Home > La carena: il blog di Angelo Sinisi > I movimenti oscillatori delle navi: il fenomeno del rollio

Tag in evidenza:

I movimenti oscillatori delle navi: il fenomeno del rollio

 Stampa articolo
MSC Seaview
MSC Seaview

In questa prima parte dell’articolo, composto di quattro parti, e successiva seconda parte verrà esplicitato il fenomeno del rollio. I movimenti oscillatori delle navi, con l’aumento delle prime crociere, furono oggetto di ricerca per trovare i mezzi capaci di attutirli, perché causa di quel fenomeno conosciuto come mal di mare. Ma il risultato di queste ricerche ebbe ed ha una utilizzazione ancora più importante, per la stabilizzazione delle navi da guerra utile a facilitare la precisione del tiro delle armi.

advertising

Figura 1
Figura 1

Poiché la stabilizzazione assoluta è possibile solo teoricamente, diremo che una nave è stabilizzata quando riduce sensibilmente le sue inclinazioni, entro certi limiti stabiliti in partenza.

Il mare agitato, le raffiche di vento, lo spostamento repentino di una massa rilevante o una virata rapida con forte angolo di barra del timone sono causa di movimenti oscillatori delle navi.

Figura 2
Figura 2

I movimenti oscillatori più importanti (Figura 1) sono:

• il fenomeno del “rollio”, che consiste in oscillazioni trasversali della nave (Figura 2);

• il fenomeno del “beccheggio”, che è l’effettuazione di oscillazioni longitudinali della nave (Figura 3);

• il fenomeno del “sussulto”, che è la realizzazione di oscillazioni verticali della nave (Figura 4).

Estinte le forze inclinanti, la nave continua a oscillare, in modo sempre minore, fino a raggiungere, dopo un certo tempo, la sua posizione di equilibrio stabile in acqua calma (Figura 5).

Figura 3
Figura 3

Nell’articolo precedente “LA STABILITA’ DELLE NAVI“ si è parlato dell’altezza metacentrica trasversale \((r-a)\) , il cui valore deve essere contenuto entro certi limiti per il buon comportamento in mare delle navi. Il limite inferiore è dettato da considerazioni di sicurezza legata appunto alla stabilità. Meno tenuto in considerazione è il limite superiore dell’altezza metacentrica che deriva anch’esso da considerazioni di sicurezza, legate, in questo caso, all’ampiezza delle oscillazioni e all’entità delle accelerazioni verticali indotte da quest’ultime, in mare ondoso.

Figura 4
Figura 4

Infatti, tanto maggiore è l’altezza metacentrica della nave, tanto minore è il suo periodo naturale di rollio. Un minore periodo di rollio corrisponde a una maggiore probabilità di incorrere in condizioni di risonanza in mare ondoso. Difficilmente avviene il capovolgimento della nave perché, al crescere dell’ampiezza dell’oscillazione, cresce anche la velocità angolare della nave e quindi anche la resistenza, dovuta all’accelerazione impressa dalla nave alla massa d’acqua adiacente alla carena. A queste si aggiunge la resistenza delle formazioni ondose causate dal rollio. Tutto questo finisce con annullare gli incrementi di ampiezza dell’oscillazione del rollio.

Al contrario amplissime rollate riducono le probabilità d’incorrere in condizioni di risonanza, ma possono comportare lo spostamento dei carichi mobili e, al limite, l’imbarco d’acqua e il possibile capovolgimento della nave.

Un forte beccheggio può causare un notevole tormento delle strutture di prora e comportare la necessità di diminuire la velocità.

Scopo di questo articolo è trattare i fenomeni del rollio, del sussulto e del beccheggio.

Figura 5
Figura 5

Il fenomeno del rollio

Una nave che si trovi in equilibrio nella sua posizione diritta, se inclinata su un fianco e lasciata poi libera, com’è stato già spiegato nell’articolo riguardante la stabilità, ritorna nella sua posizione primitiva in virtù del momento raddrizzante (Figura 6) o di stabilità e, raggiuntala, acquisita una certa energia cinetica, prosegue il suo moto angolare nel verso opposto, compiendo oscillazioni alternate. Tali oscillazioni sarebbero in numero infinito se non intervenissero le varie resistenze, già descritte, a ridurle gradatamente fino ad annullarle (Figura 5).

Figura 6
Figura 6

Si definisce “oscillazione completa” trasversale (Figura 2) il movimento angolare che la nave compie per passare da una posizione di massima inclinazione su un fianco a quella di massima inclinazione sull’altro fianco e poi ritornare alla posizione di partenza. Invece per ”oscillazione semplice” trasversale si definisce il movimento angolare che la nave compie per passare dalla posizione di massima inclinazione su un fianco a quella di massima inclinazione sull’altro fianco (Figura 2).

Figura 7
Figura 7

Si definisce “ampiezza di oscillazione” l’angolo che la nave compie in una oscillazione semplice (Figura 7).

La durata dell’oscillazione completa trasversale, chiamato “periodo” di rollio (Figura 2), è rappresentata dalla relazione

\(T_t = 2 \cdot π \cdot \sqrt{ {I_{xx}} \over { ∆ \cdot (r-a) }}\)

dove

\(I_{xx} = I_t + M_{t_{agg.}}\) = momento d’inerzia di massa trasversale del sistema “nave–acqua“ rispetto all’asse baricentrico longitudinale di rotazione

\(I_t\) = momento d’inerzia di massa trasversale della nave rispetto all’asse baricentrico longitudinale di rotazione

\(M_{t_{agg.}}\) = “massa aggiunta” di acqua di mare

\(∆ \)= dislocamento della nave

\((r-a)\) = altezza metacentrica trasversale

Una formula approssimata per calcolare il periodo di rollio (R. Nabergoj) è

\(T_t= K_R \cdot {B \over \sqrt{(r-a)}}\)

dove \(K_R\)= 0,73 (valore medio) e oscilla da 0,63 (Sommergibili) a 0,83 (Portaerei)

\(B\) = Larghezza della nave

Nella seconda parte continuerò a parlare del fenomeno del rollio.

Angelo Sinisi

Le ultime notizie di oggi
 

RIPRODUZIONE RISERVATA © Copyright Pressmare

[Allegati]

  • Movimenti oscillatori delle navi - legenda prima parte