenzato da dove il pagaiatore si trova sulla tavola. Più ti posizioni indietro sulla tua tavola da paddle, più la prua si solleverà dall'acqua, creando un angolo di attacco maggiore. Più grande è l'angolo di attacco, più aumenta la resistenza di pressione, mentre la resistenza da taglio diminuisce a causa della minore superficie di contatto con l'acqua.

Pinne

Esistono anche altri tipi di resistenza. La resistenza causata dalle pinne è una di queste. Le pinne giocano un ruolo importante nel controllare la direzione della tavola. E anche se può sembrare una parte relativamente piccola della tavola, la pinna causa una resistenza notevole. Nel nostro studio, abbiamo scoperto che a basse velocità la resistenza causata dalle pinne era più significativa. Man mano che la tavola andava più veloce, le pinne creavano meno resistenza. Fattori come la disposizione e la forma delle pinne influenzano la resistenza, quindi c'è potenziale per ottimizzare disposizione e forme delle pinne.

Tavole Migliori Grazie alla Scienza

Cosa ci dicono tutte queste scoperte? In definitiva, stiamo quantificando come il profilo della tavola e altri fattori possano essere ottimizzati per ridurre la resistenza. La resistenza influisce sicuramente sulle prestazioni della tavola e sul tuo divertimento in acqua rallentandoti e facendoti faticare di più. Capendo esattamente quali aree creano resistenza e in che quantità, possiamo ottimizzare meglio i nostri design per ridurre la resistenza, aumentare stabilità e scorrevolezza, e offrirti la migliore esperienza SUP sull'acqua!

Siamo sempre in laboratorio a lavorare duramente per ottenere il massimo dalla nostra attrezzatura e applicare le intuizioni che scopriamo nei design e nelle forme delle nostre tavole da paddle. Anche se potrebbe sembrare che la soluzione sia semplicemente creare tavole strette con una prua e una poppa affusolate per minimizzare la resistenza, l'interazione complessa di fattori come stabilità, volume e uso previsto deve essere presa in considerazione. Tieni d'occhio altri post tecnici come questo in futuro.

Più comprendiamo esattamente dove e come la resistenza influisce su una SUP in acqua, meglio saremo in grado di offrire la combinazione perfetta di prestazioni e stabilità per qualsiasi attività o uso della SUP. Con l'aiuto della CFD, possiamo creare modelli più accurati, eseguire test più pertinenti e raggiungere conclusioni più incisive. Con queste tecniche avanzate come parte del nostro processo di ricerca e sviluppo, siamo entusiasti di far progredire lo sport!

Per parafrasare il personaggio di Matt Damon in The Martian, "Di fronte a probabilità schiaccianti, ci resta una sola opzione. Dovremo fare scienza a manetta."