MEDICI E MALATI SUI GRANDI VELIERI

 MEDICI  E  MALATI  SUI  GRANDI VELIERI

Fino all’avvento del vapore le condizioni di vita a bordo avevano spesso conseguenze nefaste per i marinai .L’alimentazione precaria faceva diffondere e diventar famose malattie tipiche,come lo scorbuto.

Fu la necessita’ di rimanere in mare per lunghi periodi di tempo,connessa con le grandi crociere oceaniche ,ad accelerare il progresso della medicina navale,migliorando le condizioni di abitabilita’dei vascelli e introducendo un razionale sistema di selezione e di controllo sulle vivande imbarcate e conservate.In particolare i viaggi di Cook contribuirono piu’ di ogni altra impresa marinara all’evoluzione delle condizioni sanitarie e dei metodi igienici a bordo dei legni.James Cook nei tre viaggi nei mari del Sud e nel pacifico centrale tra il 1768 e il 1780  riusci’,grazie alla propria enorme esperienza marinara e ad un acuto spirito di osservazione,a mantenere elevatissimo il livello di sanita’ sulle sue navi,pur essendo accompagnato soltanto da naturalisti e da chirurghi,professionisti che in quel periodo erano ben distinti dai medici.L’esperienza acquisita nei lunghi viaggi d’esplorazione e la lodevole tendenza settecentesca a valorizzare ogni scoperta scientifica permisero ad esempio che sui vascelli portoghesi diretti alle Indie gli equipaggi fossero controllati due volte al giorno,alle ore 08.00 e alle 15.00,dal corpo sanitario imbarcato,composto da un chirurgo,da un medico-fisico e da due frati infermieri. Ciononostante la perdurante scarsa igiene a bordo e la pessima ventilazione dei locali chiusi rendevano possibili il diffondersi di malattie contagiose e costringevano i marinai a dormire sul ponte di coperta con conseguenti malanni da raffreddamento. A tale proposito un certo beneficio venne fornito dall’invenzione dell’inglese Hales,consistente in un ventilatore basato su un sistema di mantici che aspiravano e rigettavano aria nelle stive.A cio’ si aggiungevano le immutate difficolta’ di conservazione dei cibi e l’inadatta scelta delle diete,che determinarono casi di dissenteria e soprattutto il flagello dello scorbuto.Un interessante testimonianza di come fosse regolamentato il servizio medico a bordo dei vascelli di questo periodo e’ fornita dal seguente decreto emanato dalla Real Segreteria di Guerra del Granducato di Toscana.

ISTRUZIONI PEI CHIRURGHI DELLE NAVI DI  S.A.R.

Essendo l’intenzione di S.A.R. che gli equipaggi dei suoi vascelli sieno sempre favorevolmente trattati,e che particolarmente sieno assistiti si’ nelle loro naturali malattie che in quelle in cui incorre potessero a motivo soddisfare il loro impegno ha nominato sopra ciascun vascello un chirurgo.

Ingiunge loro i seguenti ordini:

1)      che i chirurghi,nel ricevere le casse dei medicamenti,devono esaminarli,e trovatili di buona qualita’ devono sotto l’inventario distinto di essi farne ricevuta al commissariato di marina.

2)      Dovranno pure fare la ricevuta di tutti gl’istrumenti di chirurgia che saranno loro consegnati dal commissariato di marina,e sara’ a loro carico tanto di questi che dei medicinali,e di aver esatta cura in tutto il corso del viaggio.

3)      Saranno obbligati di scrivere giornaliarmente in un registro i nomi dei malati,le loro malattie e la dose dei rimedi che loro daranno .Rendendo di cio’ informati gli scrivani dei vascelli accio’ possano prendere riscontro di tutto e con piu’ sicurezza. Verificata la nota del consumo dei medicamenti che i chirurghi dovranno rimettere al termine del viaggio al commissariato di marina con gli strumenti di chirurgia.

4)      Se nel corso del viaggio manchera’ loro qualche medicinale necessario,manderanno nota sottoscritta alli scrivani dei vascelli,che sono incaricati di provvederli,e nel riceverli gliene faranno ricevuta.

5)      procureranno che gli scrivani dei vascelli che hanno incombenza di provvedere delle provvisioni scelte per sollievo dei feriti e ammalati non manchino di fornirle nella forma e quantita’ che essi prescriveranno,tenendo pure registro di simili ordini per poterne,a termine del viaggio,verificare il consumo delle provvisioni scelte.

6)      Ciaschedun giorno informeranno i rispettivi capitani dei vascelli dello stato nel quale si troveranno i malati e feriti,e soprattutto gli avvertiranno dei mali che potessero comunicarsi ad oggetto di separare quelli che ne saranno attaccati.

7)      Faranno sapere prontamente al cappellano lo stato e il pericolo nel quale si troveranno i malati,accio’ possano essere assistiti con i soccorsi spirituali.

8)      Nel tempo di un combattimento si terranno nel luogo assegnatoli,e per nessun motivo che sia monteranno in alto,avendo cura di preparare un luogo per ricevere i feriti,e tutto quello che sara’ necessario per arrestare il sangue e curarli.

9)      Siccome sopra ciascun vascello s’imbarca un chirurgo del battaglione di marina per curare il distaccamento di quel battaglione,ed insieme per servire di aiuto al chirurgo del vascello, cosi’ si ordina ai predetti chirurghi dei vascelli di valersi all’occasione,discretamente e con buona armonia,dell’aiuto dei chirurghi del battaglione,ai quali essi pure presteranno assistenza nelle cure che dovranno fare ai componenti il distaccamento,somministrando loro gli opportuni medicinali e quei strumenti di chirurgia dei quali fossero sprovvisti.

10)  si proibisce ai chirurghi sotto pena di destituzione e privazione delle loro provvisioni,di esigere o ricevere alcun pagamento dai componenti l’equipaggio,malati o feriti.

11)  Nei soli casi di curare il morbo gallico esigeranno da ciascun marinaio paoli cinque,e dovendo dare il mercurio,che provvederanno i chirurghi del proprio,paoli dieci una volta tanto.Restano stabilito,che del denaro che ritireranno pei suddetti motivi,due terzi apparterra’al chirurgo della nave ed un terzo al chirurgo del battaglione.                                  

            Tale essendo la volonta’ di S.A.R.

   

Oltre a regolamentare gli interventi sanitari di bordo,ben presto si provvide ad emanare norme profilattiche ,idonee cioe’ a prevenire l’insorgere delle funeste epidemie. Fu cosi’ che all’inizio del secolo XIX si instauro’ la consuetudine dell’ispezione igienico-sanitaria della nave all’atto del suo armamento,affidata all’ufficiale medico capo,al comandante in seconda e al commissario di bordo,la disinfezione della cala con acido muriatico all’atto dell’armamento ed il suo lavaggio giornaliero nei mari caldi e ogni tre giorni in quelli freddi,le quotidiane fumigazioni con ginepro,aceto e polvere di cannone in tutti i locali,l’ampliamento della zona destinata ad infermeria,la disinfezione dei dimessi dal ricovero,la sorveglianza sulla pulizia personale dei marinai che dovevano lavarsi anche due volte al giorno,tenere i capelli corti,sciacquarsi la bocca con acqua e aceto,cambiare una volta la settimana la propria biancheria che doveva poi essere lavata in lisciva calda.

Per quanto concerne la qualita’ e quantita’ dell’alimentazione sulle navi,ecco le razioni viveri giornaliere della Marina Italiana unificata nel 1861 :

             

           

       

	Lunedì, giovedì     sabato	Martedì, mercoledì domenica	Venerdì
Pane bigio (gr.)	900	900	900
Biscotto bianco (galletta)  (gr.)	580	580	580
Vino nero (lt)	1/3	1/3	1/4
Acquavite (lt)	4/100	4/100	4/100
Caffè (gr.)	15	15	15
Zucchero (gr.)	25	25	25
Formaggio (gr.)	50	50	50
Carne fresca (gr.)	245	245	--
Pasta bianca (gr.)	---	85	85
Legumi (gr.)	50	--	160
Sale (gr.)	10	10	20
Olio (gr.)	--	--	35
Pepe (per 100 uomini) (gr.)	--	--	20
Aceto (ml.)	--	--	30

continua…………………………………….            

L’ELICA DI MANOVRA

L’ELICA DI  MANOVRA

L’elica trasversale e’ un elica spesso a pale orientabili posta all’interno di una appendice negativa di carena costituita da un condotto a sezione circolare e asse trasversale orizzontale che si estende da murata a murata.Esse sono impiegate per generare una spinta ausiliare per la manovra della nave a bassa velocita’ in acque ristrette.Si tratta di sistemi attivi che realizzano una forza su una direzione trasversale fissa permettendo moti di traslazione laterale e rotazione.Possiamo avere due configurazioni :con  eliche prodiere  e con  prodiere e poppiere.Il funzionamento di un elica di manovra genera una spinta che agisce in posizione non baricentrica causando un momento evolutivo:il sistema di forze puo’ essere ridotto ad una forza laterale baricentrica ed un momento pari all’intensita’ della forza per il braccio d’azione misurato rispetto al centro di massa della nave in movimento.Con una sola elica si ha quindi una traslazione laterale della nave e contemporaneamente un moto di rotazione.Per poter  produrre un moto di pura traslazione o di pura rotazione e’ necessario disporre di due eliche di manovra,una prua ed una a poppa.E’ evidente che le due eliche per generare il massimo momento evolutivo,devono  essere poste nella posizione piu’ lontana possibile dal centro di rotazione,che cade in posizione molto prossima al centro di gravita’,e quindi in prossimita’ della perpendicolare avanti o addietro.L’elica viene normalmente posta a prua per i seguenti motivi:

-ottenere un piu’ efficace   controllo del moto trasversale a velocita’ di avanzo nullo grazie al coordina-              mento con il sistema di propulsione di poppa che,con timone ruotato al massimo angolo di barra,puo’ generare una spinta trasversale per deviazione del flusso dell’elica.

-per ottenere un piu’ efficace controllo del moto di imbardata a basse velocita’ di avanzo.

-per evitare l’interferenza con il sistema propulsivo principale.

La forza trasversale Ft (N) generata a regime dall’elica di manovra puo’ essere valutata attraverso il teorema della quantita’ di moto,in base al quale la forza generata dal flusso e’ uguale alla variazione della sua quantita’ di moto.A regime essa corrisponde al prodotto fra la velocita’ del flusso e la corrispondente portata massica :

Ft  =  ρ dQ/dt Ve  = ρ π Dt ²/4 Ve²

dove Q ( m³/s) e’ la portata volumica a regime .Dt (m) e’ il diametro dell’elica di manovra e Ve(m/s) e’ la velocita’ media effettiva sul disco dell’elica.La velocita’ media effettiva in pratica rende conto delle perdite che si realizzano nel flusso lungo il tunnel,all’imbocco e all’uscita (attrito sulla superficie e vortici alle estremita’).

Altri aspetti fondamentali relativi al progetto dell’elica trasversale sono quelli costruttivi che riguardano sia le caratteristiche del tunnel,sia la posizione.Per contenere le perdite dovute alla viscosita’ del fluido operante,e’ necessario mantenere bassa la velocita’ media di deflusso:si ottiene cosi’ la riduzione sia delle perdite frizionali,sia di quelle legate alla formazione di vortici d’imbocco.La soluzione migliore e’ quella che offre un condotto di ampio diametro e con estremita’ ben avviate.D’altro lato questi requisiti sono in contrasto con le indicazioni relative al contenimento della resistenza aggiunta di carena,percio’ e’ necessario definire un compromesso fra le due esigenze.A cio’ va aggiunto che,se il condotto e’ grande e si avvicina con il bordo superiore alla superficie libera,si puo’ verificare un forte calo del rendimento per ventilazione,mentre dall’altro lato la vicinanza al fondale puo’ comportare il risucchio di corpi estranei.Innanzi tutto va detto che,una volta fissata la velocita’ del flusso ed il diametro del tunnel,la sua lunghezza e’ il parametro geometrico da cui dipendono le forze di resistenza frizionale,infatti una maggiore lunghezza comporta maggiori perdite.D’altro lato una maggiore lunghezza favorisce il raddrizzamento del flusso dall’imbocco all’elica. Dal punto di vista operativo l’elica deve essere posta il piu’ lontano possibile dal centro nave per poter offrire un alto momento evolutivo,e cio’ significa che il tunnel va posto in una zona dove le murate sono vicine ed in genere svasate.In aggiunta deve essere sufficientemente lungo da accogliere l’elica ed il suo sistema di alimentazione.

La svasatura delle murate comporta in particolare effetti negativi sulla generazione della spinta,infatti studi comparativi condotti collocando la stessa elica su forme di carena diverse hanno evidenziato una maggiore spinta (+15%) nel caso in cui il tunnel sia collocato entro pareti piane parallele.In questo caso,quasi ideale per le installazioni navali-le cui condizioni sono parzialmente realizzabili quando l’elica viene posta per esempio in corrispondenza del ringrosso del bulbo prodiero-,il compromesso ottimale fra resistenza frizionale ed esigenze di raddrizzamento del flusso e’ raggiunto realizzando tunnel aventi una lunghezza pari a 2.0 ÷ 3.0 diametri. Cio’ e’ in realta’ difficilmente realizzabile e ritiene percio’ accettabile che la lunghezza del tunnel,anche su forme svasate di carena,sia almeno pari ad 1,5 ÷ 2,0 diametri.

continua………………………………………

IL BULBO (PARTE 2 )

           

IL BULBO (PARTE 2 )

Per quanto riguarda il valore dell’altezza Hx del punto di massima sporgenza,si deve fare riferimento a tutte le immersioni(condizioni di carico)

Di navigazione,con particolare attenzione per quella più piccola(nave in zavorra).La determinazione di Hx non e’ facile e condiziona notevolmente l’influenza del bulbo sulle prestazioni idrodinamiche. I valori consueti e consigliati sono quelli che realizzato 0.35< Hx/T>0.55 ma come già detto,per navi aventi velocità tale da realizzare  Fn ≤ 0.30 (cioè per la stragrande maggioranza delle navi da carico) e’ opportuno che si abbia Hx/T = 1. Se si ha a disposizione il valore di Hx/T relativo ad una nave similare(stessa tipologia,ed analoga portata e velocità) a quella in progetto e’ opportuno assumere il valore Hx/Tdi quella.

Per quanto riguarda il valore dell’ascissa Xx del punto di massima sporgenza si può fare riferimento alle seguenti formule:

                                        

 Xx/Lpp = 0.2642  CB  B/Lpp - 0.0046

                                       

Per la condizione di pieno carico e

                                    

Xx/Lpp  = 0.1811  CB B/Lpp + 0.0074

per la condizione di nave in zavorra.

Se si fa riferimento ad una nave già realizzata della stessa tipologia e analoghe caratteristiche di progetto(portata, velocità ecc.) si può usare la formula :

                                                                         

 Xx/Lpp  = Xb + 0.08 (CB – CBb) – 0.004 (  Lpp/B –Lppb/Bb)

                                                                     

dove il pedice b  individua le grandezze relative alla nave di riferimento(nave base).

Per quanto riguarda il valore dell’area AT della sezione del bulbo con il piano trasversale passante per la perpendicolare avanti,i valori consigliati,in generale,sono quelli che rientrano nei seguenti campi:

 - navi da carico           AX = 7 ÷ 10 %

- navi portarinfuse       AX = 9 ÷ 12 %

- navi petroliere           AX = 10 ÷14 %

dove le percentuali si riferiscono all’area immersa (all’immersione di progetto) della sezione a metà lunghezza Lpp.

Per navi aventi 0.22< Fn >0.45 l’area AT può essere valutata con la formula :

                                                                           

                                       AT = ( 40 Fn – 3.5 ) AX/100

                                                                          

Per valori di HX/T = 0.45,i valori consigliati per l’area AT della sezione del bulbo con il piano trasversale passante per la perpendicolare avanti- in % dell’area AX della sezione a Lpp/2 fino all’immersione di progetto- sono riportati in tabella in funzione del coefficiente di finezza totale CB e del rapporto Lpp/B.

Per valori diversi di CB e/o di Lpp/B si interpola linearmente.

Per HX/T = 0.45, i valori tabulati vanno aumentati (ridotti) dell’ 1% per ogni centesimo di differenza in piu’ (in meno) rispetto a 0.45.

La presenza  del bulbo di prua ,qualunque sia la sua forma,deve comportare un attento studio del posizionamento di quanto necessario per le manovre delle ancore. In taluni casi si rende necessario spostare verso poppavia le cubie onde evitare che nel manovrare un’ ancora essa vada ad urtare contro il bulbo. In alternativa a tale soluzione o in aggiunta,può rendersi necessario rendere le cubie sporgenti,realizzando per  esse corpi di forma tronco conica. Tali soluzioni devono portare a garantire una congrua distanza tra il bulbo e l’ancora “appennellata” posta in senso trasversale alla nave. In taluni casi può essere conveniente proteggere la superficie del bulbo da possibili danni causati dallo strofinio di cavi e/o catene inserendo listelli sporgenti.

CONCLUSIONI

Poiché ,come emerge da quanto esposto,la definizione della forma da dare alla nave e’ lavoro complesso,lungo e difficile e poiché  dalla forma assegnata in particolare alla carena dipendono le prestazioni della nave,solo in casi particolari il progettista procede senza avere alcun riferimento. Di norma il progettista preferisce partire da una forma di nave già studiata(attraverso prove in vasca) adattandola alla nave che ha in progetto in modo da semplificare notevolmente il proprio lavoro e soprattutto per garantirsi le prestazioni volute. Se la nave in progetto e’ della stessa tipologia ed ha i dati di progetto(portata, velocità, ecc.) non molto diversi da quelli di una nave già realizzata,il progettista farà riferimento alla forma di quella nave che è già stata studiata,che e’ stata eventualmente migliorata attraverso prove in vasca e le cui prestazioni sono state convalidate attraverso le prove in mare. In tal caso il lavoro consiste nel partire dal piano di costruzione di quella nave modificandolo per renderlo corrispondente ai requisiti di progetto fissati per la nuova nave ed a quanto già definito dal progettista nel lavoro già svolto. Se non e’ possibile percorrere questa strada,il progettista può fare ricorso ad una serie sistematica di carene studiata per navi della stessa tipologia o similare e derivare da questa serie la forma da assegnare alla nave in progetto garantendosi nello stesso tempo anche la possibilità di poter effettuare una affidabile previsione della resistenza al moto.

Regolamento di sicurezza

Regolamento di sicurezza

Il bulbo parte 1^

IL   BULBO  DI PRUA (PARTE 1^ )

Il bulbo è una vera e propria protuberanza della carena al di sotto della linea di galleggiamento(di progetto).Il suo scopo è quello di modificare il flusso dell’acqua lungo la carena,riducendo la resistenza fluidodinamica(nella sua componente d’onda) e di conseguenza incrementando la velocità,a parità di potenza installata,oppure, a parità di velocità riducendo i consumi e quindi aumentando l’autonomia.

Qualunque nave viene progettata per poter mantenere in determinate condizioni di carico di progetto una certa velocità .Per fare questo occorre applicare una potenza che sia sufficiente a vincere la resistenza che la carena incontra nell’avanzare in acqua. Una nave che naviga in superficie si trova in una condizione molto particolare. Al contrario infatti di un aereo e di un sottomarino,si trova a navigare sulla superficie di separazione di due mezzi,l’aria e l’acqua. A causa di questo,la resistenza all’avanzamento,meglio nota come resistenza al moto,non è solo dovuta all’attrito fra la carena medesima e l’acqua in cui si muove,ma esiste una componente della resistenza dovuta alla formazione ondosa dovuta proprio all’avanzamento sulla superficie di separazione dei due mezzi,aria e acqua,detta appunto resistenza d’onda. Per inciso vi sono anche altre componenti(resistenza all’avanzamento dovuta alla presenza di appendici come pinne stabilizzatrici,alette di rollio etc.) ma queste non hanno,se non in casi particolari,un valore veramente sensibile. In pratica la resistenza d’onda è dovuta alla formazione di una sovrapressione nella zona di prora,dove questa divide la massa liquida(a prora si ha una cresta d’onda),ed una depressione verso poppa,dove la massa liquida si richiude(e dove,di conseguenza,si ha un cavo d’onda).In una carena molto lenta (ad esempio la carena di una petroliera o portarinfuse con forme tozze e velocità di avanzamento comprese  fra i 12 e i 15 nodi,sempre a pieno carico) la componente d’onda è poca cosa (in relativo ovviamente)rispetto alla componente di attrito. Per carene veloci (portacontainers,traghetti) la componente d’onda può diventare addirittura maggiore di quella d’attrito. In architettura navale si discriminano le navi veloci da quelle lente attraverso il numero di FROUDE che mette in relazione la velocità della nave con la sua lunghezza(con velocità al numeratore e lunghezza la denominatore).Quindi maggiore e’ la velocità maggiore e’ il numero di Froude,ma anche piu’ la nave e’ lunga piu’ il Froude si abbassa  e viceversa .In generale Froude alto significa nave veloce(in relazione alla lunghezza della carena) o comunque componente di restenza d’onda elevata e viceversa, Froude basso significa nave lenta o comunque con ridotta componente di resistenza d’onda. Come detto la resistenza d’onda e’ dovuta alla formazione di una sovrapressione nella zona prodiera ed una depressione nella zona poppiera. In natura ogni cosa va da un punto a potenziale (energetico) piu’ alto ad uno a potenziale piu’ basso. Nel caso specifico lo scafo tenderebbe ad andare dal punto ove vi e’ un potenziale piu’ alto(la cresta dell’onda di prora) a quello a potenziale piu’ basso(il cavo dell’onda di poppa).Nel complesso questo si traduce in un rallentamento della carena. Le onde che si formano sono di due tipi: divergenti e trasversali. Le onde oblique non sono altro che una serie di creste che partono dalla prora e si allargano a mano a mano che ci si muove verso poppa,hanno una certa inclinazione rispetto alla direzione di avanzamento della nave e non hanno una grande influenza sulla resistenza al moto .Le onde trasversali invece,sono la principale causa della resistenza d’onda ed altro non sono che un vero e proprio treno d’onde ,con creste(e cavi) che si muovono lungo la carena della nave e che si propagano trasversalmente. Il bulbo ha la funzione di perturbare il treno d’onde ed in particolare di crearne uno nuovo,sfasato rispetto al precedente,che sia in grado di ridurre il cavo che si forma,sarebbe una sorta di somma algebrica: se ai treni d’onda sfasati,si sommerebbero un cavo (notevole) con una cresta (di minor altezza) e l’effetto finale sarebbe un cavo meno pronunciato e quindi una depressione meno forte; in ultima analisi si riduce la componente della resistenza d’onda. Un altro effetto positivo e’ la modifica del regime delle pressioni lungo la carena:l’effetto di appiattimento delle creste e dei cavi si risente sui treni d’onda trasversali generati dalla carena stessa. Da tener presente che quanto detto ha solo valore nel campo delle velocità e delle immersioni prossime a quelle di progetto. Al di fuori di questi  l’effetto del bulbo e’ minore o potrebbe essere addirittura negativo. Il bulbo viene progettato sulla base dei seguenti dati:

-Velocità (crociera)

-Immersione di progetto.

-Caratteristiche della carena(andamento delle linee d’acqua al galleggiamento,forme della carena nella zona prodiera e centrale).

Nella decisione di dotare o meno la prua di bulbo,oltre alle considerazioni sulla resistenza al moto nelle diverse condizioni di carico,non possono non intervenire considerazioni riguardanti :

-il possibile miglioramento del comportamento della nave in mare con moto ondoso sia in relazione ai moti che all’incremento di resistenza all’avanzamento,

-l’incremento dei costi e dei tempi di costruzione,

-il peggioramento della navigazione in presenza di ghiaccio,

-difficoltà che possono insorgere nella manovra delle ancore.

Quindi con riferimento alla sola resistenza al moto alla condizione di carico studiata,un bulbo prodiero ben progettato e realizzato comporta :

-una riduzione della resistenza per formazione ondosa dovuta all’interferenza tra i treni d’onda prodotti dalla sola prua e dal bulbo,

-una riduzione della resistenza per frangimento delle onde dovuta alla minore altezza del treno d’onda prodotto dalla prua con bulbo,

-una riduzione della resistenza residua di natura viscosa dovuta soprattutto alla riduzione dei vortici,

-un aumento della resistenza d’attrito connessa alla maggiore superficie bagnata.

Da un ampia indagine condotta e’ risultato che :

1-il bulbo di prua e’ adottato dal 95% delle navi aventi valori di CB e di L/B compresi nei seguenti campi: 0.650 <  CB <0.185 e 5.50 <L/B <7.00.

2-non esiste una correlazione affidabile tra l’idrodinamica del bulbo ed il numero di Froude (Fn)

                                                                                      

3-l’adozione del bulbo e’ sconsigliata nel caso risulti  CB B/Lpp ≥ 0.135.

                                                                                                    

in merito a quanto affermato al punto 2,c’e’ da chiarire che il numero di Froude deve essere comunque tenuto presente in relazione alla scelta delle dimensioni e della forma del bulbo. In generale  si e’ constatato che l’adozione di un  bulbo ben progettato riduce la resistenza al rimorchio soprattutto per le navi ad elevato valore di CB; per navi aventi CB  con valore attorno a 0.6,ma con velocità relativa abbastanza elevata(0.24 <Fn <0.31),il bulbo di prua può ridurre la resistenza al rimorchio fino ad un massimo del 10%. Per navi aventi velocità tale da realizzare                         Fn<0.30 (cioè per la stragrande maggioranza delle navi da carico)il bulbo e’ raccomandabile  purchè la sua altezza Hx sia tale da raggiungere l’immersione di progetto della nave ( Hx/T  = 1).

Il bulbo di prua di norma e’ integrato alla prua,cioè le linee d’acqua e le longitudinali della carena si adattano per integrare il bulbo senza generare discontinuità ; in rari casi,invece,(ad esempio,navi con forma realizzata  come insieme di superfici piane) il bulbo e’ innestato alla prua creando discontinuità con la forma di carena. L’innesto,invece,viene sempre realizzato quando si decide di dotare di bulbo una nave progettata e realizzata senza il bulbo di prua.

Per quanto riguarda la forma del bulbo,in generale,esse e’ riconducibile ad una delle seguenti tre tipologie:

-Bulbo a goccia o a Δ -la forma del bulbo che realizza la maggiore concentrazione del volume verso il basso e’ particolarmente idonea per quelle navi che hanno forme del corpo stellato di prua ad  U e possono trovarsi a navigare in condizioni di carico molto diverse. L’effetto positivo di questo tipo di bulbo sulla resistenza al moto decresce all’aumentare dell’immersione divenendo molto piccolo o nullo all’immersione a pieno carico normale .Nella navigazione con mare mosso e con immersioni piccole e’,di solito,presente il fenomeno dello slemming.(fig.1)

-Bulbo ellittico o circolare-la forma del bulbo che ha una distribuzione del volume piu’ omogenea(rispetto al piano orizzontale a quota pari a metà altezza del bulbo) e’ particolarmente idonea per quelle navi che devono frequentemente navigare in mari severi,sia che le loro forme del corpo stellato di prua siano ad U che a  V. E’ molto raro che una nave con bulbo ellittico o circolare presenti il fenomeno dello slemming.(fig.2)

-Bulbo a trottola o a ▼( leggi: nabla) – la forma del bulbo che realizza la maggiore concentrazione del volume verso l’alto e’ particolarmente idonea per quelle navi che compiono alternativamente viaggia pieno carico ed in zavorra( e’ il caso delle cisterne,bulk carrier,ecc.).Nella condizione di pieno carico la presenza di tale bulbo riduce notevolmente il moto di beccheggio. Il bulbo a nabla viene adottato anche per navi veloci di piccole e medie dimensioni in quanto e’ più facile da integrare con le forme della carena.(fig.3)

In figura 4 sono rappresentati le sezioni del bulbo con il piano diametrale della nave e con il piano trasversale  passante per la perpendicolare avanti. I principali parametri che servono a definire il bulbo sono:

-L’altezza  Hx del punto di massima sporgenza misurata dalla linea di base della nave;tale grandezza viene adimensionalizzata rispetto all’immersione T ;

-L’ascissa  Xx del punto di massima sporgenza misurata dalla perpendicolare avanti della nave;tale grandezza viene adimensionalizzata  rispetto alla lunghezza tra le perpendicolari Lpp.

-La larghezza massima Y della sezione del bulbo con il piano trasversale passante per la perpendicolare avanti ;tale grandezza viene adimensionalizzata rispetto alla larghezza massima della nave B;

-L’altezza massima Z della sezione del bulbo con il piano trasversale passante per la perpendicolare avanti;tale grandezza viene adimensionalizzata rispetto all’area AM della sezione immersa della nave a Lpp/2;

-L’area AL della sezione del bulbo con il piano diametrale limitatamente alla parte a proravia della perpendicolare avanti;tale grandezza viene adimensionalizzata rispetto all’area AM della sezione immersa della nave a Lpp/2;

-Coefficiente di finezza CT della sezione trasversale di area AT;dato dal rapporto tra l’area AT della sezione del bulbo e l’area del rettangolo che la circoscrive CT = AT/YZ;

-Coefficiente di Taylor  t  - che lega tra loro la lunghezza tra le perpendicolari Lpp,la differenza tra AM e AT(gia’ definiti) e l’angolo gamma formato dalla tangente alla curva standard(carena senza bulbo) delle aree delle sezioni immerse in corrispondenza con la perpendicolare avanti e la retta orizzontale (ascissa del detto diagramma)-dato dalla formula seguente ed usato solo nel caso di navi veloci:                                                                                                                                                          

               
t = 2Lpp tgγ / A_M – A_T

CONTINUA………………………………

TIMONE Parte Seconda

TEORIA   DEL   TIMONE (Parte Seconda)

Dicesi resistenza del timone quella che esso incontra nell'acqua quando e’ alla banda e la nave si muove;tale resistenza non e’ altro che la reazione dell’acqua sulla pala al muoversi di questa attraverso il liquido ed e’ rappresentata dal valore della pressione dei filetti fluidi che urtano la pala del timone .Dicesi centro di pressione il punto di applicazione di detta resistenza tale punto non coincide col baricentro  della pala cioè della sua parte immersa. La posizione del centro di pressione varia col variare dell’angolo d’inclinazione del timone,ma si trova sempre a proravia del baricentro della pala se la nave avanza,a poppavia se la nave retrocede. Il valore medio che da’ la distanza del centro di pressione dall'asse di rotazione del timone e’ di 1/3 della larghezza della pala.

EFFETTI EVOLUTIVI

Supponiamo che una nave muovendosi con moto progressivo,rettilineo ed uniforme,metta il timone alla banda di un certo angolo ALFA e,per semplicità ,ammettiamo che il baricentro  G  della nave e il centro di pressione  C  del timone siano sullo stesso piano orizzontale e l’asse di rotazione del timone sia verticale. (figura  4) Pt rappresenta la pressione totale dei filetti liquidi sulla pala del timone cioe’ la resistenza incontrata da questo; resistenza che per chiarezza ,supponiamo parallela al piano longitudinale. Scomponiamo la Pt in due componenti,la Pn normale e la Pp parallela al piano del timone; di quest’ultima non ci occuperemo poichè e’ trascurabile il valore della  resistenza tangenziale di attrito da essa prodotta. Supponiamo applicate nel baricentro G della nave,le due forze  F1 e F2 uguali,contrarie e parallele alla Pn (con cio’ il sistema di forze non si altera) e vediamo quali effetti principali la Pn produce sulla nave:

1) una rotazione intorno ad un asse verticale che per semplicita’supponiamo passi per il baricentro della nave (in reltà la nave ruota intorno ad un asse verticale passante per un punto piu’ a proravia del baricentro della nave e che viene detto PUNTO GIRATORIO) dovuta alla coppia evolutiva rappresentata da Pn e F2,avente per momento Pn x GH;poi scomponendo la F1 in due forze ,una longitudinale Pr e una trasversale Pd,si hanno ancora i seguenti effetti:                                                                                               

2)un ritardo del moto per la forza Pr

3)una deriva per la forza Pd.

La diminuzione di velocità dopo un ampia accostata,può ridursi di oltre la meta’ del valore iniziale.Se la nave invece ha moto retrogrado,gli effetti sono opposti come senso ma non uguali di intensità ,per quanto riguarda l’effetto più importante,quello evolutivo,possiamo dire che la prua della nave accosterà dal lato opposto cui e’ inclinato il timone,ma con sensibile minore efficacia.

Precedentemente abbiamo supposto la Pn agente in un piano orizzontale passante per il baricentro G della nave (fig.5), poichè il centro  di pressione del timone C si trova più in basso.Per tale fatto si generano due coppie che modificano o tendono a modificare l’assetto longitudinale e trasversale della nave e piu’ precisamente : una coppia appruante ed una coppia sbandante,tutte e due con lo stesso braccio rappresentato dalla distanza verticale GH. La prima tende a far  immergere maggiormente la prua mentre la seconda inclina la nave dallo stesso lato del timone alla banda.Tale sbandamento e detto inclinazione di saluto e si manifesta appena si mette il timone alla banda, perchè poi ben presto questo sbandamento viene neutralizzato e superato da quello prodotto dall'azione della forza centrifuga ,la quale si crea a mano a mano che si sviluppa il moto rotatorio della nave.Questa ultima ha tendenza a far sbandare la nave dal lato esterno alla traiettoria del moto(comunque contrastato dalla coppia di stabilita’), poichè le parti emerse della nave non trovano un appoggio adeguato come lo trova il fianco della carena nell'acqua,il quale incontra una resistenza laterale.

Riepilogando gli effetti del timone alla banda  produce sulla nave animata da moto progressivo sono:

-Accostata della prua e quindi della nave verso lo stesso lato del timone alla banda.

-Perdita di velocità

-Deriva verso la parte esterna della traiettoria.

-Appruamento(debole-trascurabile)

-Inclinazione di saluto(dal lato interno alla curva)all'inizio dell’evoluzione.

-Sbandamento(dal lato esterno alla traiettoria)durante l’evoluzione.

PRESSIONE DELL’ACQUA SUL TIMONE

Quanto piu’ grande e’ il movimento evolutivo Pn x GH tanto più la nave sente l’effetto  evolutivo del timone.La pressione Pn e’ funzione dell’angolo d’inclinazione del timone,della velocita’ dei filetti liquidi,cioe’ praticamente della stessa velocita’ della nave,della superficie della pala e della forma di essa, nonchè delle forme soprattutto poppiere dello scafo.Una delle tante formule pratiche usate per calcolare il valore della pressione dell’acqua sulla pala del timone e’ quella usata dall'Ammiragliato Inglese,valevole per un angolo d’inclinazione del timone di 40° :

            S  x  V2

Pn =   ------------    

            0,21944

dove S  e’ la superfice della pala in mq.-V la velocita’ dela nave in nodi;Pn la pressione normale alla superfice del timone in chilogrammi.

Una delle formule molto usate valevole per tutti gli angoli di barra e’ quella di Joessel :

           5,293 x  sen Alfa

Pn =  --------------------------   S x V2

          0,2 +0,3  sen Alfa

In cui Pn e’ la pressione sul timone in Kg,Alfa l’angolo di barra,S la superficie della pala in mq.,V la velocita’ in nodi della nave.Occorre dire che tali formule sono del tutto empiriche e sono state ricavate da esperimenti fatti con lastre piane e rettangolari inclinate di un dato angolo e fatte avanzare ad una velocita’ costante,perciò nella summenzionata formula si fa l’ipotesi che i filetti fluidi abbiano velocita’ uguale a quella della nave e parallela al piano longitudinale,che il timone ossia la sua area sia interamente immersa e che sia portato istantaneamente all'inclinazione.

ANGOLO DI MASSIMO EFFETTO DEL TIMONE  (fig.6)

L’espressione del momento evolutivo e’: Me = Pn x GH ma trascurando OC,piccolo rispetto a GC, si ha : Me Pn x GK e poiche’ GK = GO cos Alfa e Pn = Pt senAlfa si ha ancora :

Me Pt sen Alfa x GO cos Alfa = Pt x GO senAlfa cos Alfa

Ma  sen Alfa cos Alfa = ½ sen 2 Alfa e quindi si ha :

Me = ½ Pt x GO sen 2 Alfa.

Questa espressione,essendo costanti ½, Pt e GO,diventa massima quando sen2Alfa diventa massimo,e questo si ha ovviamente quando il valore dell’angolo Alfa e’ 45°.

Tale sarebbe l’angolo di massimo effetto del timone.Diciamo sarebbe perchè tutto ciò è teorico,infatti abbiamo supposto che la Pt cioè la risultante dei filetti fluidi,sia parallela all'asse longitudinale della nave,il che non si verifica mai, perchè sappiamo che la poppa fa convergere i filetti liquidi sul timone con un certo angolo diverso da quello supposto e cosi’ pure la velocità dei filetti fluidi viene modificata e quindi viene ad essere diversa da quella supposta della nave.

Perciò l’angolo di 45°,quale angolo per avere il massimo effetto evolutivo del timone,e’ puramente teorico e la pratica, confermata dall'esperienza, riduce detto angolo a circa 35° in genere,arrivando ad  un massimo di 40° per navi con timoni compensati.

Uno studio  a parte va effettuato per i timoni BECKER che saranno oggetto di un prossimo approfondimento.

EFFETTI DEL TIMONE QUANDO LA NAVE E SBANDATA (fig.7)

La pressione normale Pn dei filetti d’acqua sulla pala del timone e’ una forza orizzontale,tutta utilizzata dal timone quando l’asse di questo e’ verticale;ma allorche’ la nave e’ sbandata,la forza Pn normale alla faccia del timone,ottenuta come componente di Po(e non come componente di Pt come prima),non risulta piu’ orizzontale,essendo la pala del timone non piu’ verticale cioe’ non piu’ normale all’acqua. Questa forza Pn non agendo in un piano orizzontale ,occorre scomporla in una componente orizzontale P’n che e’ quella utilizzata dal timone ai fini della rotazione della nave,ma con cio’ ne nasce pure una componente verticale Pv che non serve ai fini evolutivi.Ne consegue pertanto che la coppia evolutiva e’ tanto minore  quanto maggiore e’ lo sbandamento.La componente verticale Pv,nel moto diretto della nave,tende a sollevare la poppa e quindi tende a provocare una maggiore immersione della prua se il timone e’ messo dal lato sbandato;se dal lato opposto tende a sollevare la prua. 

Note Storiche - Seconda Parte

NOTE  STORICHE  - IN MILLE SUL MARE

Seconda parte

Seppe che a difesa di Marsala non vi era nessuna guarnigione a terra ne’ alcuna nave borbonica;alla fonda in porto stavano solo due cannoniere inglesi,la Argus e la Intrepid,con il compito di proteggere gli interessi commerciali della colonia britannica e delle case vinicole INGHAM e WOOD. Alle ore 12.45 i due piroscafi garibaldini entrarono indisturbati in porto. Lo sbarco dei volontari e delle armi dal Piemonte procedette rapido,mentre quello degli uomini di Bixio dal Lombardo fu laborioso e richiese più tempo. Quando a terra  era stato posto soltanto un quarto del materiale,giunse,improvvisa,la notizia che stava per arrivare una nave nemica, la pirocorvetta borbonica Stromboli armata con 6 cannoni,al comando dell’ammiraglio Guglielmo Acton. Si temette il peggio. Acton,entrando nel porto di Marsala,scoprì per caso che c’erano i garibaldini e si comportò in modo tale da far nascere poi il sospetto che fossero d’accordo con loro. Altri lo accusarono di negligenza e inettitudine. Sta di fatto che la marina borbonica aveva avuto sin dal 18 Aprile 1860 precise istruzioni dal suo governo per impedire ad ogni costo eventuali sbarchi di filibustieri. Ben quattordici navi e due rimorchiatori erano stati destinati per crociere di vigilanza nelle acque della Sicilia.Fra queste navi,al comando del capitano di vascello Francesco Cossovich,vi erano nelle vicinanze di Marsala il giorno in cui vi sbarcò Garibaldi la fregata a vela Partenope armata di 60 cannoni,la corvetta a vela Valoroso con 12 cannoni,la già citata pirocorvetta Stromboli e il piroscafo mercantile Capri con 2 cannoni. Scorti i due piroscafi nemici, Acton esitò a lungo. Per prima cosa mandò sotto le cannoniere inglesi un suo battello,per informarsi di quello che accadeva. Quindi,non soddisfatto delle informazioni avute,mandò un secondo battello con il tenente De Liguoro a chiedere ulteriori notizie. Finalmente alle ore 16,si decise ad aprire il fuoco contro il Lombardo,ma ormai era troppo tardi: i garibaldini e tutte le armi erano già a terra. Inutile si rivelò anche una bordata sparata da lì a poco dalla fregata Partenope,sopraggiunta nel frattempo.

I due piroscafi,sbarcati i volontari,furono fatti allagare da Garibaldi e,solo a sera,una volta vuoti,i napoletani issarono su di essi la bandiera borbonica. Il Piemonte fu quindi rimorchiato a Napoli come trofeo di guerra. Il Lombardo che Bixio intenzionalmente aveva fatto arenare all’entrata del porto,venne poi recuperato dai volontari,portato a Palermo e aggregato alla marina garibaldina.

Mentre i garibaldini  marciavano su Calatafimi e Palermo,le navi di Cavour erano state mobilitate per assistere da prudente distanza allo svolgersi degli avvenimenti. Ancor prima,durante il viaggio dei Mille da Quarto a Marsala,la divisione navale sarda,che era a Livorno al comando dell’ammiraglio Carlo Persano, aveva avuto ordine di controllare la situazione. Durante la sosta di Garibaldi a Porto Santo Stefano,venne mandata a vigilare la costa toscana la pirofregata Vittorio Emanuele armata con 52 cannoni. Caduta Palermo,Persano andò in quel porto con la squadra. Da questo momento l’azione sarda diventò di palese aiuto alla rivoluzione siciliana.

Giuseppe Garibaldi,intuendo l’importanza della marina nelle operazioni che aveva in animo di compiere,si preoccupò sin dall’inizio di allestire una flotta omogenea,organizzandola anche dal punto di vista amministrativo. Nel formare a Palermo il governo dittatoriale,il 13 Giugno egli costituì un apposito ministero della Marina e lo affidò al tenente di vascello Piola Caselli,il

quale,dimessosi dalla marina sarda era passato a quella siciliana divenendo segretario di Stato. La flotta di Garibaldi cresceva di numero e potenza. Dal comitato centrale del Bertani giungevano in dono il rimorchiatore a ruote Oregon,il trasporto a vapore Washington e il trasporto a ruote Franklin; in Inghilterra  e in Francia venivano comperati direttamente dal governo dittatoriale siciliano i trasporti a ruote Cambria,Rosolino Pio,e Indipendenza,l’avviso a ruote Weissel,gli avvisi a vapore Calatafimi e Ferruccio,il trasporto a vapore Vittoria e un avviso a vela,il vascello Benvenuto. Passava sotto bandiera garibaldina anche un piroscafo borbonico,la cannoniera ad elica Veloce,che fu ribattezzato Tukory,nome di un valoroso colonnello ungherese caduto a Palermo.Con il Tukory venne compiuta l’unica azione veramente audace della marina siciliana:l’assalto nella notte del 13 Agosto 1860 al cantiere di Castellamare di Stabia per impossessarsi del vascello borbonico Monarca. L’impresa dei garibaldini,al comando del capitano di corvetta Burone Lercari,fallì per l’imprevista e rabbiosa reazione dei marinai napoletani che,per ordine di Acton,aprirono un nutrito fuoco di fucileria. Arrivato trionfalmente a Napoli il 7 settembre,Garibaldi cedette a Vittorio Emanuele 14 navi,pari a circa 12.500 tonnellate di stazza.

Ammiraglio Caracciolo

                                   Come morì Francesco Caracciolo

                     IMPICCATO DA NELSON

                     L’EROE DELLA FLOTTA

Ecco come Harold Acton descrive nel suo libro I BORBONI DI NAPOLI,Martello editore,la fine di Francesco Caracciolo.Ammiraglio della flotta napoletana,il più grande del secolo XVIII,Caracciolo fu fatto impiccare da Orazio Nelson,suo compagno d’armi ,per essersi schierato con la repubblica e contro il suo re,nel 1779. Mentre Caracciolo moriva,Nelson  pranzava allegramente sulla nave FOUDROYANT con la sua amante lady Hamilton e con il marito di lei,ambasciatore d’Inghilterra a Napoli.

Caracciolo era nato il 18 Gennaio 1752 e John Acton lo mandò ad addestrarsi sulle navi inglesi nella guerra d’America. Diventò poi famoso combattendo contro i pirati,era il marinaio più illustre e amato della flotta. Seguì Ferdinando IV in fuga a Palermo nel 1798,ma chiese di tornare a Napoli,dove capeggiò la marina repubblicana. Catturato e incolpato di aver preso le armi contro il suo re,rispose:-Sono accusato di aver abbandonato il re. L’accusa e’ falsa: il re abbandonò me e i suoi sudditi. Nelson, che Caracciolo lo aveva spesso criticato quando combattevano insieme, lo mandò a morte con una procedura che offendeva le più elementari norme del diritto.

Il giornale di bordo della FOUDROYANT riferisce che il 28 ogni nave mandò una scialuppa equipaggiata e armata,ad occuparsi di alcuni battelli che uscivano dal porto,carichi di prigionieri di stato. Poi continua: -Sabato 29, Moderato e coperto. Diversi tra i più importanti prigionieri furono messi sotto custodia in differenti navi. Una scialuppa fa acqua. A.M. Venti leggeri. Lavatura sotto coperta. Asciugatura delle vele. Alle 9,si e’ riunita a bordo una corte marziale per giudicare il cavaliere Francesco Caracciolo reo di ribellione. I vascelli NORTHUMBERLAND,GOLIATH  SAN SEBASTIAN e ALEXANDER sono in guardia

.Domenica 30.Moderato e coperto. Impiego occasionale. Alle 5 p.m. da ogni nave hanno preso terra le ultime truppe da sbarco. La sentenza della corte marziale di ieri(questa era l’indicazione del giornale di bordo poichè in marina le giornate cominciano a mezzogiorno)fu eseguita a bordo di una fregata napoletana..Il cavaliere Francesco Caracciolo venne impiccato. Fatta l’adunata dell’equipaggio per decidere i turni di guardia. I vascelli SWIFTSURE,VANGUARD,POWERFUL e MAJESTIC sono di guardia. La condanna a morte di Caracciolo era già stata decisa in precedenza. La regina aveva scritto a tutti i suoi corrispondenti che lo considerava il più nocivo di tutti i ribelli. Quando venne a saper che Caracciolo non era tra quelli dei Castelli,scrisse:-Mi dispiace molto della fuga di Caracciolo,perchè ritengo che un pirata come lui,al largo,potrebbe mettere in pericolo la sacra persona del re,e perciò,vorrei che a questo traditore venisse tolta la possibilità di fare del male…-

Per dieci giorni il disgraziato ammiraglio era fuggito da un posto all’altro(c’era una taglia sulla sua testa),ma,tradito da uno dei suoi servitori,fu tirato fuori da un pozzo e consegnato a Scipione La Marra,emissario della regina. Ancora vestito da contadino venne trascinato a bordo della nave ammiraglia alle nove del mattino,con le mani legate dietro la schiena. Il capitano Hardy ordinò che fosse slegato e portato in una cabina,sorvegliato da un tenente e due marinai. Rifiutò di toccare il cibo che gli fu offerto. Alle dieci Nelson convocò una corte marziale,composta da cinque Ufficiali napoletani e dal presidente conte Thurn, un austriaco al servizio del re,il cui rapporto a Ruffo fu l’unico autentico documento di quel tempestoso e dibattuto processo. Alle dodici Caracciolo venne giudicato colpevole di alto tradimento,e condannato ad una morte disonorante. La sentenza venne allora sottoposta a Nelson,il quale diede l’ordine a Thurn di farla eseguire alle cinque di quello stesso giorno sull’albero di trinchetto,stabilendo inoltre che il condannato dovesse rimanere appeso fino al tramonto,dopo di che la cima sarebbe stata recisa ed il cadavere lasciato cadere in mare……

……………………..CONTINUA   

IL TIMONE

IL  TIMONE

EFFETTI EVOLUTVI – TEORIA DEL TIMONE-VARI TIPI DI TIMONE

La stabilità di rotta e le qualità evolutive  e di manovrabilità di una nave dipendono,oltre che dalle dimensioni principali e dalla forma della carena,dalla forma e dalla dimensione del timone. E’ evidente che mentre le dimensioni e la forma della carena sono determinate da altre esigenze(ad es. resistenza al moto),le dimensioni e la forma del timone sono determinate esclusivamente per assicurare alla nave stabilità di rotta e qualità evolutive.

Esistono diversi tipi di timoni a seconda che la nave abbia o meno il dritto  di poppa e dalle forme del suo corpo poppiero,in relazione al numero di timoni e dal grado di compenso del timone. Un timone si dice a profilo costante se ha identiche sezioni per tutta la sua altezza (h);un timone a spada o a semispada non e’ a profilo costante. Un timone si dice compensato se si sviluppa sia a poppavia che a proravia del proprio asse di rotazione.

Nella figura 1 :

A)timone non compensato ed  a profilo costante a piu’ agugliotti,per nave monoelica dotata di telaio di tipo chiuso(dritto del timone + dritto dell’elica)

B)timone compensato ed a profilo costante a due agugliotti,per nave monoelica dotata di telaio di poppa di tipo aperto(privo del dritto del timone)

C)timone compensato ed  a profilo costante senza agugliotti intermedi,per nave monoelica dotata di telaio di poppa di tipo aperto(privo del dritto del timone)

D)timone tipo SIMPLEX,compensato ed a profilo costante senza agugliotti intermedi,per nave monoelica dotata di telaio di poppa di tipo aperto al quale e’ reso solidale un particolare dritto del timone a sezione circolare e smontabile.

E)timone semicompensato ed a semispada con un solo agugliotto,semisospeso ad una pinna di sostegno,per nave monoelica.

F)timone semicompensato ed a semispada con due agugliotti, semisospesa dritto di poppa,per nave bielica.

G)timone semicompensato ed a semispada con un solo agugliotto,semisospeso ad una pinna di sostegno,per nave bielica.

H)timone compensato ed a spada sospeso per nave bielica.

I) timone compensato ed a spada sospeso per nave bielica.

Una stima grossolana della superficie del timone può essere fatta in relazione al piano di deriva della nave e,quindi, più semplicemente,dal prodotto Lpp x T.I -valori consueti dell’area del timone,proiettata sul piano diametrale sono riportati nella tabella 2.

Una stima meno grossolana dell’area del timone può essere fatta con la seguente formula dovuta  al Det Norske Veritas :

Ar = 0.01 Lpp T [ 1+50 ( Cb B/Lpp )2 ]

Valida per timone ubicato nel flusso dell’elica.

Una valutazione abbastanza precisa dell’area proiettata del timone puo’ essere fatta  con la formula:

Ar = 0.01 Lpp T [ 54 Cb/ 7.2-30 x V/Lpp x B/Lpp +0.0008 x B/Lpp x( Lpp/B Cb)2

Nella quale V e’ la velocita’ di esercizio.

Il rapporto di figura(rapporto tra l’altezza  h  e la lunghezza media del timone)e’ di norma uguale a 1.5

Il grado di compenso,cioe’ il rapporto tra la superficie a proravia dell’asse di rotazione e la superficie totale del timone e’ di norma contenuto,a seconda  dei tipi di timone,tra 0 e 0.20 per le navi da carico,mentre per le navi passeggeri e militari varia tra 0.15 e 0.30.La lunghezza della superficie di compenso non deve superare il 35% della lunghezza totale della pala. Le sezioni dei timoni sono di norma a profilo alare.

Uno dei dati principali ed utili per il progetto del timone e’ il raggio di evoluzione,che condiziona l’area del timone in conformita’ delle caratteristiche dello scafo di una nave. Una volta definita l’area del timone da usare,occorre dare a questa area una forma ,delle proporzioni,delle dimensioni e una posizione precisa per ottenere il miglior compromesso idrodinamico accettabile. Anche se e’ difficile mettere in relazione le forze e i momenti generati dal timone,con le caratteristiche di manovrabilita’ di una nave,la conoscenza di queste grandezze e’ essenziale,inquanto da esse dipendono lo spessore del timone,il diametro dell’asse e la dimensione dell’impianto per la movimentazione dello stesso(agghiaccio).

Prima di proseguire con il nostro approfondimento e’ necessario fare un richiamo di fisica e cioe’  l’effetto di  Bernoulli:

Il principio di Bernoulli stabilisce che per un fluido ideale su cui viene applicato un lavoro,per ogni incremento della velocita’ si ha simultaneamente una diminuizione della pressione o un cambiamento nell’energia potenziale gravitazionale del fluido. Questo principio e’ una applicazione pratica dell’equazione di BERNOULLI ,sotto riportata,che stabilsce che la somma di tutte le forme di energia di un fluido ideale che scorre lungo un percorso chiuso(linea di flusso) e’ identica in qualsiasi due punti del percorso. Nel caso di fluidi senza viscosita’,nei quali quindi l’unica forza di accelerazione e’ il gradiente di pressione,il principio e’ equivalente alla legge di Newton del moto dei fluidi.

              V2

P +   j    ------ + j x g x h = costante

V= velocita’ del fluido lungo la linea di flusso

g = accelerazione di gravita’

h = quota altimetrica(altezza rispetto ad un riferimento orizzontale ,di un qualsiasi punto all’interno di un condotto)

p = pressione lungo la linea di flusso

j = densita’ del fluido.

L’equazione di Bernoulli e’ anche in grado di quantifcare la portanza,ovvero la componente della forza perpendicolare al moto del fluido che agisce su un corpo immerso.Questo permette il volo agli aereoplani.La portanza e’ data infatti dalla differenza di velocita’ che si ottiene volutamente dalla particolare forma dell’ala,che e’ costruita in  modo da rendere la velocita’ dell’aria sulla faccia superiore maggiore di quella sulla faccia inferiore. Questa tecnica permette di generare una forza diretta verso l’alto data da una pressione sulla faccia inferiore maggiore di quella sulla faccia superiore. Quindi la differenza di pressione tra la faccia inferiore e superiore dell’ala sara’:

(pi – ps ) = ½ j vs2  -  ½ j vi2

Questa differenza di pressione (pi – ps) ha semplicemente  l’effetto di una pressione  p  della stessa intensita’ di (pi – ps) : infatti viene prodotta una forza che e’ direttamente proporzionale alla superfice inferiore dell’ala.

Nella figura 3 sono rappresentate le forze in gioco che devono essere prese in considerazione per lo studio di un timone.Il profilo piu’ idoneo per la costruzione di un timone e’ quello conosciuto come :PROFILI BICONVESSI SIMMETRICI ,CON LINEA D’ASSE RETTILINEA E COINCIDENTE CON L’ASSE DI SIMMETRIA.

Tale profilo immerso in una corrente fluida  con velocita’  U  ed angolo di attacco ALFA,crea una dissimmetria nel campo delle velocita’,per cui si ha un aumento di velocita’ sul lato sinistro (faccia passiva) e una diminuizione sul lato dritto(faccia attiva) del timone:Secondo la legge di Bernoulli,cio’ da luogo a una diminuizione di pressione sul lato sinistro e un aumento sul lato dritto.La risultante di queste differenze di pressione e’ la forza del timone che,in questo caso,e’ diretta da dritta a sinistra. Si scompone la suddetta forza in due componenti :una forza FL,normale alla direzione della velocita’ U,ed una forza  D,nella direzione  U.

La generazione della componente trasversale FL  e’ infatti il solo scopo dell’esistenza del timone.Il prodotto della forza  P per la distanza  cCP  tra il suo punto di applicazione e l’asse del timone da’ luogo al momento torcente,mentre il prodotto della forza  P  per la distanza verticale tra il suo punto di applicazione e il cuscinetto portante,da luogo  al momento flettente.I suddetti due momenti sono gli elementi principali per dimensionare l’asse e l’impianto idraulico della timoneria.

La massima portanza che puo’ essere generata da un timone,in funzione del suo angolo di attacco ALFA,e’ limitata da un complesso di fenomeni che provocano lo stallo  del timone. Quando un timone raggiunge la condizione di stallo,la portanza cade bruscamente a valori molto bassi o nulli,per cui,in fase di progetto,questa possibilita’ deve essere evitata. Il fenomeno di stallo avviene senz’altro quando il flusso si distacca dalla zona di bassa pressione del timone ed inviluppa una zona di flusso vorticoso.Questa separazione si manifesta con una caduta della portanza. Il distacco della vena fluida ,principalmente, e’ funzione del numero di Reynolds( Ru = V x L/v dove V velocita’ nave-L lunghezza al galleggiamento-v viscosita’ cinematica dell’acqua),cioe’ della corda e relativa velocita’, e dell’angolo d’attacco. I fenomeni che interessano lo stallo sono tre:la separazione dei filetti fluidi,seguito dall’aereazione e,infine,dalla cavitazione. Lacavitazione,sebbene in forma minore,e’ una possibile causa di caduta di spinta del timone.L’effetto della cavitazione pero’ non e’ cosi’ disastroso,poiche’ si traduce in una diminuizione della pendenza della curva della portanza ,rispetto alla velocita’piuttosto che in una caduta di spinta vera propria.L’aereazione,come la cavitazione,e’ conseguenza dei bassi valori di pressione che si verificano nel flusso adiacente alla faccia passiva del timone.Per aereazione si intende il risucchio d’aria che avviene tra l’atmosfera e la zona di bassa pressione che si verifica sulla faccia passiva del timone.Il fenomeno,generalmente,appare solo quando il timone e’ troppo vicino alla superficie dell’acqua e quando la differenza di pressione,tra l’atmosfera e la faccia passiva del timone,supera la resistenza al passaggio dell’aria attraverso l’acqua frapposta.In pratica questo fenomeno si ovvia frapponendo una aletta separatrice tra il lato superiore del timone ed il livello dell’acqua.In molti casi tale aletta   e’ costituita dallo stesso scafo.

La scia di carena diminuisce la velocita’ della vena fluida che investe il timone,mentre la scia di regresso del’elica produce l’effetto opposto. Nelle navi monoelica a poppa stretta i due effetti ,in gran parte,si elidono a vicenda,mentre nelle navi a due eliche,con timoni dietro alle eliche stesse,l’effetto della scia di regresso risulta preponderante. Oltre che  modificare la velocita’ di efflusso dell’acqua al timone,la presenza dell’elica ritarda in misura notevole il fenomeno di stallo,migliorando notevolmente le prestazioni del timone per incidenze superiori a quelle di stallo.

La portanza aumenta con l’aumentare dell’angolo di attacco  e cresce con il quadrato della velocita’ di impatto.Nel sistemare il timone a poppavia dell’elica occorre fare in modo che lo stesso,pur beneficiando della zona a maggiore velocita’,non venga investito dal vortice del mozzo dell’elica,che non solo ha come effetto quello di far cadere la portanza ,ma ha anche quello di  provocare erosioni e possibili vibrazioni. Per questo motivo si usa sistemare il timone leggermente all’interno rispetto al centro dell’elica.

                                              Continua………………………………
Figura 1
Figura 2
Figura 3