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Le capacità di governo delle imbarcazioni: le prove delle qualità evolutive

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Pardo 43
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Come abbiamo visto per aiutare la stabilità di rotta bisogna che il massiccio (pieno) di poppa (Figura 4) sia il più grande possibile, mentre per avere piccoli diametri del cerchio di evoluzione occorre asportare il massiccio di poppa. Ciò vuol dire che la stabilità di rotta e il piccolo diametro del cerchio di evoluzione sono due caratteristiche che non possono essere ottenute simultaneamente.

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Figura 4: Massicci o pieni di poppa (Principles of Naval Architecture)
Figura 4: Massicci o pieni di poppa (Principles of Naval Architecture)

La riduzione della velocità che si ha durante un’evoluzione è una funzione della grandezza del diametro di girazione e del tipo di carena, cioè del suo coefficiente di finezza totale  \(C_B\)(Figura 7). Il diametro di girazione  \(R\)  (Figura 8) va da circa 3 a 7 volte la lunghezza dell’imbarcazione. Quest’ampia variazione del diametro \(R\) può essere influenzata dalle forme di carena o dalle forme e dal tipo di timone.

Figura 7: Riduzione della velocità in funzione del diametro di girazione e del coefficiente di finezza totale CB (Principles of Naval Architecture)
Figura 7: Riduzione della velocità in funzione del diametro di girazione e del coefficiente di finezza totale CB (Principles of Naval Architecture)

Le prove più importanti che mettono in luce le qualità evolutive di un’imbarcazione sono la “manovra a spirale” e la “manovra a zig-zag”.

· La manovra a spirale è la prova che con più sicurezza definisce la stabilità di rotta di un’imbarcazione, stabilità che molte volte non è assicurata dalle prove di evoluzione. Con l‘imbarcazione in direzione e in velocità stabilizzata si porta il timone al massimo angolo per accostata a dritta e quando l’imbarcazione è in fase di girazione si rileva la variazione dell’angolo di rotta nell’unità di tempo. Quindi si diminuisce la barra di 5 gradi in 5 gradi fino a 0 gradi e si procede di 5 gradi in 5 gradi fino a raggiungere il massimo valore di angolazione del timone per accostare a sinistra. Per ogni angolo, in fase di evoluzione stabilizzata, si rileva la variazione dell’angolo di rotta nell’unità di tempo.

Figura 8: manovra di evoluzione
Figura 8: manovra di evoluzione

· La manovra a Zig-Zag fornisce gli indici di abilità evolutiva e di manovrabilità in fase di moto non uniforme e perciò con più aderenza alla realtà.  Con nave stabilizzata in direzione rettilinea e in velocità, per un’evoluzione a destra si porta il timone a 30° (oppure a 20° - 10° - ecc.) fisso fino al momento in cui si raggiunge una variazione di rotta di 30° a dritta rispetto alla rotta originaria. A questo punto si porta il timone a 30° a sinistra e si attende fino a quando l’imbarcazione ha variato la rotta di 30° a sinistra rispetto alla rotta originaria. In questa prova si rileva il tempo che la nave ha per mutare rotta e l’avanzo in rotta con spostamento laterale. Questi ultimi dati forniscono la misura dell’anticipo necessario con cui occorre intervenire con il timone per mantenere l’imbarcazione in rotta. Dalla manovra a Z o Zig-Zag si ricavano gli indici di governo di Nomoto. Questi indici, che sono chiamati così dal nome dello studioso giapponese che li ha proposti, s’indicano con \(T\)\(K\), definiti come:

\(T=J_i/m_S\)    \(K=m_E/m_S\) 

dove:      

\(J_i \) = momento d’inerzia della nave all’imbardata
\(m_S\)= momento di smorzamento unitario
\(m_E\)= momento di evoluzione unitario

Figura 9: Confronto di dati relativi ai parametri K e T ricavati da prove a zigzag (Principles of Naval Architecture)
Figura 9: Confronto di dati relativi ai parametri K e T ricavati da prove a zigzag (Principles of Naval Architecture)

Gli indici \(T\)\(K\) indicano:

· \(T\):  per navi stabili ha segno positivo ed è tanto più piccolo in valore assoluto quanto più l’imbarcazione è stabile. Il termine \(1/T\)misura anche l’accelerazione angolare, cioè la rapidità di risposta dell’imbarcazione al timone.
· \(K\): è inversamente proporzionale al raggio di girazione e pertanto a valori elevati di  K  corrispondono piccoli diametri di girazione e, quindi, può essere preso a indice dell’abilità evolutiva dell’imbarcazione.

I termini \(T\)\(K\) possono essere assunti come indici della qualità di governo dell’imbarcazione e, per il modo con cui sono stati ricavati, si riferiscono a condizioni di moto variabile e sono quindi rappresentativi delle qualità dell’imbarcazione particolarmente in fase di moto evolutivo.

Importante notare che i dati raccolti dalle varie prove, opportunamente analizzati, forniscono elementi necessari per proporzionare i servomeccanismi per gli impianti automatici di governo.

Angelo Sinisi

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