CRITERI GENERALI SULLA STABILITA’
I N T R O D U Z I O N E
La sicurezza di una nave e’
ancora oggi un argomento di grande attualita’,sia per lo sviluppo di nuove
forme di navi, sia
per poter ottenere nel caso di navi tradizionali
uno standard sempre piu’elevato di sicurezza ,la cui esigenza e’ dimostrata
dai numerosi incidenti che si
verificano ogni anno con perdite elevate di vite umane.
Le cause sono suddivise
come segue:
INCENDIO : sinistro provocato da incendio o esplosione
COLLISIONE : sinistro provocato dall’urto con altra nave.
URTO : sinistro provocato da urto di qualunque natura,escluso
quello con altra nave.
IGNOTA : sinistro rimasto sconosciuto nelle cause in quanto la nave
e’ scomparsa senza superstiti.
AFFONDAMENTO : sinistro causato da cedimento strutturale o per
condizioni meteomarine avverse e perdita di stabilita’
Un contributo elevato al
numero di vite umane perse pari a circa
il 45% del totale viene dai traghetti.
L ‘affondamento rappresenta la causa principale di perdita
di tutte le categorie di navi escluse le cisterne,che
ovviamente hanno nell’incendio il pericolo maggiore.
Tenuto conto che la perdita della nave per affondamento o
per causa ignota e’ dovuta, nella maggior parte dei casi al capo-
volgimento in condizioni meteomarine avverse ,si comprende
la necessita’ di migliorare la sicurezza relativa alla stabilita’
delle navi.L’adempimento ai criteri di stabilita’,talvolta
non assicura la nave da eventuali
capovolgimenti, o assolve
il
Comandante dalle sue responsabilita’.
I Comandanti devono
percio’ agire con prudenza e sapienza marinaresca ,tenendo conto della stagione
dell’anno,
delle previsioni del tempo e dello specchio di mare nel
quale si troveranno a navigare,le
circostanze prevalenti
detteranno loro l’appropriata velocita’ e rotta che
garantiranno alla nave un’adeguata sicurezza.
Bisogna accertarsi che il carico a bordo sia stivato e
rizzato in maniera adeguata,,se necessario,l’ammontare deve
esserne limitato allo
scopo di permettere la caricazione della zavorra liquida necessaria a
soddisfare i criteri di sta-
bilita’.
Prima dell’inizio del
viaggio,bisogna accertarsi che il carico e tutto il materiale sia esso
equipaggiamento di bordo
o altro che ha la
possibilita’ di spostarsi,sia stato adeguatamente stivato e rizzato,in modo
tale da impedirne lo spo-
stamento sia longitudinale che trasversale durante la
navigazione per l’effetto delle accelerazioni causate da rollio e
beccheggio.
Il numero degli
specchi liberi all’interno delle casse deve essere tenuto al minimoa causa del
loro effetto destabiliz-
zante.A tale
proposito si rammenda che la riduzione di stabilita’ per specchi liberi non
dipende dalla quantita’ di li-
quido ma dalla sua estensione superficiale.
E’ sempre consigliabile evitare valori troppo elevati di
altezza metacentrica che potrbbero condurre a forze di accele-
razione pregiudizievoli per il carico,gli equipaggiamenti di
bordo e la nave stessa.
D E F I N I Z I O N I
LINEA LIMITE : LINEA
IMMAGGINARIA POSTA A MURATA PARALLELA AL PONTE DELLE PARATIE POSTA 76 mm AL DI SOTTO DELLA FACCIA
SUPERIORE DEL PONTE MEDESIMO.
PERMEABILITA DI UNO SPAZIO :
E’ LA PERCENTUALE DI
ESSO CHE VIENE OCCUPATO DALL’ACQUA E VARIA TRA IL 60% ED IL 95% (SPAZIO VUOTO)
CRITERIO DI SERVIZIO : E’ UN NUMERO COMRESO TRA 23 E 123
IL CUI VALORE E’ DETERMINATO USANDO
FORMULE IN CUI COMPAIONO: NUMERO DEI PASSEGGERI DA TRASPORTARE-VOLUME DELLO
SCAFO LIMITATAMENTE ALLA LINEA LIMITE-SPAZIO OCCUPATO DALL’APPARATO
MOTORE-SPAZIO DESTINATO AI PASSEGGERI.
FATTORE DI COMPARTIMENTAZIONE
: STABILISCE TENENDO CONTO DEL CRITERIO DI SERVIZIO, DI QUANTO UN
COMPARTIMENTO DEVE ESSERE MENO LUNGO DI QUELLO IL CUI ALLAGAMENTO POTREBBE
COMPROMETTERE LA GALLEGGIABILITA’ DELLA NAVE.QUINDI LA LUNGHEZZA MASSIMA
AMMISSIBILE DI UN COMPARTIMENTO E’ OTTENUTA MOLTIPLICANDO LA LUNGHEZZA
ALLAGABILE PER IL FATTORE DI COMPARTIMENTAZIONE IL QUALE DIPENDE DALLA
LUNGHEZZA COME DEFINITA DALLA SOLAS(MAX LUNGHEZZA TRA LE PERPENDICOLARI AL
GALLEGGIAMENTO DI COMPARTIMENTAZIONE)
GALLEGGIAMENTO DI COMPARTIMENTAZIONE: E’ LA MAX IMMERSIONE CONSENTITA
DALLE REGOLE DI COMPARTIMENTAZIONE.
LE LUNGHEZZE DI ALLAGAMENTO
QUELLE ALLAGABILI E QUELLE MAX AMMISSIBILI VENGONO
DETERMINATE CON IL METEDO BARRICELLI-SOLDA(vedi post)’,METODO CHE SERVE
INOLTRE A STABILIRE OVE PORRE LE
MARCHE DI COMPARTIMENTAZIONE
IN FUNZIONE DEI
DIVERSI CRITERI DI SERVIZIO.E’ UN METODO CHE SI APPLICA PER TENTATIVI CON VARI
GALLEGGIAMENTI FINO A CHE NON VENGONO
SODDISFATT I CRITERI DI GALLEGGIABILITA’.
RISERVA DI STABILITA’ : NON
E’ALTRO CHE L’AREA DEL DIAGRAMMA DI STABILITA’.IL BORDO ESERCITA UNA NOTEVOLE INFLUENZA SULLA
RISERVA DI STABILITA’ MAGGIORE E’ IL BORDO LIBERO MAGGIORE E’ LA RISERVA DI STABILITA’
NAVE.LA RISERVA DI STABILITA’ DIPENDE DALLA FORMA DELLA SEZIONE MAESTRA NELLA
ZONA DEL BAGNASCIUGA.QUINDI CON MURATE VERTICALI L’EVOLUTA METACENTRICA HA RAMI
ASCENDENTI A PARTIRE DAL METACENTRO INIZIALE ED IL DIAGRAMMA DI STABILITA’ HA
UN ANDAMENTO SOLLEVATO
RISERVA DI SPINTA : E’ LA DIFFERENZA TRA IL
RISERVA DI GALLEGGIABILITA’ :E’ LA DISTANZA VERTICALE
TRA IL GALLEGGIAMENTO DELLA NAVE CHE STA PER AFFONDARE E QUELLO AL MAX CARICO
CONSENTITO(SI ESPRIME IN METRI)
BORDO LIBERO : LA DISTANZA VERTICALE FATTA SUI FIANCHI NAVE A META’
LUNGHEZZA,TRA L’ORLO SUPERIORE DELLA
LINEA DI GALLEGGIAMENTO CORRISPONDENTE AL MAX CARICO IN ESTATE E L’INTERSEZIONE
DELLA SUPERFICE SUPERIORE DEL PONTE DI
B.L. CON QUELLA ESTERNA DEL FASCIAME
DELLE MURATE.(vedi post per approfondimento)
Specificatamente nella Fig. 1 vengono riportati i parametri
considerati ed i valori limiti
accettabili per tali parametri.
Il secondo criterio di tipo energetico gia’ incluso nella
Risoluzione A.562 e’noto con il nome
di CRITERIO METEOROLOGICO,in quanto tiene conto
dell’azione del vento e del moto di rollio con mare al traverso.Esso consiste
sostan-
zialmente nella
verifica del bilancio energetico fra l’energia cinetica accumulata dalla
nave in condizioni meteomarine
ritenute estreme e la riserva di energia della nave in tali
condizioni.
Specificatamente come
dimostrato dalla Fig. 2 si considera la nave inizialmente sottoposta
contemporaneamente
all’azione sbandante dovuta ad un vento di intensita’
standard agente sulle sovrastrutture ,ed al moto di rollio per effet-
to del mare al traverso ,succesivamente si ritiene che la
nave nel suo moto di rollio nelle condizioni di massimo sbanda-
mento controvento venga investita da una raffica improvvisa
,il cui momento sbandante e’ pari ad una
volta e mezza
quello dovuto al vento costante agente precedentemente,ed in
tali condizioni deve essere
verificato il bilancio ener-
getico.
Attualmente in
definitiva si ritiene che tutte le navi aventi lunghezza uguale o superiore ai 24 m .,se soddisfano entram-
bi i criteri abbiano un livello standard di sicurezza nei riguardi del
capovolgimento,qualunque sia il tipo e la
dimensio-
ne della nave
Tenuto conto che la perdita della nave per affondamento o
per causa ignota e’ dovuta nella maggior parte dei casi al
capovolgimento in condizioni meteomarine avverse ,si
comprende la necessita’ di migliorare la sicurezza relativa alla
stabilita’ delle navi.In particolare ci soffermeremo sulla
sicurezza della nave integra relativamente
alla stabilita
strettamente connessa non solo alla manovrabilita’ e tenuta
al mare ,ma anche con il confort per le persone imbarcate
e con le condizioni operative di bordo.
In effetti ,poiche’ il termine stabilita’,viene generalmente
ma impropriamente usato nel campo navale per indicare la ca-
pacita’ della nave di resistere alle azioni inclinanti su di
essa agenti,la sicurezza relativa alla stabilita’ si traduce nella
sicurezza della nave al capovolgimento,distinguendo pero’ il
caso di nave integra da quello di nave allagata per falla.
Il capovolgimento di una nave e’
spesso un fenomeno assai complesso dipendente da una molteplicita’di fattori
fra loro
correlati quali la geometria di
scafo e delle sovrastrutture,le condizioni di carico e le condizioni
ambientali.
Sorge pertanto la necessita’ di
stabilire quali sono i parametri piu’ importanti nel fenomeno del
capovolgimento e quali
limiti assegnare a a tali
parametri per ottenere uno standard accettabile di sicurezza.
Informazioni utili si possono
ottenere dall’analisi dei dati statistici delle navi perse ma non sono
sufficienti al nostro
scopo;Ulteriori informazioni
sulle possibili cause di capovolgimento si possono ottenere da prove
sperimentali su mo-
delli o con simulazioni numeriche,ma sia le ricerche teoriche che
quelle sperimentali trovano delle limitazioni derivanti dalla necessita’ di
dover ricorrere a modelli teorici e fisici semplificati rispetto al reale
fenomeno fisico della perdita di una nave. teorica.Allo stato attuale da tutte
le informazioni diversamente ricevute
si ritiene di avere una sufficiente conoscenza delle principali cause di
perdita di una nave per capovolgimento,conoscenza su cui si basa l’attuale
normativa.
Nessuno dei suddetti attuali criteri tiene poi conto di
alcune particolari situazioni di pericolo della nave nelle effettive
condizioni operative le quali sono:
Insufficiente
stabilita’ in condizioni ambientali piu’ gravose di quelle considerate dal
criterio meteorologico.Basti pensa-
re che in tale criterio si fa praticamente riferimento ad un
vento costante di 48 nodi ed a raffiche di vento di circa 60 no-
di agenti sull’opera morta della nave normalmente al piano
diametrale con corrispondente pressione dinamica di 810
Pascal.Qualora pero’ la nave venga investita da una raffica
di vento di 90 nodi,la pressione dell’opera morta ed il con-
seguente momento sbandante risulta ben 2.15 volte piu’
grande.
Spostamento del
carico a bordo con conseguente spostamento trasversale del baricentro nave
e riduzione della riserva di
Stabilita’.In condizioni di mare particolarmente gravose il
pericolo di spostamento del carico con conseguente pericolo di perdita della
nave a causa delle forze che si generano per effetto delle accelerazioni dovute
al moto ondoso,si ha soprattutto nel caso delle navi bulk-carrier per il carico
alla rinfusa contenuto nelle stive.
Imbarco acqua sul
ponte(nei Ro/Ro imbarco ponte garage)
Ponte sott’acqua :
nel moto di rollio della nave con conseguente rilevante momento aggiuntivo
sbandante dovuto al peso di acqua sul ponte,momento di cui non si tiene conto
nel criterio di stabilita’.Il pericolo di capovolgimento per ponte sott’acqua
sussiste nel caso di navi con basso valore del rapporto f/B, ed in particolare per i
pescherecci che spesso hanno basso bordo libero,non solo a causa delle loro
dimensioni ma anche per l’uso delle attrezzature da pesca.
Beam sea .La
condizione di pericolo si ha nelle condizioni di sincronismo fra il periodo
naturale di rollio della nave ed il
periodo di incontro dell’onda.In tal caso per effetto del
sincronismo si ha un progressivo aumento dell’angolo massimo
di rollio con conseguente capovolgimento della nave.
Nave in following sea(mare
di poppa) con mare regolare: puo’ rivelarsi molto pericoloso per diversi
motivi:perdita di stabilita’ su cresta
d’onda.Come mostarto in figura 5 la
curva di stabilita’ ricavata per il caso di mare calmo si modifica in maniera
piu’ o meno accentuata a seconda della caratteristica dell’onda con riduzione
della riserva di stabilita’ nel caso di nave su cresta ed un aumento di tale
riserva con nave su cavo d’onda,ne consegue che se la nave ha una velocita’
uguale o prossima alla celerita’ dell’onda potrebbe venire a trovarsi si cresta
d’onda per un tempo sufficientemente lungo a determinarne il capovolgimento.
Sincronismo
parametrico,fenomeno questo che si verifica allorquando il periodo
d’incontro dell’onda e’ all’incirca uguale
alla meta’ del periodo naturale della nave.In tal caso si
puo’ verificare che nell’istante di massimo sbandamento l’onda sia
posizionata con il cavo a centro nave,condizione cui
corrisponde a parita’ di angolo di sbandamento il massimo valore del
momento raddrizzante che a partire da tale posizione,e’
dello stesso senso della rotazione per cui la nave,allorche’ si porte-
ra’ nella posizione dritta sara’ dotata di una energia
cinetica superiore a quella che si avrebbe nel caso di rollio in mare cal-
mo.Nella posizione dritta si ha la condizione di cresta
d’onda a centro nave con il valore minimo del momento di stabilita’
che a partire da tale posizione risulta di segno opposto
alla rotazione ,ne consegue che per poter annullare l’nergia cinetica
acquisita la nave dovra’ raggiungere un angolo di
sbandamento superiore a quello della rollata precedente,e cosi’ via fino
al capovolgimento repentino dopo poche rollate.(Fig. 5A)
Surf-riding e broaching –to .Nel caso di
velocita’ della nave prossima alla
celerita’ dell’onda,la nave potrebbe essere cat-
turata dall’onda e da questa trascinata, a tale fenomeno
noto come surf-riding fa seguito il cosidetto broaching-to,ossia un
improvviso moto di imbardata per effetto del momento dovuto
ad un colpo d’onda sulla zona poppiera della nave,momen-
to che non puo’ essere contrastato con il timone,essendo
questo praticamente inattivo in quanto la velocita’ relativa acqua-
timone e’ praticamente nulla.
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