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Le condizioni evolutive delle navi: sbandamenti trasversali nella manovra di evoluzione

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Nave Italia
Nave Italia

Nella terza parte dell’articolo è stato evidenziato che l’angolo di sbandamento (Figura 7) maggiore si raggiunge immediatamente dopo il cambiamento di sbandamento da dritta a sinistra, poiché, a causa della sua inerzia di massa, la nave sbanda al di là della sua posizione di equilibrio statico.

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Quindi il massimo angolo di sbandamento sarà maggiore di quello dedotto dalla seguente equazione di equilibrio statico (Figura 7):

\(\overline{MG} \cdot sin \varphi_2 \cdot D = {D' \over g} \cdot {{V_t}^2 \over R} \cdot cos \delta \cdot \overline{GN} - P \cdot cos \alpha \cdot \overline{ON} \)

dove:

Figura 7
Figura 7

il 1° membro dell’equazione = momento di stabilità statica;

il 2° membro dell’equazione = somma dei momenti rispetto a delle forze \(N\) che provocano lo sbandamento;

\(D\) = dislocamento della nave;

\(\overline{MG}\) = altezza metacentrica;

\(D'\) = peso della nave + peso dell’acqua trascinata (massa aggiunta);

\(V_t\) = velocità della nave tangente alla traiettoria di ;

\(R\) = raggio di curvatura della traiettoria di ;

\(P\) = forza generata dal timone;

\(g\) = accelerazione di gravità;

\(\varphi_2\) = angolo di sbandamento;

\(\delta\) = angolo di deriva;

Poco o nulla si sa sulla quantità di acqua trascinata. Sarà probabilmente sufficiente una piccola percentuale del peso della nave.

Nella terza fase la nave continua a sbandare dallo stesso lato della seconda fase, ma l’angolo di sbandamento è più piccolo a causa della diminuita velocità della nave e della conseguente diminuzione della forza centrifuga. E’ chiaramente mostrato che lo sbandamento iniziale, che forma l’angolo \(\varphi_1\) (Figura 4) a diritta è molto più piccolo del successivo sbandamento a sinistra con angolo \(\varphi_2\) (Figura 7). Il massimo angolo a sinistra si presenta a metà periodo di rollio subito dopo quello a dritta, raggiungendo il massimo valore del circa 16% maggiore dell’angolo di sbandamento statico al quale si stabilizza.

Figura 4
Figura 4

Dalla Figura 7 e dall’equazione di equilibrio statico risulta che il momento della componente trasversale \(P \cdot cos \alpha \cdot \overline{ON}\) della forza generata dal timone contrasta lo sbandamento a sinistra. Da ciò risulta che se il timone fosse riportato al centro nel momento in cui lo sbandamento passa da diritta a sinistra, il termine \(P \cdot cos \alpha \cdot \overline{ON}\) scomparirebbe dall’equazione di equilibrio statico menzionato e lo sbandamento a sinistra diventerebbe maggiore di quello che si avrebbe se fosse mantenuto l’originale angolo di barra a diritta.

Ciò va considerato con attenzione poiché il timoniere, temendo uno sbandamento eccessivo, potrebbe riportare il timone al centro, o peggio dare barra contraria e peggiorare ancora di più la situazione; invece l’unica azione sicura sarebbe quella di ridurre la velocità della nave fermando i propulsori. La stessa situazione si verifica al termine del cerchio di evoluzione, ma non è pericolosa in quanto l’angolo di sbandamento è in tal caso molto più piccolo per la ridotta velocità.

La variazione piuttosto rapida dello sbandamento da sinistra a diritta e l’angolo massimo di sbandamento possono ridursi mettendo lentamente il timone alla banda, nel qual caso il raggio di curvatura dell’accostata diminuisce lentamente e la forza centrifuga aumenta gradatamente.

E’ evidente che il pericolo di capovolgimento in tali circostanze sia molto più probabile nelle navi che abbiano alcune o tutte delle seguenti caratteristiche: un centro di gravità alto, una piccola altezza metacentrica, un’elevata velocità o un piccolo cerchio di evoluzione.

In tutte le parti dell’articolo si fa riferimento al timone classico (il timone passivo), ma le considerazioni fatte sulla manovrabilità della nave valgono, in massima parte, anche per navi equipaggiate con timoni attivi, compresi i timoni propulsori.

Angelo Sinisi

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