LA CURVA DI EVOLUZIONE

            

Serve a determinare il comportamento della nave sotto l’azione costante del timone. Si effettua mantenendo il timone inclinato di un certo angolo  .  La manovra ha lo scopo di determinare i tempi e gli spazi necessari alla nave per compiere un’accostata durante il suo regolare esercizio.  La manovra si effettua portando la nave su di una rotta stabilizzata a velocità costante ( moto rettilineo uniforme ) ad un certo punto si inclina il timone di un angolo prefissato  e, con opportuni strumenti, si rileva il moto della nave successivamente all’inclinazione del timone.   

 I dati così ottenuti vengono rappresentati in un grafico – simile a quello  mostrato in figura –  da cui si estrapolano indici geometrici e di tempo.  Gli indicatori geometrici sono: 

- A  detto avanzo per 90°  - T detto trasferimento per 90° - D detto diametro di girazione - DT detto diametro tattico

  

              

La nave esegue la manovra di evoluzione in  tre fasi: 

  PRIMA FASE o fase di MANOVRA 

Dura il tempo necessario a portare il timone alla  banda  dell’angolo prefissato. Durante  questa  fase, a causa della sua grande inerzia, la nave non riesce ad accostare, pertanto si ha una leggera deriva dalla parte opposta del timone mentre la nave, a causa delle diverse forze che agiscono sulla carena, si inclina dallo stesso lato in cui è inclinato il timone effettuando il cosiddetto inchino di saluto.  

SECONDA FASE o fase di EVOLUZIONE 

Inizia quando il momento evolutivo vince l’inerzia della nave e questa comincia ad accostare seguendo una traiettoria il cui raggio di curvatura diminuisce gradualmente con l’aumento della velocità angolare. Da notare che in questa fase la nave avanza accostando e mantenendo la prua all’interno della traiettoria descritta dal centro di gravità G ; ciò accade perché l’asimmetrica distribuzione delle masse del volume della carena provocano la rotazione intorno ad un punto C – posto a proravia del baricentro G – detto appunto centro di girazione C. Usualmente il punto di girazione C si trova a circa un quarto della lunghezza della nave da prua. Durante la seconda fase la nave sbanda decisamente dal lato opposto a quello in cui è inclinato il timone di un angolo che va dai 6° ai 9°; contemporaneamente si rileva una diminuzione della velocità della nave pari a circa il 10-15 % del valore iniziale.  

TERZA FASE o di GIRAZIONE 

 In questa fase la  nave si muove di moto circolare descrivendo la circonferenza il cui diametro coincide con il diametro di girazione D la cui lunghezza è mediamente pari a 3 - 5 volte la lunghezza dello scafo.   La velocità lineare in questo caso risulta mediamente diminuita del 30-  40 %.        

 La manovra di Dieudonne’

Questa manovra è utile per determinare il rango di instabilità al timone della nave ed offre il vantaggio di non richiedere il tracciamento del suo percorso.  La manovra di Dieudonné viene eseguita contestualmente alla curva di evoluzione.   Mentre la nave procede su di una rotta rettilinea stabilizzata si mette il timone alla banda di 35° a dritta. Quando la nave avrà raggiunto la condizione di moto circolare uniforme  si misura la sua velocità angolare , successivamente si diminuisce l’angolo di barra di 5° alla volta avendo cura di misurare la nuova velocità angolare  ogni qualvolta il moto della nave  risulta stabilizzato.    Questa operazione va continuata fino a quando l’angolo di barra raggiunge il valore  di  35° a sinistra. A questo punto l’operazione si ripete fino a riportare il timone ad un angolo di barra = 35° a dritta.   I dati ottenuti durante la prova vengono quindi raccolti in forma grafica. Nelle figure è riportato un esempio di nave stabile al timone ( figura sopra) – ovvero di una nave che reagisce alla variazione dell’angolo di barra  e che quindi con angolo di timone nullo (  = 0° ) avrà anche velocità angolare nulla ( = 0 ) –  e di una nave instabile al timone ( figura in basso) –

                             

ovvero una nave che non reagisce prontamente alle variazioni dell’angolo di barra  .  Il rango di instabilità è rappresentato dall’area racchiusa nel parallelogramma e mostra come la nave possa avere un comportamento diverso alla variazione dell’angolo di barra  asseconda del senso di rotazione che possiede al momento in cui la variazione si registra.  

   In particolare per una nave instabile al timone si avrà che la velocità angolare non risulterà nulla  anche con il timone in mezzo  ma, piuttosto, il suo comportamento sarà influenzato dalle manovre precedentemente eseguite. 

 La manovra pull-out. 

 La manovra è usata per determinare la stabilità direzionale di una nave. Il timone è inclinato di un angolo predeterminato e, quando la nave si trova in condizioni di moto circolare stabilizzato, si riporta il timone in mezzo e si rileva la variazione della velocità angolare.   Se la nave ha stabilità direzionale la sua velocità angolare si riduce a zero e la nave acquista in breve tempo un moto rettilineo. Se invece la nave è instabile rimane un minimo di velocità angolare che continuerà a far accostare la nave per un certo intervallo di tempo dopo aver riportato il timone in mezzo.  

 La manovra pull-out può essere opportunamente rappresentata graficamente al termine di ciascuna prova effettuata per i diversi angoli di timone. I grafici solitamente evidenziano per una nave stabile una diminuzione progressiva della velocità angolare ( transitorio ) prima che il moto ridiventi rettilineo.   Questa situazione è rappresentata in figura dalla curva a tratto pieno. Nel caso di una nave che non possiede stabilità direzionale si osserva un allungamento dei tempi per la diminuzione della velocità angolare e un lento ritorno al moto rettilineo.   Tale situazione è rappresentata nel grafico dalla curva tratteggiata.    

 La manovra a Z o a zig – zag .  

 La manovra a zeta ha lo scopo di valutare il comportamento della nave quando il timone interviene a correggere una manovra già in atto.  Si esegue facendo acquistare alla nave un moto stabilizzato su di una rotta rettilinea e inclinando quindi il timone a sinistra di 20°. Si mantiene questo angolo di barra fino a quando la nave avrà accostato a sinistra di  20°, quindi si porta il timone a 20° a dritta e si mantiene in questa posizione fino a quando la nave avrà accostato di 20° a dritta rispetto al valore della rotta iniziale.  A questo punto si riporta nuovamente il timone a 20° a sinistra e si ripete il ciclo facendo successivamente accostare la nave nuovamente a dritta come prima descritto. 

Dopo l’esecuzione della manovra si costruisce un diagramma come quello mostrato in figura nel quale sono mostrati: 

- la variazione dell’angolo di timone  al variare del tempo; - la variabilità delle accostate con il tempo ; - gli spostamenti laterali Y. 

 Sull’asse dei tempi il tratto OA rappresenta il tempo necessario a portare il timone 20° a sinistra. Il tratto OB rappresenta invece il tempo necessario alla nave per accostare di 20° a sinistra. Si noti come nell’istante C in cui il timone è in mezzo ( = 0° ) la nave per inerzia continua ad accostare a sinistra. Dal grafico può inoltre estrapolarsi una serie di  informazioni: 

- il tempo necessario per accostare di 20° può rappresentare un indice della rapidità di risposta al timone; - il tempo necessario ad eseguire l’intera manovra; - lo spostamento laterale massimo Ymax ; - l’angolo ed il tempo di overshoot, ovvero una misurazione di quanto la nave non risponda al timone quando si corregge una manovra già impostata. 

 Tali parametri indicano sufficientemente l’abilità evolutiva della nave e la rapidità di una contromanovra, essi sono particolarmente importanti per la progettazione della nave.   La necessità di conoscere i parametri dell’overshoot è lo scopo principale per il quale si esegue la manovra a zeta. Solitamente per velocità della nave comprese tra 8 e i 16 nodi si osservano angoli di overshoot di 5°,5 - 8°,5. I tempi sono direttamente dipendenti dalla velocità della nave all’inizio della manovra. 

  Le manovre di emergenza. 

 Le manovre di emergenza sono dettate dall’esigenza di evitare e/o fronteggiare una situazione di pericolo. Come i risultati delle manovre standard, sono contenute e descritte nel Libretto di manovra  che viene fornito dal cantiere navale che ha costruito la nave. Generalmente si annoverano due tipi di manovra d’emergenza: 

 - fermare la nave; - la manovra di Williamnson ( o dell’uomo in mare ).  Cominciamo con il descrivere i diversi metodi utilizzati per arrestare la nave:  - arresto forzato (crash-stop) - arresto libero - arresto IMO - arresto con serpeggiamento. 

La manovra di arresto forzato consiste nel fermare le macchine e, nei limiti del possibile, metterle subito a marcia  indietro con l’evidente scopo di realizzare un’inversione di spinta.   La prova di arresto forzato si effettua con il timone in mezzo e fa parte delle prove in mare cui viene sottoposta la nave dopo il varo e prima della consegna per la sua entrata in servizio. I parametri che vanno ad influenzare il comportamento della nave sono diversi; si parte dalla velocità che la nave ha ad inizio manovra, dalle condizioni meteo marine ( direzione e velocità del vento, moto ondoso, profondità del mare, condizioni di carico e di assetto della nave), dal tipo di elica di cui la nave è dotata.L’arresto libero si ottiene fermando le macchine e mantenendo il timone in mezzo attendendo che la nave esaurisca il proprio moto per abbrivio. La nave percorre una traiettoria chiamata curva di decelerazione e si arresta percorrendo uno spazio pari a circa il doppio rispetto a quello necessario nell’arresto forzato.  Nell’arresto per serpeggiamento invece si fermano le macchine e si muove alternativamente il timone a dritta ed a sinistra allo scopo di disperdere l’energia cinetica della nave. Questa manovra può risultare utile quando non si ha sufficiente spazio per accostare.  L’ arresto  IMO  consiste  nel  fermare le  macchine  e, 

contemporaneamente, mettere il timone alla banda. L’abbrivio sarà smorzato dalla resistenza offerta dal timone e dal moto di deriva  della nave, mentre l’accostata riduce considerevolmente l’avanzo. Si noti come al diminuire della velocità iniziale gli spazi di arresto si dilatino leggermente a causa della diminuzione dell’efficacia dell’azione del timone  con le basse velocità. Questa manovra è indicata nel caso si debba evitare un pericolo improvviso e si abbia spazio sufficiente per accostare.   

  La manovra di Williamnson (uomo in mare).  

 La manovra di Williamnson si effettua per recuperare un uomo caduto in mare. La manovra si effettua facendo accostare la nave dallo stesso lato dal quale è caduto il naufrago allo scopo di allontanare le eliche dall’uomo in mare; si porta il timone tutto alla banda e, quando la nave ha accostato di circa 60° si scontra il timone portandolo tutto alla banda dal lato opposto a quello iniziale. La nave per inerzia continuerà ad accostare fino a circa 80° dalla rotta iniziale, quindi inizierà ad evoluire portandosi su di una rotta opposta a quella iniziale.Nella figura e’ ben descritto quanto sopra                                                                                  Tuttavia,  bisogna ricordare che le condizioni meteo marine influiscono notevolmente sull’efficacia e sulla durata della manovra.

Un aspetto non secondario è che per procedere poi al recupero del naufrago l’imbarcazione dovrà avvicinarsi di sopravvento in maniera da procurare un riparo alla persona in acqua. Nelle figure e’ mostrato quanto ora detto.                                                                                                                           

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