Le forme della carena tonda - terza parte

Come già precedentemente detto, se i dati del problema-progetto (volume, peso, velocità) sono tali da indicare, da un punto di vista idrodinamico, la scelta della carena tonda, il progettista di una nave deve avere i seguenti fondamentali obiettivi:

1)    far raggiungere alla nave una certa velocità, posta tra i dati di partenza del progetto, con la minima “spesa” di potenza possibile;
2)    assicurare alla nave buone qualità di tenuta di mare (Figura 11 ,Figura 12 e Figura 13) (seakeeping);
3)    assicurare alla nave una buona stabilità statica e di rotta oltre ad una buona manovrabilità.

Lo scopo che si deve perseguire nel determinare le caratteristiche geometriche della carena di una nave è soddisfare le richieste del tema del progetto con il minore dislocamento (peso) possibile. Si deve fare attenzione a non equivocare e/o ritenere almeno ovvia, se non oziosa, la precedente affermazione. “Soddisfare le richieste” significa procedere con equilibrio, proporzionare con giusto respiro, calcolare con i dovuti margini di sicurezza.  “Minore dislocamento possibile” è il compromesso tra le varie esigenze, spesso contrastanti, poste dal tema. 

Limitare il dislocamento non vuol dire “risparmiare” nella realizzazione del progetto, ma non “sprecare” volumi, aree e pesi, senza ridurre ovviamente la sicurezza, qualità fondamentale in mare. Stabilito il peso e il volume, il progettista deve ottimizzare gli elementi da cui dipende il comportamento idrodinamico della nave, cioè la carena (scafo nudo e appendici) e l’elica, realizzando la loro migliore possibile combinazione.

La previsione del comportamento idrodinamico di una nave presenta ancora oggi notevoli difficoltà. La scelta della carena per una nave in progetto può essere eseguita con diversi metodi:

1)  uso di dati in vera grandezza relativi a navi simili già costruite;
2)  uso di sistemi di calcolo matematici;
3)  uso di modelli da sperimentare in vasca.

Con il primo metodo, per quanto concerne la resistenza d’onda o residua, Froude stabilì, a seguito di esperienze con modelli, quella che è ancora oggi universalmente conosciuta come la legge di similitudine di Froude, che afferma:
“le resistenze residue di navi geometricamente simili o di nave e modello geometricamente simili sono proporzionali ai loro dislocamenti quando le rispettive velocità stanno nel rapporto delle rispettive radici quadrate delle lunghezze”
cioè

Cioè, stabilito il rapporto  \(\lambda^3\)  tra il volume della nuova nave e il volume della nave modello si avrà

Il secondo metodo, elencato, è utilizzato quando bisogna risolvere un problema molto particolare o non si può fare riferimento a una carena simile. Per questo l’unica soluzione resta l’uso dei sistemi matematici, come l’analisi di regressione, fatta con molte carene conosciute e provate.

Riguardo al terzo metodo, sono a disposizione del progettista utilissimi risultati di esperienze sistematiche di resistenza di carena. Questi comprendono la maggior parte dei casi che si possono incontrare e che in ogni caso costituiscono un indispensabile punto di riferimento per poter subito giudicare la bontà di una carena. Tali serie sistematiche costituiscono difatti il risultato d’innumerevoli prove di resistenza eseguite su carene derivate da una o più carene madri, nelle quali vengono variate in modo sistematico le principali dimensioni e coefficienti caratteristici.

Nella quarta parte dell’articolo sarà esplicitato il terzo metodo e la ricerca di carena.

Angelo Sinisi