Conceitos de Projetos de Veleiros: Bolina tipo Canard no Veleiro Orca

por madeiramar
em apadrinhamento de projetos, curso de projetos, técnica, teoria
on janeiro 25, 2024

A partir do século XX muitas idéias foram introduzidas nos projetos de veleiros, em especial veleiros de regata, de olho na performance. Um dos conceitos que foram experimentados em barcos da America’s Cup foram variações de uma idéia que é muito antiga, o posicionamento da bolina na proa da embarcação. Vamos explorar mais esta idéia, conceitualmente, e avaliar sua aplicação prática em projetos de barcos para construção artesanal, do Madeira Mar.

Bolina retrátil do tipo “canard” no Orca-7, nosso mais novo projeto de veleiro para construção artesanal. Além das vantagens da bolina retrátil (baixo calado, menor arrasto, possibilidade de encalhar na praia), libera espaço na cabine (a caixa de bolina fica no paiol de âncora). O leme tem área maior, porque também faz parte do plano lateral. Em termos de eficiência, equivalem a uma bolina central. A única diferença é que a bolina, longe do centro de giro do casco, freia a cambada, e assim torna as manobras mais lentas. Em uma embarcação de cruzeiro isto é bom. Uma bolina central deixaria o barco “nervoso” e seria impossível abandonar o leme para caçar uma vela sem o barco entrar no vento.

Para que serve a bolina?

Quilha e bolina são elementos que tem a função de oferecer resistência ao movimento de deriva da embarcação (o escorregamento lateral), promovido pelo componente lateral da força do vento. As modernas quilhas em forma de asa, e as bolinas dos veleiros, resistem ao escorregamento gerando sustentação no sentido oposto ao da força do vento. A sustentação, da mesma forma que na asa de um avião, é uma força gerada pela diferença de pressão no fluido que passa pelas duas faces da asa (seja ela leme, bolina, quilha, vela ou uma asa mesmo).

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Existe uma relação entre a posição, área e forma das velas, e posição, área e forma de quilha, bolina e leme, que tem grande influência sobre o comportamento e segurança da embarcação. Esta relação é chamada de equilíbrio ou balanço, e é determinado pela distância longitudinal entre os centros de esforço da vela e centro de esforço lateral do sistema quilha-leme ou bolina-leme. Há relações ideais entre área vélica e área dos hidrofólios (bolina, leme, quilha), e de distância entre os dois. Esta distância tem como objetivo obter uma leve tendência a “entrar no vento”, quando o barco estiver em orça. Ou seja, se você soltar o leme a embarcação deve, naturalmente, orçar mais até panejar e parar. Este é um comportamento que torna o veleiro mais seguro. Se ele arribar ao se soltar o leme, pode, em uma rajada, expor uma maior área da vela ao vento e adernar perigosamente.

A posição do centro de esforço lateral não coincide sempre com a quilha ou bolina. Uma vez que o leme é parte do sistema, o centro de esforço real pode ficar, até mesmo, em um ponto entre os dois hidrofólios. Esta posição depende não apenas da área lateral de cada elemento, como do ângulo de ataque (ângulo entre o hidrofólio e o fluxo do fluidom no caso, água), um dos principais fatores no aumento da sustentação. Como o leme sempre está compensando a tendência da embarcação, de orçar, tem um ângulo de ataque menor, e uma sutentação menor, proporcionalmente a sua área.

Por que, então, quilhas e bolinas ficam quase sempre no meio da embarcação? Simples, é a posição natural, próximo ao centro de giro, e próximo ao centro de esforço das velas. As quilhas modernas evoluiram através da progressiva redução de comprimento e aumento da profundidade, a fim de reduzir área de arrasto e aumentar capacidade de endireitamento, abaixando o centro de gravidade. As bolinas seguem o mesmo princípio. Porém, se pesquisarmos outras tradições de projeto e construção naval, veremos soluções diferentes. Bolinas fixas na proa, lemes duplos (um leme na popa e um leme na proa) e bolinas retráteis na proa em combinação com quilha central já foram usadas em barcos de regata desde os anos 90. Entretanto, o registro mais antigo vem da China, da época das grandes navegações. Os barcos chineses tinham cascos de fundo liso, sem quilha, e o plano lateral era composto de um leme superdimensionado e uma bolina retráti. O leme também era capaz de ser erguido para navegar em áreas rasas.

Acima vemos as linhas de um Sampan chinês. Note o grande leme perfurado e a bolina retangular muito parecida com as modernas bolinas de veleiros de regata, que ao ser recolhida passa da linha do convés. O leme perfurado parece estranho, mas se basei em princípios que são usados em asas de aviões modernos. O fato é que as excelentes qualidades dps veleiros chineses, reconhecida pelos navegdores protugueses e espanhóis, mostram que seus conceitos inovadores merecem mais atenção. As velas chinesas e a bolina de proa apresentam caminhos inexplorados para o desenvolvimento de veleiros muito eficientes e práticos.

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Em um barco de construção moderna, de compensado naval e epóxi, a bolina na proa libera a área mais nobre da cabine e oferece muito mais conforto. Estruturalmente é melhor, pois não há um rasgo bem no meio do casco, onde está concentrado o maior deslocamento. Em termos de eficiência, oferece duas vantagens: por estar longe do centro de giro do casco, a bolina freia o barco ao cambar, desejável em barcos de cruzeiro; a segunda vantgem é poder regular o centro de esforço lateral com mais precisão, uma vez que pequenas vairações na altura da bolina causam um deslocamento grande do centro deesforço, para trás. Conheça mais sobre o Orca entrando em contato com nossa equipe (clique no ícone do Whatsapp)