ITUD20120190A1 - Vela integrale e relativo procedimento di realizzazione - Google Patents

Description

Descrizione

"VELA INTEGRALE E RELATIVO PROCEDIMENTO DI REALIZZAZIONE"

CAMPO DI APPLICAZIONE

II presente trovato si riferisce ad una vela, in particolare una vela integrale, utilizzabile sia per attività marinare, sia per altre attività che utilizzano l'energia di correnti d'aria come forza motrice.

Il presente trovato si riferisce altresì al procedimento per realizzare detta vela ed ai mezzi che servono per concretizzare tale procedimento.

STATO DELLA TECNICA

Sono note le vele per le imbarcazioni, in particolare, ma non esclusivamente, le vele da crociera e da regata, che utilizzano l'energia cinetica del vento, c sue canalizzazioni, per conferire spinta propulsiva alle suddette imbarcazioni.

Dette vele sono normalmente inferite in relazione ad un albero e cooperano con un boma alla base, oppure sono inferite o cooperano con uno stallo.

Dette vele sono normalmente ottenute assiemando dei ferzi secondo varie teorie o realizzazioni pratiche.

Le vele note e visibili nelle pratiche marinare, a meno che non siano vele di piccole dimensioni per la pratica del surf, presentano tutte almeno una linea di sovrapposizione nella quale due parti, o ferzi, di una vela vengono congiunte in modo stabile.

Tale linea di sovrapposizione, soprattutto laddove la pratica marinara deve sfruttare al meglio l'azione di spinta del vento, comporta riduzioni di rendimento, ancorché piccole.

È pertanto un inconveniente delle suddette vele di tipo noto, come utilizzate nelle imbarcazioni da crociera e da regata, il fatto che le linee di sovrapposizione contraddicono il contenuto dei titoli brevettuali che dovrebbero essere a protezione delle vele stesse, ma che di fatto propongono risultati validi solamente sulla carta.

Inoltre, un problema delle vele note come utilizzate nelle imbarcazioni da crociera e da regata, che nella pratica marinara si pone, à ̈ la continuità della superficie. Detta continuità à ̈ fattore di rendimento ed anche piccole discontinuità, creando piccoli vortici, creano un calo del rendimento complessivo della vela. Tali discontinuità possono essere create, ad esempio, dalla conformazione del materiale utilizzato, oppure da bolle d'aria intrappolate nella resina o nella colla che va a costituire la superficie di scorrimento del vento. Per rendere nullo il valore del calo di rendimento che queste discontinuità comportano, à ̈ quindi necessario, ad esempio in una regata, cercare in modo maniacale e certosino di recuperare ogni e qualsivoglia aspetto che possa portare un benché minimo maggior rendimento.

Un ulteriore inconveniente delle vele note come utilizzate nelle imbarcazioni da crociera e da regata, à ̈ la costruzione della vela sia in termini di robustezza che di costo, soprattutto là ove per realizzare detta vela si devono utilizzare macchine complesse e là ove, oltre alle macchine complesse, si deve poi completare manualmente la vela (ad esempio creando la sovrapposizione di spezzoni di vela).

Oltre alle incertezze dell'intervento ausiliario umano, i costi di una tale vela aumentano, riducendo la possibilità di accesso a tali vele ad alto rendimento. Non ultimo à ̈ il fattore robustezza (e la conformazione) delle vele, sì che à ̈ noto che le vele vengono studiate e realizzate in ragione di precise gamme di venti specifiche .

Il presente trovato si pone quindi una pluralità di scopi e finalità, il tutto idoneo a superare i limiti della tecnica nota, e sopra individuata, nonché per fornire altri ed ulteriori vantaggi come appariranno evidenti nel prosieguo della descrizione.

È quindi uno scopo del presente trovato il realizzare una vela veramente integrale, cioà ̈ senza sovrapposizioni esterne tra due o più parti importanti della vela stessa. È anche uno scopo del presente trovato il realizzare una vela avente una superficie liscia da entrambi i lati e quindi senza discontinuità, ancorché piccole, create da eventuali bolle d'aria o da altro presente nel materiale (resina o colla) che va a costituire la superficie di scorrimento del vento.

È pure uno scopo del trovato il poter ottenere vele idonee a soddisfare l'utilizzo nella gamma di vento prevista anche comprendente venti molto veloci.

È un ulteriore scopo del presente trovato quello di mettere a punto un procedimento che consenta di ottenere vele con continuità operativa, in modo semplice e veloce. È anche uno scopo il poter ottenere vele aventi un profilo idoneo sia all'andatura per cui sono progettate, sia per la tipologia di vento per cui sono realizzate. Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Gli scopi ed i vantaggi, anche ulteriori, che nel seguito risulteranno evidenti, vengono raggiunti da una vela secondo le rivendicazioni indipendenti.

Le collegate rivendicazioni dipendenti proteggono varianti o miglioramenti dell'idea principale.

In accordo con i suddetti scopi, una vela secondo il presente trovato viene creata in modo da presentare su ciascuna delle due facce su cui scorre il vento un foglio plastico sottile continuo, laminato od estruso, che va a costituire l'interfaccia a contatto con il vento.

Secondo il trovato, il foglio plastico sottile continuo pesa da 15 g/m<2>a 50 g/m<2>, vantaggiosamente tra 25 g/m<2>e 35 g/m<2>.

Tra i due fogli continui così previsti, che costituiscono gli strati più esterni della struttura a strati che compone la vela, vengono previsti due o più strati di fibre, parallele ed affiancate, di materiale resistente, quale, ad esempio, Kevlar® o fibre di carbonio, oppure di fibre miste per compensare le carenze di uno o dell'altro materiale.

In una forma di realizzazione, dette fibre vengono disposte parallele alla base, al fine di contenere le tensioni orizzontali.

Secondo una variante, le fibre vengono disposte parallele alla balumina e/o alla inferitura, al fine di contenere le tensioni verticali.

Secondo un'ulteriore variante, le fibre vengono posizionate orientate verso il centro di carico della vela, al fine di contenere le tensioni dovute a spinte radiali che dipartono da detto centro.

Secondo una variante, le fibre vengono disposte secondo due varianti sopra indicate al fine di contenere in forma composta le suddette tensioni.

In posizione intermedia vengono poste fibre di rinforzo, in forma singola, oppure a gruppi affiancati, che servono per rinforzare la vela secondo le linee di forza composte che si generano sulla superficie della vela stessa.

Nel caso di fibre spezzate, il trovato prevede che la continuità strutturale venga ottenuta per parziale sovrapposizione delle stesse.

Secondo il trovato, in cooperazione con il rispettivo strato esterno e le fibre parallele che con detto cooperano, viene previsto almeno uno strato di materiale termofusibile di collante.

Detto materiale termofusibile può essere posto tra strato esterno e strato/strati di fibre parallele ovvero posto in cooperazione solo con lo strato/strati di fibre parallele, ovvero ancora una combinazione di tali posizionamenti .

In questo modo si ottengono due semicomponenti stratificati, ciascuno comprendente uno strato esterno, almeno uno strato di collante termofusibile e uno strato, o più strati, di fibre affiancate parallele. Abbinando i suddetti semicomponenti stratificati, tra i quali sono interposte le fibre di rinforzo, si ottiene un semilavorato della suddetta struttura a strati, che prende il nome di sandwich multistrato.

La vela integrale oggetto del presente trovato si ottiene sottoponendo a pressione e riscaldamento il sopraccitato sandwich multistrato. L'operazione di riscaldamento à ̈ intesa per sciogliere lo strato o gli strati di collante termofusibile, al fine di legare tra loro i componenti compresi tra i due fogli, o strati, esterni.

Al fine di conferire alla vela integrale la voluta forma alare, il procedimento di realizzazione secondo il trovato prevede di generare a parte una vela madre, avente il profilo interno voluto, su cui viene posto il suddetto sandwich multistrato prima di sottoporlo a pressione e riscaldamento.

La vela madre può avere una qualsiasi forma, ad esempio planare piatta oppure sagomata secondo le specifiche esigenze di utilizzo.

Per facilitare l'ottenimento del summenzionato profilo alare, i fasci di fibre parallele possono essere posizionati in ragione delle singole curvature che essi devono possedere a vela completata.

Al fine di sottoporre la vela alla pressione voluta ed al riscaldamento si procede ad inserire la vela madre, dopo che su di essa à ̈ stato posto il sandwich multistrato, all'interno di un sacco stagno.

In seguito, viene creato il vuoto all'interno di detto sacco stagno e successivamente si procede a riscaldare il tutto.

In questo modo si ottiene quindi una vela integrale, in corpo unico, flessibile e leggera, che raggiunge tutti gli scopi prefissati ed altri ancora.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di una forma preferenziale di realizzazione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 rappresenta in sezione un esempio della struttura a strati di una vela integrale realizzata secondo il presente trovato;

- la fig. 2 rappresenta un esempio di come si possono disporre fibre di rinforzo che servono per contenere linee di forza composte;

- la fig. 3 illustra la predisposizione dei semicomponenti per ottenere un sandwich multistrato da cui ricavare la struttura a strati di fig. 1;

- la fig. 4 illustra come risulta il sandwich di fig. 3 dopo le operazioni di pressione e riscaldamento;

- la fig. 5 illustra il modo in cui viene applicata la pressione e come viene effettuata la sagomatura della vela di fig. 1.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE

Con riferimento alle figure allegate, una vela 10 secondo il presente trovato presenta una struttura a strati comprendente due strati esterni, primo 11 e secondo 111, costituiti da un film sottile di materiale plastico, ad esempio polipropilene, o policarbonato, o altro materiale idoneo allo scopo specifico di volta in volta richiesto.

Tale struttura a strati à ̈ ottenuta da un semilavorato multistrato, o sandwich 20, il quale viene sottoposto a pressatura e riscaldamento.

Nel caso illustrato, il sandwich 20 Ã ̈ definito, a titolo esemplificativo, da due semicomponenti 21, 121, che nel caso di specie sono reciprocamente simmetrici e speculari rispetto ad una linea mediana M del sandwich 20 stesso (fig. 3).

Va tenuto presente che nel caso si debba contrastare comportamenti dello scafo, o nel caso di regate particolari, i due semicomponenti 21, 121 possono non presentare la stessa composizione.

Nel caso di specie, sulla superficie di ciascuno strato esterno 11, 111 che, a vela 10 completata risulterà rivolta verso l'interno del sandwich 20, viene applicato, mediante deposizione di un film di materiale, oppure mediante spruzzatura, un primo strato di collante termofusibile 14, 114.

Su ciascun primo strato di collante termofusibile 14, 114 viene posto un primo strato di fibre parallele 12, 112, le quali sono disposte tra loro affiancate secondo un orientamento previsto e prestabilito sulla base della direzione delle tensioni, o spinte, o carichi, che esse devono sopportare.

Secondo una variante, su ciascun primo strato di fibre parallele 12, 112 può essere posto un secondo strato di collante termofusibile 214, 314.

Possono anche essere previsti più strati di fibre parallele anche diversamente orientati.

È nello spirito del trovato il prevedere anche solo i secondi strati di collante termofusibile 214, 314, senza i primi strati di collante termofusibile 14, 114 disposti tra corrispondenti coppie comprendenti uno strato esterno 11, 111 ed il contiguo primo strato di fibre parallele 12, 112.

Si creano in questo modo due semicomponenti 21, 121 ciascuno definito da uno strato esterno (11 o 111), da almeno uno strato di fibre parallele (12, 112, 212, 312) e da almeno uno strato di collante termofusibile (14, 114, 214, 314).

In corrispondenza della zona mediana del sandwich 20 (figg. 3 e 4), vengono poste fibre di rinforzo 13, idonee a contenere le linee di forza e le tensioni che, in uso, si generano sulla superficie della vela 10 sotto l'azione di spinta del vento.

In questo caso, la forma del sandwich 20 Ã ̈ definita dai due semicomponenti 21, 121 e dalle fibre di rinforzo 13, interposte tra di essi.

Le fibre di rinforzo 13 possono essere organizzate in fasci continui, oppure a strisce, e possono definire un intero strato del sandwich 20, oppure definire soltanto parti di esso.

Nel caso in cui si utilizzino spezzoni di fibre di rinforzo 13 (fig. 2), queste saranno previste sovrapposte nelle proprie terminazioni 19 incidenti.

Nel caso in cui un semicomponente 21, 121 comprenda ulteriori strati di fibre parallele oltre al primo strato di fibre parallele 12, 112, detti strati (ossia secondi strati di fibre parallele 212, 312, riportati tratteggiati in fig. 3, ed altri, non riportati nelle figure) possono essere orientati tutti nello stesso senso, oppure almeno uno tra i suddetti ulteriori strati di fibre parallele può essere orientato in un senso differente, a contenere tensioni diverse rispetto a quelle contenute dal primo strato di fibre parallele 12, 112 del rispettivo semicomponente 21, 121.

Per dare la voluta sagomatura alla vela 10, richiesta dalla sua stessa dimensione e dalla gamma di venti che essa deve sopportare, à ̈ possibile deporre i summenzionati strati di fibre parallele 12, 112 sui corrispondenti primo, 11, e secondo, 111, strato esterno, tenendo conto di ciò.

Quando il sandwich 20, che in fig. 3 à ̈ riportato in una condizione intermedia di realizzazione della vela 10, viene sottoposto a pressione e riscaldamento, si ottiene un unico elemento in cui il materiale collante di ogni strato di collante termofusibile 14, 114, 214, 314, sciogliendosi, invade tutti gli interstizi degli strati del sandwich 20, legando quest'ultimo in una struttura a corpo unico ed integrale (fig· 4), ossia senza discontinuità esterne.

Per applicare la voluta pressione sul sandwich 20, che in unione al suddetto riscaldamento produce il corpo integrale sopra citato, il procedimento di realizzazione della vela 10 prevede l'utilizzo di una vela madre 15, avente un profilo ed una sagomatura di forma coniugati con quelli della vela 10 finita.

Dopo la preparazione del sandwich 20 sopra descritta, durante la quale ad esso può venire conferita anche la forma finale, o quasi, della vela 10, il sandwich 20 stesso viene depositato sulla vela madre 15.

Quest 'ultima può essere di forma piana appiattita oppure sagomata e presentare linee di sagomatura 16 (fig.

5), che creano la voluta conformazione spaziale che avrà la vela 10 una volta completatane la realizzazione.

A questo punto, la vela madre 15, sulla quale à ̈ posizionato il sandwich 20, ancora in uno stato in cui i propri componenti sono di fatto disposti in modo voluto ma sostanzialmente non soggetti a vincoli reciproci, oppure soggetti a vincoli deboli, viene inserita all'interno di un sacco stagno 17.

Mediante una pompa 18, viene aspirata l'aria presente all'interno del sacco stagno 17, per creare al suo interno una depressione e assoggettarlo ad una condizione di vuoto.

La depressione così determinata crea una voluta ed intensa pressione distribuita di fatto uniformemente sulle superfici componenti del sandwich 20, il quale aderisce alla vela madre 15 per assumerne la conformazione voluta.

Contemporaneamente a ciò, il sacco stagno 17 viene lambito da aria calda, o vapore riscaldato, ad una temperatura tale da determinare un riscaldamento sostanzialmente uniforme del sandwich 20 e sufficiente allo scioglimento e alla migrazione del collante degli strati di collante termofusibile 14, 114, 214, 314.

Oltre che con aria calda che lambisce il sacco stagno, il riscaldamento può essere effettuato anche in altri modi, ad esempio può essere previsto che il sacco stagno 17 presenti resistenze elettriche che, attivate, cedono calore al contenuto del sacco stagno 17 stesso.

Lo scioglimento del materiale collante, una volta raffreddato il tutto, consente la generazione di un corpo integrale, come sopra descritto.

Inoltre, tale corpo integrale, che costituisce la vela 10, presenta superfici esterne lisce e prive di ogni benché minima imperfezione, discontinuità di materiale o avvallamento puntuale.

È chiaro che alla vela 10 fin qui descritta ed al relativo procedimento di realizzazione possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall'ambito del presente trovato.

È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz'altro realizzare molte altre forme equivalenti di vela integrale aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell'ambito di protezione da esse definito.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Vela integrale per generare una propulsione in seguito ad una spinta eolica, caratterizzata dal fatto che presenta una struttura a strati integrale delimitata esternamente da un primo strato esterno (11) e da un secondo strato esterno (111), realizzati entrambi con un film sottile di materiale flessibile, estruso o laminato, e che a ciascuno di detti primo strato esterno (11) e secondo strato esterno (111) Ã ̈ associato, internamente rispetto a detta struttura a strati, almeno uno strato di fibre parallele (12, 112, 212, 312) tra loro affiancate, il tutto essendo solidarizzato mediante almeno uno strato di collante termofusibile (14, 114, 214, 314), disposto internamente a detti primo strato esterno (11) e secondo strato esterno (111) ed in modo coordinato con i corrispondenti strati di fibre parallele (12, 112, 212, 312).
2. 2. Vela integrale come nella rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che gli strati esterni (11, 111) hanno un peso compreso tra 15 g/m<2>e 50 g/m<2>.
3. 3. Vela integrale come nella rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detti strati esterni (11, 111) sono realizzati in policarbonato o in polipropilene.
4. 4. Vela integrale come in una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che tra gli strati di fibre parallele (12, 112, 212, 312) sono presenti fibre di rinforzo (13) sostanzialmente disposte per contrastare linee di forza e secondo direzioni di tensioni che si originano durante detta spinta eolica.
5. 5. Vela integrale come in una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzata dal fatto che comprende un sandwich (20) multistrato definito dalla sovrapposizione di due componenti (21, 121), cadauno costituito da detti strati esterni (11, 111), almeno uno strato di fibre parallele (12, 112, 212, 312), almeno uno strato di collante termofusibile (14, 114, 214, 314), e da fibre di rinforzo (13), e che detto sandwich (20) genera detta struttura integrale mediante pressione e riscaldamento di detto sandwich (20).
6. 6. Vela integrale come in una o l'altra delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzata dal fatto che la sagomatura della vela (10) viene ottenuta in fase di deposizione degli strati di fibre parallele (12, 112, 212, 312).
7. 7. Vela integrale come nella rivendicazione 5 o 6, caratterizzata dal fatto che la sagomatura della vela (10) viene ottenuta deponendo detto sandwich (20) multistrato su una vela madre (15), avente la sagomatura anche spaziale voluta, prima di operare detta pressione e detto riscaldamento.
8. 8. Vela integrale come nella rivendicazione 6 o 7, caratterizzata dal fatto che il sandwich (20) viene introdotto, in unione con detta vela madre (15), in un sacco stagno (17) in cui viene creato il vuoto e riscaldato.
9. 9. Vela integrale come nella rivendicazione 7 o 8, caratterizzata dal fatto che detta vela madre (15) viene preparata a parte e presenta una conformazione spaziale sostanzialmente uguale a quella che dovrà avere la vela (10) quando sarà diventata integrale.
10. 10. Procedimento per ottenere una vela (10) integrale in cui: - vengono previsti due strati in film sottile di materiale plastico estruso o laminato aventi sostanzialmente le dimensioni della vela finita e che andranno a costituire gli strati esterni (11, 111) di quest'ultima; - su ogni strato esterno (11, 111) vengono deposti uno o più strati di fibre parallele (12, 112, 212, 312), in cooperazione con uno o più strati di collante termofusibile (14, 114, 214, 314), in cui la sovrapposizione di ciascuno strato esterno (11, 111) con il corrispondente strato, o i corrispondenti strati, di fibre parallele (12, 112, 212, 312) ed il relativo strato, o i relativi strati, di collante termofusibile (14, 114, 214, 314) definisce un semicomponente (21); - vengono deposte, su almeno uno di detti strati di fibre parallele (12, 112, 212, 312), fibre di rinforzo (13) orientate secondo linee di forza delle tensioni che agiranno sulla vela (10); - vengono sovrapposti tra loro i due semicomponenti (21), con interposizione di dette fibre di rinforzo (13), a definire un sandwich (20); - viene posto detto sandwich (20) su una vela madre (15) avente una conformazione spaziale sostanzialmente uguale a quella che dovrà avere la vela (10) una volta terminata; - vengono posti detto sandwich (20) e detta vela madre (15) in un sacco stagno (17) che viene posto sotto vuoto e riscaldato .
11. 11. Procedimento come nella rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che prevede che detti strati esterni (11, 111) abbiano un peso compreso tra 15 g/m<2>e 50 g/m<z>.
12. 12. Procedimento come nella rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che prevede di realizzare detti strati esterni (11, 111) con policarbonato o polipropilene .