Quando stai per cadere mentre vai in bicicletta, ti muovi nella direzione della caduta senza nemmeno rendertene conto. Questa correzione può essere spiegata usando i principi della fisica; i tuoi supporti, cioè le ruote, rimanere in equilibrio grazie al baricentro. Ora, per la prima volta, è stato inoltre scientificamente provato che questo principio di stabilità della bicicletta può essere utilizzato anche per mantenere la stabilità di un aliscafo, come la TU Delft Solar Boat. Gli studenti hanno recentemente pubblicato le loro scoperte nel Naval Engineers Journal, una rivista accademica pubblicata dall'American Society of Naval Engineers.

Modello matematico

I foil (o struts) sono piccole ali sotto una barca, quale, a condizione che la barca stia viaggiando a una velocità sufficiente, può sollevare lo scafo fuori dall'acqua allo stesso modo in cui le ali di un aereo sollevano lo scafo di un aereo in aria. Scienziati e ricercatori hanno lottato per molti anni con la sfida di migliorare la stabilità delle "barche volanti". Gli studenti Gijsbert van Marrewijk e Johan Schonebaum sono stati attratti da questo fenomeno sin da quando erano membri del TU Delft Solar Boat Team nel 2013."Abbiamo utilizzato un modello matematico per convalidare se un aliscafo a binario singolo che utilizza due lamine uno dietro l'altro in l'acqua rimarrebbe stabile allo stesso modo in cui stiamo in piedi su una bicicletta, " dice Marrewijk. Sperimentando con la TU Delft Solar Boat 2016, progettato e costruito dagli studenti della TU Delft sotto la supervisione del ricercatore in bicicletta Arend Schwab, hanno dimostrato che l'aliscafo può effettivamente essere tenuto in posizione verticale durante il volo utilizzando il principio della sterzata in caduta.

Durante questi esperimenti, il pilota ha guidato nella direzione della caduta e gli studenti hanno registrato cose come velocità, altitudine e angolo di rollio." Perché sterzare e mantenere un aliscafo in posizione verticale è molto più difficile che andare in bicicletta, il pilota ha ricevuto una formazione intensiva dagli studenti del team Solar Boat, " spiega Schonebaum. Ma una barca non è una bicicletta; al posto delle ruote girevoli ha delle piccole lamine sotto la superficie dell'acqua. Per non parlare del fatto che il peso è distribuito e trasportato in modo diverso. "È estremamente difficile per un pilota di aliscafo basta andare subito in acqua, ecco perché abbiamo sviluppato un simulatore al computer per consentire al pilota di esercitarsi in anticipo." Il modello matematico convalidato è stato integrato in questo strumento di addestramento. D'ora in poi, i team saranno in grado di utilizzare questo modello per calcolare in anticipo la stabilità dei nuovi progetti di barche solari." Prima di sviluppare questo modello, avremmo scoperto che la barca non era abbastanza stabile una volta messa in acqua. Questo simulatore probabilmente farà risparmiare ai futuri team di Solar Boat molte ore inutili di costruzione e frustrazione, " afferma Schonebaum. La ricerca è già stata utilizzata nella progettazione della barca solare di quest'anno. Il team ha ampliato il sistema di governo sulla base di questi risultati di ricerca, il che significa che la barca ora può virare a una velocità maggiore e con un raggio di virata più piccolo.

Una volta in acqua, divenne presto chiaro che il peso ridotto della TU Delft Solar Boat 2016 (100 kg) combinato con l'innovativo meccanismo di sterzo significava che la barca era in grado di raggiungere velocità massime fino a 55 km/h. Nel 2016, questa velocità ha vinto due medaglie d'argento al TU Delft Solar Boat Team; ai campionati mondiali di barche solari in Frisia e alla Coppa di Montecarlo a Monaco. Ma questa è la prima volta che ci sono prove scientifiche a sostegno di questo meccanismo di stabilità." È fantastico che questi studenti siano stati in grado di dimostrare con questo documento di ricerca che un pilota può navigare su una barca proprio come noi andiamo in bicicletta, " dice Schwab. "E non capita tutti i giorni che le ricerche degli studenti del Master vengano pubblicate su una rivista accademica".

"Essere pubblicato è fantastico, Certo, ma soprattutto, questa nuova conoscenza del funzionamento della tecnologia degli aliscafi può ora essere utilizzata anche per rendere la navigazione più sostenibile in futuro, " dice Marrewijk. Le barche tradizionali avevano sempre bisogno di diverse lamine per sollevare la barca fuori dall'acqua senza perdere l'equilibrio. "Proprio come gli stabilizzatori mantengono una bicicletta in posizione verticale quando i bambini stanno imparando a cavalcare, " spiega Marrewijk. Una barca che viene sollevata dall'acqua in questo nuovo modo ha bisogno di meno lamine e quindi ha una minore resistenza all'acqua, il che rende la navigazione molto più economica." La resistenza in gioco qui può essere paragonata a quella di una mano umana che scivola nell'acqua, " secondo Marrewijk. "Sono necessarie ricerche di follow-up per scoprire esattamente quanto potrebbe essere più economico per una barca più grande, ma ci aspettiamo che le compagnie di costruzione navale saranno sicuramente interessate a questo principio per mantenere gli aliscafi in posizione verticale durante il volo".