Thomas Harrison Butler, designer dilettante, teorico del ''Metacentro''

Thomas Harrison Butler, DM , FRCS (Eng) (19 mar 1871 - 29 Gennaio 1945) è stato un oculista britannico e uno yacht designer dilettante. Ha progettato piccole barche costruite in stile tradizionale particolarmente impegnato nel disegnare barche a vela.

Carriera medica

Thomas Harrison Butler

Butler si laureò con un Master al Corpus Christi College di Oxford nel maggio 1902, e ricevette allo stesso tempo un dottorato in Medicina (DM).

Esercitò a Coventry, Birmingham e Leamington Spa privatamente e trascorse la maggior parte del suo tempo lavorando, non retribuito, in ospedale.

Yacht designer e teorico del metacentro

Harrison Butler fu un forte sostenitore della “metacentric shelf formula” (Metacentro)

Il metacentro è un punto definito nello studio del comportamento dei corpi galleggianti. Geometricamente rappresenta il punto per il quale ruota la retta d'azione della spinta idrostatica per tutte le piccole inclinazioni.

Per definizione, il metacentro (Mφ) è il centro di curvatura della proiezione sul piano verticale passante per il centro di massa (G) e perpendicolare all'asse d'inclinazione baricentrico della traiettoria seguita dal centro di carena (B) nel corso di un'inclinazione isocarenica infinitesima.

Proprietà generali del Metacentro

Metacentro, metacentro iniziale, prometacentro ed evoluta metacentrica su di un galleggiante di forme navali.

Grandezze correlate al metacentro

Metacentro iniziale

Per inclinazioni infinitesime attorno alla condizione di equilibrio stabile il metacentro rappresenta il punto di intersezione tra la proiezione della direttrice della spinta e la verticale passante per il centro di carena iniziale e il centro di massa e viene generalmente indicato come metacentro iniziale (M).

Prometacentro

Per tutte le inclinazioni finite, in generale il metacentro non appartiene più alla verticale iniziale e dunque il punto di intersezione tra questa e la direttrice della spinta prende il nome di prometacentro (H).

Evoluta metacentrica

Il luogo dei punti descritti dal metacentro nel corso di un'inclinazione finita prende il nome di evoluta metacentrica. L'evoluta metacentrica risulta in generale avere rami simmetrici rispetto a eventuali assi di simmetria del corpo galleggiante, con un punto singolare in corrispondenza del metacentro iniziale.

Raggio metacentrico

La distanza tra il metacentro e il centro di carena si definisce raggio metacentrico (BφMφ) e rappresenta il raggio di curvatura della proiezione della traiettoria del centro di carena. Il raggio metacentrico è fornito dal rapporto tra il momento d'inerzia della figura di galleggiamento rispetto all'asse d'inclinazione e il volume di carena:

 BM_\phi =\frac{I_\phi}{\mathcal {5}} \

In base a tale definizione, il raggio metacentrico ha minimo e massimo in corrispondenza degli assi principali di inerzia della figura di galleggiamento.
 

Metacentro, metacentro iniziale, prometacentro ed evoluta metacentrica su di un galleggiante di forme navali.

Altezza metacentrica

La distanza tra il metacentro iniziale e il centro di gravità si definisce altezza metacentrica (GM). Esso si ricava a partire dal raggio metacentrico iniziale, considerando le differenti quote del centro di carena e del centro di gravità:

 GM=Z_B+BM-Z_G

Metacentro di zona

Quando il metacentro non fa riferimento all'intera carena e al suo centro, ma a una zona racchiusa tra due piani di galleggiamento paralleli e al relativo centro di zona, esso prende il nome di metacentro di zona (M∇z).

Correlazione tra metacentro e stabilità iniziale

L'altezza metacentrica rappresenta il parametro fondamentale per la definizione della stabilità iniziale del galleggiante. Se si considera infatti uno sbandamento infinitesimo a partire dalla condizione di equilibrio e quindi una rotazione infinitesima del centro di carena attorno al metacentro iniziale, il braccio (anch'esso infinitesimo) tra la forza peso e la spinta archimedea risulta essere pari a:

 GZ = GM \sin d\phi

La positività dell'altezza metacentrica è dunque una condizione necessaria affinché il momento generato dalla coppia di forze risulti anch'esso positivo e dunque raddrizzante, opponendosi alla forza che genera lo sbandamento del galleggiante.

Negli anni precedenti ai computer, Harrison Butler fu conosciuto per tagliare sezioni su carta dei suoi scafi per calcolare le linee di simmetria e i centri di massa. Sono note barche, costruite con i suoi progetti, per il loro aspetto elegante. 

Scrisse due libri, Cruising Yachts: Design and Performance e An Illustrated Guide to the Slit-Lamp ed è stato oggetto di un documentario della BBC TV 1980.

Disegni

I disegni di Harrison Butler sono ancora utilizzati in costruzione, come ad esempio questo HB Cyclone in legno del 2006.
 

HB Cyclone - Public Domain, https://en.wikipedia.org/w/index.php?curid=6507580

Englyn design - Un piccolo Yacht- vela 1933-1959
 

Cyclone II Bermudan Cutter
 

Cyclone II Bermudan Cutter

Yonne Class Cutter - Descritto da Harrison Butler come un 'modello sportivo'.
 

Yonne Class Cutter - Public Domain, https://en.wikipedia.org/w/index.php?curid=6507331

Zyklon - Simile a un Falmouth Quay Punt , sebbene più piccola e con sartiame tradizionale. Versioni dello Zyklon sono state costruite da Alfred Lockhart Ltd. e conosciute come la 'Z' 4 tonnellate.
 

Zyklon

La Harrison Butler Association

Una Harrison Butler Association è stata costituita nel 1973 per chiunque fosse interessato ai suoi disegni. Ha lo scopo di tenere traccia delle imbarcazioni Harrison Butler in tutto il mondo e aiutare i proprietari a tenersi in contatto. Organizza due incontri e invia due newsletter ogni anno.

Harrison Butler è stato il suocero-dell'attrice Joan Hickson .