ROBUSTEZZA
LONGITUDINALE
In genere una nave dovrà risultare ugualmente robusta da tutti i punti
di vista: si è comunque soliti effettuare una suddivisione di comodo della
robustezza in tre quote. Distinguiamo una robustezza longitudinale ed una robustezza
trasversale perché nell'ambito della struttura di una nave possiamo individuare
elementi a prevalente sviluppo longitudinale ed altri a sviluppo trasversale;
la suddetta distribuzione è quindi legata alla presenza di tali elementi. Le
due robustezze sono però tra loro necessariamente interdipendenti. C'è da dire
che si parla anche di una robustezza locale, che ha un duplice aspetto: da un
lato c'è la necessità di garantire che ogni punto della nave abbia un'adeguata
resistenza, dall'altro alcuni elementi strutturali dovranno di per sé far
fronte solo a problemi di robustezza locale (ad esempio i punti di appoggio di
bitte e argani e anche se impropriamente, le paratie stagne). Una nave può
essere assimilata ad una trave, la quale se considerata da un punto di vista
longitudinale, risulta soggetta al peso proprio ed all'azione fasciante del
mare (forze che portano la nave ad flettersi). Lo sviluppo delle costruzioni
navali è stato per molti versi relativamente lento: ciò era dovuto anche alle
deficienze di fondo insite nei codici di dimensionamento basati sulle
indicazioni dei registri allora in atto (ricavate in base al metodo
statistico-deduttivo), che inducevano a non fare eccessivi salti nel buio. Il
concetto stesso di trave-nave, risalente al '700, all'inizio di questo secolo
non si era ancora ben radicato nell'ambiente dei progettisti, che facevano
ancora largamente ricorso all'esperienza. Agli albori le primissime
imbarcazioni nacquero come tronchi scavati, che non presentavano veri e propri elementi
strutturali. In seguito si costruirono navi in legno di dimensioni anche
ragguardevoli, già ai tempi dei greci (vedasi battaglia di Salamina), per
giungere alla fine del '700 a navi in legno di portata veramente notevole. In
generale, volendo considerare una nave come una trave flessa, dovremo
posizionare un certo numero di elementi strutturali nella parte bassa ed altri
nella parte alta, anche se ciò può non essere più valido se la nave è molto
corta. Proprio le prime navi in legno ricordano la carcassa di un animale: la
parte alta non veniva particolarmente irrobustita (tali navi erano molto
corte), mentre la parte bassa era concepita più che altro per proteggersi dagli
incagli. Le coste erano molto fitte ed a piegatura naturale, per cui venivano costruite
in più pezzi; onde evitare rotture, si realizzavano costole doppie nelle quali
il frazionamento delle semi-costole veniva alternato lasciando uno spazio vuoto
più o meno uguale al pieno (la robustezza trasversale veniva, seppur
inconsciamente, privilegiata rispetto a quella longitudinale). Le prime navi metalliche conservavano
integralmente questo tipo di struttura. Le costole rimasero doppie, nel senso
che risultavano costituite da due ferri ad L. Arrivati all’altezza del
ginocchio uno dei due elementi della costola si manteneva aderente al fasciame,
mentre l’altro si sollevava permettendo l’inserimento di una lamiera (a
costituire il madiere). Il madiere risultava così costituito da due ferri ad L
sostenuti da un’anima piatta; quest’ultima veniva rastremata all’estremità al
fine di risparmiare peso. La chiglia ed il paramezzale centrale, erano invece
del tutto simili a quelli delle navi in legno; si avevano anche dei paramezzali
laterali (con dei grossolani ferri a bulbo) e vari correnti di rinforzo. Con
varie modifiche, passando attraverso l’adozione di elementi scatolari, si
giunse infine ad una chiglia non più massiccia ma costituita da lamiere (fino a
diventare piatta) mentre il paramezzale veniva via via inserito e nascosto fra
i madieri (il tutto con un’evoluzione lenta e graduale). Per un certo periodo
si costruirono anche navi composte, nelle quali la struttura interna era in
ferro ed il fasciame in legno (ad esempio il Cutty Shark, famoso clipper). Ad
ogni modo si può intuire come in generale le idee non fossero ben chiare. Vi fu
però un’eccezione a questa linea generale. Nel 1854, sotto la direzione
dell’ing. Scottò Russel, e sulla base del progetti di Istamtard Kingdom Brummel
progettista fra l’altro anche del Great Britain, venne costruita la famosa
Great Eastern che dimostrò la validità del concetto della nave intesa come
trave. Era una nave enormemente grande per il suo tempo (circa 200 x 25 m e
27500 t di dislocamento, circa 28500 di stazza lorda, dieci caldaie di cui
quattro per le ruote e dieci per l’elica) ma si rilevò anche molto sfortunata
(già durante il varo la nave si bloccò sullo scalo). Il viaggio inaugurale si
ebbe nel 1860: era concepita per andare e tornare dall’india senza scali
intermedi. Aveva una propulsione mista
con due ruote a pale ed un’enorme (per quei tempi) elica da 6,5 m di diametro;
poteva imbarcare un’enorme quantità di carbone, possedeva anche cinque alberi a
vela. In totale era previsto alloggiare 4000 passeggeri. Anche se rimane per
quasi mezzo secolo la più grande nave del mondo fu un clamoroso insuccesso: tra
l’altro si rivelò essere molto dura (quindi scomoda), per cui non poté svolgere
il servizio per cui era stata progettata. Venne demolita nel 1888. Esaminiamone
la struttura. Fu la prima nave in cui il concetto di trave nave trovò
applicazione. Sul fondo si ha una struttura con molti e fitti paramezzali che
si diradano salendo verso l’alto e verso l’asse neutro. Lo scafo è doppio fino
al galleggiamento. Si ha anche un doppio ponte, allo scopo di dare ferro, alla
piattabanda superiore della trave nave. Questi concetti già evidenti per
Brunnell vennero però ripresi solo all’inizio del nostro secolo. Dal punto di
vista della robustezza globale dello scafo si possono avere due soluzioni: una
struttura può essere armata in due modi diversi: o con strutture trasversali
robuste e con elementi longitudinali meno robusti e viceversa. Dal punto di
vista locale le due strutture sono pressoché equivalenti. Sulla base della
direzione in cui si sviluppano gli elementi meno robusti si parlerà di
struttura trasversale o longitudinale. Con la soluzione di Ischerwood si ha una
struttura longitudinale. Possiamo subito dire che, dal punto di vista dalla
trave nave, questa soluzione appare conveniente: c’è però il problema che per
realizzare una struttura del genere sono necessarie costole relativamente
grandi che vengono ad ingombrare la stiva (il che va poco bene per navi che
trasportino carichi secchi, mentre nelle navi cisterna il problema è meno
pressante). Le possibili alternative sono una struttura interamente trasversale
(nella quale si avrebbe però poca carne nelle piattabande) o una struttura
mista, in cui i ponti ed il fondo sono a struttura longitudinale ed i fianchi a
struttura trasversale. Gli elementi piccoli trovano naturale appoggio nei ponti
per cui non c’è necessità di costruire dei rompitratta (mentre nel caso
particolare delle cisterne, non essendoci ponti, i rompitratta devono essere
presenti. In generale il sistema longitudinale è, ai fini della robustezza longitudinale
il migliore: l’inconveniente è che talvolta si possono avere elementi
strutturali dannosi per lo sfruttamento dello spazio della stiva; per i carichi
liquidi questo non è importante mentre per carichi secchi ci vorrà un
compromesso fra distribuzione degli spazi ed esigenze di robustezza. Per il
fondo, che è uno spazio inutilizzato si impiega la struttura longitudinale. Le
navi bulk carrier sono costruite per portare carichi secchi alla rinfusa, le
casse alte servono a ridurre la durezza. C’è anche un doppio fondo. In questo
caso sarebbe fastidioso dover mettere dei correnti sulle murate (oltretutto
questi darebbero un modesto contributo) si mettono allora delle costole
rinforzate poste a 90 cm l’una dall’altra. Si ottiene così una struttura mista
(longitudinale per il fondo e le casse alte, trasversale per le murate). Generalmente i ferri del ponte sono piatti:
ciò perché si ha un’esigenza di robustezza globale che impone di mettere più
carne nella piattabanda superiore della trave nave (infatti una struttura di
questo tipo è di per sé squilibrata, con l’asse neutro che tende ad
abbassarsi). Se abbiamo esigenza di nave per carichi alla rinfusa molto
pesanti, lo spazio necessario è relativamente limitato perché il carico è denso
e si ha una struttura particolare ed inoltre vogliamo posizionare il carico in
alto allo scopo di evitare che la nave sia troppo dura). Gli elementi di
rinforzo del cielo del doppio fondo sono più fitti di quelli del fondo, in modo
da avere una maggiore robustezza locale (a causa della pesantezza del carico).
La parte laterale invece rimane vuota, ed ha lo scopo di fornire allo scafo la
necessaria spinta verso l’alto. Alcune navi di questo tipo possono essere
impiegate anche per il trasporto alternativo di greggio (caricando anche le
cisterne laterali). Navi del genere non hanno avuto però un grande successo,
sia perché da un punto di vista commerciale non trovano grandi riscontri, sia
perché vi sono stati diversi incidenti, si pensa dovuti alla loro particolare
struttura (caratterizzata da grandi boccaporte, le cui chiusure e guarnizioni,
sfregandosi, potrebbero aver dato luogo a scintille e quindi causato
l’accensione dei vapori di greggio con conseguenti esplosioni). Nelle navi
porta-contenitori, la mancanza di ferro nella parte alta è anche esagerata;
sulle casse alte si mettono allora delle piastre e si saldano sopra degli
elementi di rinforzo. Fondo e casse alte (che includono un tunnel di transito)
sono a struttura longitudinale. Le casse servono anche ad aumentare la robustezza
torsionale, fattore importante in questo tipo di nave (se la nave dovrebbe
torcersi si danneggerebbero le guide di stivaggio dei contenitori). Lo spazio
compreso tra le casse alte, murate, scivolo laterale e container, resta
inutilizzato: si potrebbe allora realizzare una struttura longitudinale anche
per le murate. In realtà ciò non si fa per un problema costruttivo: queste navi
infatti sono di solito molto veloci e quindi di forme molto affinate, per cui
realizzare dei correnti che seguono uno scafo del genere è piuttosto arduo.
Recentemente sono state proposte alcune norme antinquinamento, in primis
l’adozione del doppio scafo (doppia murata e doppio fondo, il resto della
struttura è la consueta) il doppio fondo può essere sostituito da un ponte stagno
intermedio (non si ha il doppio fondo), l’idea è che con tale ponte in caso di
incaglio, la pressione esterna dell’acqua risulti sempre maggiore di quella del
greggio che quindi non potrebbe fuoriuscire. Questo è senz’altro vero con mare
calmo; di fatto non sono state realizzate navi di tale tipo. Alcune recenti
soluzioni (americane) per navi cisterna, sono caratterizzate da doppio fondo,
doppie murate e doppi ponti, con una paratia longitudinale. In questo caso il
ponte doppio serve anche come spazio per la zavorra: infatti negli ultimi anni
la normativa ha imposto di segregare la zavorra del greggio, mentre prima le
cisterne venivano utilizzate alternativamente per il trasporto del greggio e
per quello della zavorra, fatto che era causa di notevole inquinamento. Il
tutto è nato in seguito al caso della Exxon Valdez, una cisterna che strisciò
sul fondo. In passato al posto del doppio ponte si utilizzavano delle apposite
casse per la zavorra (slop tanks). Il
sistema che prevede delle cisterne separate lungo le murate tutto attorno alla
cisterna centrale, può essere utile per limitare le conseguenze di una
eventuale collisione. Una considerazione da fare è che l’accesso alle cisterne
laterali sede della zavorra risulta spesso difficoltoso e tale da ostacolare i
necessari controlli periodici, il che può essere un grave problema: sulle
bulk-carrier accade frequentemente che le casse alte siano così corrose da
risultare inutilizzabili proprio a causa del suddetto problema.
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