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La Stabilita Della Nave, Ed Il Momento D'inerzia.


Varo5

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LA STABILITA' DELLA NAVE ED IL MOMENTO D'INERZIA

ad uso dei principianti

 

Il "momento d'inerzia" lo trovate ovunque, nella tecnica navale e nei calcoli strutturali delle navi e non.

Chi conosce la materia passi ad un'altro post più divertente.

Io cercherò di spiegarlo ai principianti, che sono spaventati solo dal sentire questo termine.

Io voglio screditare questo termine non adatto ad una figura geometrica che rappresenta.

 

Inizio col raccontarvi un'aneddoto della mia giovinezza. Al varo di una nave, un giornalista descrive il fatto sul giornale locale. Al mattino del varo, la nave è pronta per scivolare verso il mare sul suo piano inclinato (in verità è una curva).

Nottetempo è stata liberata dai vincoli che la sostenevano per garantire la sua sicurezza, come puntelli laterali, scontri e soprattutto poggiata sui vasi, una specie di slitta atta a sostenere il suo peso e in grado di scivolare verso il mare, portandosi sopra la nave. All'ordine "via" vengono liberati i due scontri di fermo e il gancio della tradizionale bottiglia di spumante. Tutte le navi salvo qualche rara eccezione non si muovono, rispettando il principio fisico dell'inerzia che tende a mantenere lo stato di quiete o di moto, se non c'è una forza esternache lo smuove.

Infatti, a forzare l'inerzia statica della nave si usa un martinetto idraulico che dà la spinta necessaria al distacco, quando lo spettacolo della bottiglia di spumante beneaugurale si rompe sbattendo sullo scafo.

Dopo un momento di attesa, la nave si muove vincendo la sua inerzia, prima lentamente poi la curva degli scivoli aiuta l'accelerazione e la nave va in mare tra il tripudio dei presenti.

 

Il giornalista spiegando ampiamente tutte le cose che Vi ho raccontato, (per fare il saputello) aggiunge: "è un momento emozionante quando la nave ferma vince la sua inerzia e si muove, per scivolare in mare. MOMENTO che i tecnici navali chiamano: momento d'inerzia".

Le risate fatte alla lettura dell'articolo ha fatto sbellicare 3 persone che sapevano cosa vuol dire il "momento d'inerzia", tutti i disegnatori in sala sono rimasti estranei, perché non hanno capito.

Infatti, il nome "momento d'inerzia" è incomprensibile, fuorviante, inadatto a ciò che esprime, perfino indigesto e repulsivo ai neofiti.

Per questo motivo voglio screditare quel nome e togliere il pesante ostacolo alla comprensione per i dilettanti di tecnica navale.

 

correza.jpg

 

Poiché l'oggetto in parola è una figura geometrica, le spiegazioni fisiche suddette dicono altre cose. Da questo momento io chiamerò il "Momento d'inerzia" con la frase il "tempo delle banane" per sfatare un nome improprio per le omonimie fuorvianti e particolarmente difficili da capire.

- DIMENTICATE QUEL NOME - Almeno le banane non dicono niente ma non Vi impicciano i pensieri e mi seguite senza complessi intimidatori.

 

Il "tempo delle banane" (abbreviato TdB), è fatto di metri e centimetri, aree e distanze sempre positive anche se sono dalla parte opposta, perché queste distanze sono al quadrato.

- LE FORZE NON CI SONO - Quindi manca il soggetto principale per fare un "momento" come intende la Fisica.

L'unica cosa da capire è che il valore ottenuto è alla quarta potenza. La moltiplicazione di due quadrati. Uno forma un'area (misurata in metri quadrati) e l'altro è una distanza in metri al quadrato. Se stà dall'altra parte del piano di simmetria nave conta esattamente in modo uguale

Le due quantità si sommano. Cioè le contro carene Tutto quì.

La prosecuzione spiega il perché si usa una simile formula geometrica.

Vi dò un assaggino come fanno i buoni cuochi.

 

In altri post si è parlato di stabilità nave. del "Raggio metacentrico" che sommato all'altezza del centro del volume di carena dà la posizione del mitico "Metacentro". E' il punto di sospensione della nave come fosse un pendolo oscillante.

Cose molto belle da sapere ma difficili da capire. NON E' VERO SONO FACILI !.

 

Tempo delle Banane

--------------------------- = R (raggio metacentrico) in metri e centimetri

volume di carena

yc è l'altezza del centro di carena sopra la linea di chiglia (LC)

 

R + yc = posizione del METACENTRO sulla linea di costruzione (LC)

 

YG è l'altezza del centro di gravità nave su LC.

 

R + yc - Y G = altezza metacentrica che definisce la quantità di stabilità della nave e si misura in centimetri (il metro è troppo lungo per misurare l'altezza metacentrica). Vedi fig. 1.

 

figura 1

inerzia1b.jpg

Capire il "tempo delle banane" che lo spiego in seguito, è di una importanza fondamentale sia per la "Teoria della Nave" che per il calcolo delle strutture metalliche delle navi e tutte le altre forme (ponti, torri - come la parigina Eiffel -, gru, tralicci, ecc. ecc.)

 

PROVA PRATICA

 

Prendete un'asse di legno di sezione 8 x 3 cm. (anche misure diverse purché rettangolare - on quadrata). La ponete tra due seggiole distanti 1 metro, a ponte, col lato maggiore in verticale. SedeteVi dolcemente sul "ponte" ed osserverete che l'asse Vi sostiene senza flettersi. Ponete l'asse con il lato minore in verticale e sedeteVi dolcemente.

Osserverete che l'asse si flette sotto al Vostro peso.

Perché l'asse si è flessa solo col lato minore in verticale? Eppure la sezione dell'asse è sempre la stessa.

E' troppo semplice dire che il lato maggiore "lavora" meglio. Il perché non è solo un'intuizione, è fisica - matematica.

 

Andiamo su un manuale di qualsiasi mestiere e troverete che il "tempo delle banane" per un rettangolo è dato da: a x b(cubo) / 12. Calcoliamo: se il lato 8 è verticale, va al cubo l'otto ed il lato 3 è orizzontale resta semplice poi divisi per 12: TdB = 128 cm (alla quarta). Se il lato verticale è 3 (al cubo) e 8 orizzontale: TdB =18.

Appare chiaro che anche la forma e non solo la sostanza (tipo di materiale dell'asse) contano.

Il "Tempo delle banane" vi dice quanto conta la forma. La sezione del materiale è sempre 24 centimetri quadrati. Rivediamo la formula:

 

correzb.jpg

 

Un calcolatore di strutture navali, o terrestri, quando sceglie il tipo di ferri da impiegare, se è accorto, tiene d'occhio il "tempo delle banane" dei profili utilizzabili da sistemarli nel senso "tempo delle banane " più favorevole. Ottiene strutture più leggere e meno costose, dato che il materiale si compera a peso.

 

Torniamo alla formula TdB = area x distanza al quadrato diviso 12 e ci riferiamo ad un punto esterno distante D dal centro dell'area. Per esmpio il piano di simmetria nave

 

figura 2

inerzia2b.jpg

 

il TdB baricentrico (a x b(cubo) /12 è sempe presente, ma per riferirsi ad un punto esterno, si sommano le due quantità. TdB baricentrico suddetto + area x D x D (cioè D al quadrato).

Si sommano le due quantità, e non le singole c.c., perché non sono indipendenti. Esse sono saldamente fissate allo scafo e fanno parte del galleggiamento della nave. Si muovono con essa ed il loro riferimento è lo stesso del galleggiamento e cioè il piano di simmetria nave.

 

Sento già le Vs domande "ma che me ne faccio di questa roba"?. Vi accontento subito!

 

Abbiamo una nave delle seguenti caratteristiche:

 

lunghezza m. 110.00 m.

larghezza m. 10.20 m.

immersione m. 3.05 m.

dislocamento tonn. 1890 tonn.

volume di carena V = 1890/1,024 = 1845 mc. (1,024 è il peso specifico dell'acqua di mare)

 

correzc.jpg

 

Ai controlli di nave finita abbiamo riscontrato che l' "altezza metacentrica" (valore quantitativo della stabilità) è di soli 8 cm. Scarsa stabilità! (vedi figura 1) Dobbiamo correggerla con le c.c.

Vogliamo sollevare il Metacentro di almeno 40 cm. con le controcarene.

Proviamo a determinare che controcarene sono necessarie, al fine di ottenere questo risultato.

Nota. le controcarene le facciamo rettangolari per nostra facilità di calcolo, e non a fetta di melone come lo sono in realtà, per seguire la forma dello scafo. Gli addetti ai lavori sanno fare le contro carene equivalenti.

 

inerzia3b.jpg

 

Facciamo le controcarene di larghezza N = 1 m. e lunghezza M = 15 m. e vediamo dove andiamo a finire. Se non bastano le ingrandiamo.

 

inerzia4b.jpg

 

7516

R = --------- = 4,07 m è il raggio metacentrico

1845

 

altezza del Metacentro = R + yc = 4,07 + 1,98 = 6.05 m.

 

altezza metacentrica = R + y c - YG = 6,05 - 5,97 = 8 cm.

 

oppure R - a = 4,07 - 3,99 = 8 cm.

 

contro carene: area M x N = 1 x 15 = 15 mq (è l'area di galleggiamento aggiuntiva di una contro carena) distanza dal piano di simmetria nave che è il punto di riferimento, perché le c.c. devono essere sommate all'area di gallegggiamento della nave:

 

distanza D dal centro di una controcarena al piano di simmetria nave:

semilarghezza nave 10,20 m diviso due = 5,10 m +

larghezza della c.c. 1,00 m diviso due = 0,50 m

D = 5,60 m

 

TdB = 15 x 1 (al cubo) / 12 = 1.25 più 15 x DxD = 15 x 5,60 x 5,60 = 470.40

Per due c.c. simmetriche: 470.40+1,25 + 470,40+1.25 = 943,40 m. (alla quarta potenza)

 

TdB nave con c.c. = 7516 + 943,40 = 8459,40

Nuovo raggio metacentrico R = 8459,40 / 1860 = 4,55 m.

Nuovo R - a = 4,55 - 3,99 = 0,56 m.

 

NB: abbiamo considerato che il volume di carena aumenti di 15 mc per effetto delle parti immerse delle c.c.

 

Risultato finale: l'altezza metacentrica è passata da 8 cm. a 56 cm. E' un risultato che si può accettare. Il manuale del tecnico navale (Cafiero) riporta che per le navi mercantili passeggeri l'altezza metacentrica va da 50 a 60 cm. Le operazioni matematiche che sono

state fatte si limitano a: somme, sottrazioni, moltiplicazioni, divisioni. Niente conti extra.

Arrivati a questo punto possiamo modificare il TdB "Tempo delle banane!" in "Momento d'inerzia", perché credo non impressioni più. Avete constatato, però, che "Momento" e "Inerzia" non c'entrano niente. Il nome è certamente anomalo e non esprime la figura geometrica che rappresenta.

 

BARICENTRO PESO NAVE

 

Abbiamo rimandato il calcolo del peso nave e sua posizione baricentrica. E' un calcolo che si dovrebbe fare prima. E' molto facile da fare, ma ci vuole molto tempo per realizzarlo. Lo sidefinisce con le sue coordinate tralasciando la terza perché si suppone trovasi sul piano di

simmatria nave (le portaerei fanno eccezione per la sovrastruttura - isola - laterale).

 

Torniamo al vocabolario iniziale per capire l'uso che si fa dei momenti.

All'espressione riportata dal vocabolario io ho aggiunto: Forza moltiplicata per il braccio d'azione.

P x b.

La nave è fatta da tanti oggetti che hanno il loro peso P in chilogrammi posizionati in un posto distante "L" in metri da poppa ed una distanza "b" in metri sulla L.C. (linea di costruzione).

Il calcolo è semplice ogni oggetto ha un peso moltiplicato per le due distanze da L.C. e da poppa. Si trascura la sua posizione dal piano di simmetria, col + a destra e meno a sinistra.

 

Bisogna scomporre il peso degli oggetti: fasciame esterno, doppi fondi, paratie stagne, ponti, ecc. divisi in pezzi come un "puzzle" per poter facilmente definire il peso di ciascun pezzo e suo centro di gravità. Tutti i pesi che sono a bordo: macchinari, casse piene dei loro

liquidi, fino alle persone e le pentole dei cuochi. Tutto !.

Ogni peso ha le sue coordinate e moltiplicare il peso per ciascuna sua ordinata. Dividendo la somma dei momenti per la somma dei pesi si trovano le coordinate del peso complessivo

che è il peso nave. Le coordinate sono due: l'altezza YG su L.C. per la stabilità e in lunghezza da poppa XG per l'assetto longitudinale. Vedi quadro sottostante.

 

inerzia6.jpg

 

Naturalmente la suddivisione dei pesi sarà organizzata in: Capitoli, sotto capitoli, fino al dettaglio.

A) peso scafo: fasciame esterno, doppio fondo, ponti, paratie, sovrastrutture, ecc.

B) allestimento: isolazioni, paratie divisorie, strutture leggere, ecc.

porte, scale. finestrini, ecc.

isolazioni. pavimentazioni, pitture, ecc.

impianti di ventilazione e condizionamento dell'aria. ecc.

attrezzature marinaresche, ancore e catene, bitte, passacavi, argani, ecc.

attrezzature del carico: picchi, bozzelli , cavi, verricelli, ecc.

imbarcazioni, gru, mezzi di salvataggio. ecc.

C) apparato motore di propulsione, linee d'assi, eliche, impianti relativi. ecc.

D) apparati ausiliari e relativi impianti ed accessori, ecc.

E) impianti acqua dolce,calda e fredda, acqua mare, combustibili. olio, vapore, ecc,

F) impianti elettrici. produzione dell'energia elettrica e distribuzione.

G) servizi come cucine, forno, cambusa, celle frigorifere, ospedalieri. igienici,

H) arredamento cabine, sale, segreterie, officine, ecc.

I) dotazioni per tutti i servizi, ecc.

Mi fermo quì. Per nominare tutto quello che si deve individuare e calcolare i pesi e relative coordinate non bastano pagine, ci vuole un grosso volume. Questo per capire il lavoro da fare per calcolare il peso nave, il suo baricentro, la stabilità trasversale e le

condizioni di assetto.

E'un lavoro facile ma interminabile. Da aggiornare dato che gli oggetti previsti poi vengono scelti da altre persone che non hanno sensibilità sui pesi, specialmente gli arredatori sulle navi passeggeri. Le contro carene per migliorare la stabilità sono sempre una riserva possibile.

 

Questa volta abbiamo usato i MOMENTI delle forze (pesi) per una distanza.

Come la Fisica propone.

 

 

APPENDICE: IL "D (R meno a)sen.alfa"

 

Ho avuto la sensazione che qualcuno pensi che il "D (R - a) sen.alfa" sia il "Momento d'inerzia".

Se pensate così siete in errore. Affrontiamo anche questa espressione fondamentale della stabilità di una nave.

Torniamo al vocabolario. Inerzia è la caratteristica di tutte le masse, perciò anche della nave, di mantenere lo stato di quiete o di moto, se non subentra una forza esterna a modificare lo stato detto. La nave in navigazione tende a continuare il suo moto. Se ferma i motori continua

a procedere per inerzia fino all'esaurimento dell'energia posseduta. Trasversalmente la nave è diritta in stato di quiete, anche se naviga, e non modifica tale stato (inerzia) finché non subentra la forza esterna.

 

La forza esterna sono le ondate, il vento impetuoso ed altro che vincono la FORZA D'INERZIA

posseduta dalla nave facendola inclinare lateralmente. Le ondate producono un "Momento" dato dalla loro energia FORZA per il loro braccio d'azione (baricentro dell'area bagnata dal baricentro nave).

 

Questo è il "Momento inclinante" al quale si oppone il "Momento raddrizzante" proprio della nave: il noto D (R - a)sen.alfa. Il "Momento d'inerzia" non c'entra per niente. Il "Momento raddrizzante" è formato dalla SPINTA (dislocamento nave in tonn.) applicata al centro della

carena inclinata, la cui verticale va nel Metacentro (vedi figura 5).

La forza (spinta = dislocamento) agisce in verticale spostata dal baricentro nave, dal quale grava il peso nave uguale al dislocamento. Sono due forze parallele, uguali e contrarie. E' un soggetto della Fisica il cui "Momento" tende a girare finché le due forze non si

sovrappongono. E' il momento che raddrizza la nave. La forza è la spinta del mare =

Dislocamento ed il braccio d'azione è la distanza fra le due forze parallele.

 

Il braccio (R - a)sen.alfa.

 

Figura 5 inerzia5b.jpg

 

Il braccio d'azione: (R - a)sen.alfa dipende dall'altezza metacentrica (R - a).

Altezza metacentrica piccola vuol dire braccio d'azione piccolo della coppia Spinta Peso, e la nave si rialza lentamente dalla sbandata causa la forza esterna. Un'altezza metacentrica esagerata fa scattare sull'attenti la nave creando a bordo una vita impossibile.

Navi grandi o piccole l'altezza metacentrica va da 40 cm a 80 cm indifferente sia la grandezza nave. Fanno eccezione le corazzate che hanno due metri per sopportare le salve di tutti e nove i cannoni di grosso calibro che sparano contemporaneamente girati per il traverso. I cannoni fanno la forza esterna.

 

Scusate una battuta per i lettori che non conoscono la trigonometria. Il sen.alfa è un coefficiente percentuale per trovare il lato minore del triangolo rettangolo (colore rosso Fig.5 ).

Conoscendo il lato maggiore (R-a) ed alfa (inclinazione nave) si trova il lato minore, che è il braccio d'azione del "Momento raddrizzante", Sen.alfa si trova sulle tavole trigonometriche per ogni angolo di inclinazione. Nel nostro caso è considerato valido fino a 10 gradi.

 

sen.alfa per 10° = 0,174

il braccio d'azione della coppia Spinta-peso è 8 cm. x 0.174 = 1,39 cm.

il braccio d'azione con le controcarene è 56 cm. x 0.174 = 9,74 cm.

 

Con maggiori inclinazioni il raggio metacentrico è maggiore ed il triangolo di Fig 5 non è più valido. Si passa alle carene inclinate che è una situazione diversa certamente migliore, perché nello sbandamento l'area di galleggiamento si allarga.

 

Un cordiale saluto a Tutti - Varo5

Modificato da Varo5
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Varo5, sei IMMENSO! Complimenti.

Ora mi dedicherò a leggere con più calma questa tua accuratissima trattazione.

_______

 

Ti volevo solo comunicare la mia più completa solidarietà in merito al termine "Momento d'Inerzia", nebuloso quant'altri mai...

 

Pensa, ho addirittura cercato un po' di conforto nella lingua inglese, meno poetica ma spesso più precisa della nostra nella terminologia scientifica.

Ricordavo infatti che in inglese esistesse una netta differenza fra:

"moment": momento di una forza, prodotto di forza x braccio, e

"momentum": usato per "angular momentum" (momento angolare) o "linear momentum" (che per noi diventa poi "quantità di moto", con ulteriore confusione aggiuntiva!)

 

Bene, mi sono detto, almeno per Albione la differenza è evidente anche dai termini.

Poi però scopro che "momento d'inerzia" si traduce con"MOMENT of inertia" (e non "momentum..."), che mi ributta nello sconforto più totale :s68: , a meno di fare affidamento ai suoi sinonimi:

"mass moment of inertia" (così così...)

"rotational inertia" (un po' meglio...)

"angular mass" (ci suona comunque male, ma spiega il concetto, dicendo quanto questa "massa" è pigra alla rotazione).

 

Bah, forse vince ai punti la lingua inglese.

E comunque c'è sempre "Time of Bananas", no?

_______

 

Ora però mi dedico alla lettura del tuo completissimo post. Ciao!

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Una precisazione...

 

Purtroppo il visualizzatore del thread ha scompaginato testo e Formule.

Attendete una mia modifica fatta con l'aiuto di Excel.

L'editing del nostro BETASOM non permette visualizzazioni particolarmente "evolute" e rivolte alle formule matematiche.

 

Stay tuned!... :s02:

 

Varo5

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Una precisazione...

Purtroppo il visualizzatore del thread ha scompaginato testo e Formule.

Attendete una mia modifica fatta con l'aiuto di Excel.

L'editing del nostro BETASOM non permette visualizzazioni particolarmente "evolute" e rivolte alle formule matematiche.

Varo5

 

Un messaggio per Ocean's One e Corto Maltese

Vi ringrazio per le Vostre espressioni di assenso al mio post sulla stabilità della nave, ma penso soprattutto per il momento d'inerzia.

Voglio segnalarVi che sono state apportate tre modifiche al testo. Le parole e le espressioni matematiche sono le stesse, ma posizionate in modo

più leggibile. Come risultano sul mio testo e che l'editing ha deformato.

Dato che le modifiche sono state fatte in Excels e trasferite per immagini, si capisce facilmente dove sono fatte.

 

Ci risentiremo ancora. Per esempio spiegarVi perché alcune navi in affondamento si capovolgono, altre vanno giù diritte come il Titanic, altre

restano a lungo a galla fortemente sbandate come l'Andrea Doria. Le petroliere sono un caso a se stante. Le cisterne piene di greggio perdono il momento d'inerzia e la nave stà a galla solo col momento d'inerzia del locale apparato motore ed i gavoni di prora.

 

Ciao Varo5

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Ci risentiremo ancora. Per esempio spiegarVi perché alcune navi in affondamento si capovolgono, altre vanno giù diritte come il Titanic, altre

restano a lungo a galla fortemente sbandate come l'Andrea Doria. Le petroliere sono un caso a se stante. Le cisterne piene di greggio perdono il momento d'inerzia e la nave stà a galla solo col momento d'inerzia del locale apparato motore ed i gavoni di prora.

Ciao Varo5

Attendo con molta curiosità il nuovo post.

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Attendo con molta curiosità il nuovo post.

 

Dopo aver maltrattato il nome del "Momento d'inerzia", per ragioni utili alla comprensibilità, permettetemi di esaltare le sue qualità geometriche.

Faccio solo una parentesi. Soltanto un cenno propositivo che, se mi seguirete, Vi racconterò in futuro, perché ora non è il tempo di appesantire la

materia. E' meglio digerire le conoscenze un po' alla volta.

 

Il "momento d'inerzia" è ben più importante che calcolare la stabilità di una nave. Esso è l'elemento fondamentale per determinare le sollecitazioni

che avvengono nelle strutture. Consente di stabilire quanti Kg per centimetro quadrato viene sollecitata una struttura metallica, o di altro materiale,

sotto carico in tutte le situazioni della nave e di qualsiasi altra realizzazione terrestre.

 

Cordiali saluti a tutti. Varo5

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  • 4 weeks later...

MOMENTO D'INERZIA per le cisterne delle petroliere ed altre navi

 

Nel presente post esaminiamo l'influenza che hanno le cisterne delle petroliere e le cisterne combustibile delle navi comuni militari e mercantili sulla stabilità. E' il momento d'inerzia degli specchi liquidi che ci dà tutte le spiegazioni.

Per capire come stanno le cose facciamo una prova di calcolo su una forma geometrica facile che rassomigli ad una sezione di nave in corrispondenza delle cisterne (figura 7).

Proviamo a fare dei calcoli con le conoscenze che abbiamo acquisite all'inizio di questo topic.

 

cisterne1.jpg

 

cisterne2.jpg

 

Il momento d'inerzia di un rettangolo risulta:

 

j. baricentrico = a x b(cubo) / 12

J. rispetto l'asse m-m = a x b(cubo) / 12 + a x b x d(quadrato)

 

e facciamo i calcoli sulla precedente figura 7.

 

La prima cisterna a-b-f-g ha il momento d'inerzia baricentrico j. = 10 x 4(cubo) / 12 = 53,33 m(quarta).

Il momento d'inerzia della cisterna a-b-f-g rispetto l'asse c - h supposto piano di simmetria nave è

= 53,33 + 10 x 4 x 6 x 6 = 53,33 + 1440,00 = 1493,33 m(quarta)

La seconda cisterna b-c-g-h ha il momento d'inerzia baricentrico j. 10 x 4(cubo) / 12 = 53,33 m(quarta).

Il momento d'inerzia della cisterna b-c-g-h rispettoo l'asse c - h come piano di simmetria nave è

= 53,33 + 10 x 4 x 2 x 2 = 53,33 + 160,00 = 213,33 m(quarta).

Le due cisterne di SN sommano 1493,33 + 213,33 = 1706.66 x 2 per le cisterne di destra = 3413.32 m(quarta).

 

Ora pensiamo che le paratie interne b-g, c-h, d-i non esistano ed abbiamo la cisterna da murata sinistra a murata destra completa.

Il momento d'inerzia baricentrico col centro sul piano di simmetria nave è

 

J. = 10 x 16 x 16 x 16 / 12 = 3.413,33 m(quarta)

 

Sorpresa! i numeri corrispondono al momento d'inerzia delle quattro sezioni riferite al piano di simmetria nave senza paratie interne.

 

Da questi calcoli risulta:

1) La validità dei calcoli di trasferimento tra assi paralleli: area dello specchio libero del liquido nella cisterna volte la distanza "d1" e "d2" tra gli assi di riferimento elevata al quadrato.

2) I sacri testi non spiegano quello che Vi ho proposto io. Dicono che se le cisterne hanno il liquido in libera circolazione (per esempio con fori di alleggerimento), vanno considerate come un'unica cassa. Se le paratie non sono stagne nel senso della libera circolazione tra una cassa e l'altra, per la stabiltà "non esistono". Il metacentro si abbassa fortemente come l'allagamento per falla.

Se le paratie sono stagne spariscono gli area x d(quadrato) che rappresentano la componente matematica dell'effetto "libera circolazione".

 

La petroliera con paratie stagne longitudinali come al disegno di fig.7, avrebbe una perdita di momento d'inerzia di galleggiamento pari a 53,33 x 4 = 213.32 m(quarta) contro i 3.413,33 m(quarta). cioè : 213.32 / 3.413,33 = 0,0625.

La perdita risulta 6,25% della galleggiabilità. E' per questo risultato che si trascurano gli specchi liberi delle cisterne del combustibile sui calcoli di stabilità nave, fatta eccezione per le petroliere.

Se ci fosse la sola paratia centrale sul piano di simmetria nave il momento d'inerzia sarebbe due volte

J = 10 x 8(cubo) / 12 = 426,67 x 2 = 853.33 m(quarta) contro un totale di 3.413,33 m(quarta) La perdita del momento d'inerzia è 3.413,33 - 853,33 =2.560,00 m(quarta). Una perdita del 67% potrebbe risultare il capovolgimento. Per capire meglio la situazione sono necessarie le carene inclinate, per il momento fuori discussione.

 

Non si devono trascurare i pesi. Oltre ad abbassare il metacentro potrebbero alzare il baricentro nave. L'altezza metacentrica R - a potrebbe essere compromessa. Alla prossima puntata.

 

Cordialità a Tutti.

 

Varo5

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  • 5 months later...

INFLUENZA DELLA POSIZIONE DEI PESI SULLA STABILITA'

 

Ipotizziamo una nave da 3607 tonn. di dislocamento, asciutta, e deve imbarcare il carburante.

A bordo ci sono quattro casse verticali, due a destra e due a sinistra di cui due possono contenere 75,30 tonnellate di carburante ciascuna, aventi un centro di volume sulla L.C. di7,20 metri e due casse simmetriche poppiere che possono contenere 20,00 tonn. ciascuna, con un centro del volume sulla L.C. 7,60 m.

Verso prora ci sono due doppi fondi, uno a destra ed uno a sinistra che possono contenere un peso di 50,20 tonnellate di combustibile ciascuno, con centro del volume a 0,90 metri su L.C. (Fig. 1).

 

ifig1.png

 

Nei calcoli navali s'imbarcano i pesi teoricamente sull'asse verticale del baricentro nave, per controllare la stabilità e l'aumento d'immersione. Poi si procede al calcolo dell'assetto (Fig. 2).

 

ifig2.png

 

 

Bisogna tener conto del peso imbarcato e determinare le nuove immersioni, avendo a disposizione i digrammi delle "CARENE DIRITTE". Facciamo un' esperienza anche su questa problematica.

 

 

LE "CARENE DIRITTE"

 

E' una grafica fondamentale per conoscere il comportamento della nave. Va letto con il righello centimetrato e consente di determinare le posizioni degli elementi geometrici della carena a tutte le immersioni, anche quelle che non servono.

Per le immersioni da zero, la linea di costruzione (L.C.), fino a 1,5 - 2,0 metri sopra l'immersione normale della nave. La condizione sulla sua validità è che i galleggiamenti siano orizzontali. Senza gravi errori si possono considerare attendibili le inclinazioni trasversali fino a 10 gradi. In realtà, inclinandosi, la nave allarga la sua area di galleggiamento aumentando il suo momento d'inerzia, mentre il volume di carena resta invariato.

Il raggio metacentrico R si allunga notevolmente e la nave inclinata diventa più stabile aumentando l' altezza "R meno a".

Questo disegno definisce, con dei diagrammi, gli spostamenti dei seguenti elementi, alle varie immersioni dalla L.C.

- A - aree delle sezioni di galleggiamento in metri quadrati:

- Vc - volumi di carena in metri cubi;

- dislocamenti in tonnellate determinati moltiplicando i volumi per 1,026 ( peso specifico

acqua di mare);

- Yc - ordinate dei centri del volume di carena in metri su L.C.;

- Lc - ascisse dei suddetti centri in metri dalla mezzeria nave;

- Lg - posizione dei centri delle aree di galleggiamento in metri dalla mezzeria nave;

- R - raggi metecentrici trasversali in metri sui centri di carena;

- R + Yc - posizione del Metacentro su L.C. (leggendo due diagrammi insieme);

- R long. - raggi metacentrici longitudinali in metri;

- Du - dislocamenti unitari in tonn per un centimetro di maggiore immersione;

- Mu - momenti unitari longitudinali per stabilire gli spostamenti di peso per l'assetto, in tonn.metri;

- coefficienti di finezza della carena alle varie immersioni.

 

ifig3.png

 

Tenendo conto dei risultati fotografici sul Forum, ho sviluppato la zona dei diagrammi a noi utili ingranditi in modo da capire meglio gli effetti della stabilità in modo grafico.

La zona ingrandita due volte è orlata in colore arancio per facilitare l'individuazione.

Ogni curva ha la scala di lettura. Misurati i centimetri col righello, si moltiplica il valore letto per il relativo coefficiente (scala) e si ottengono i valori voluti della nave in esame.

 

ifig4.png

 

esempio: sull'ingrandimento all'immersione di 4,60 m. tracciata in azzurro (nave asciutta):

Yc si legge 5,52 cm. x 0,5 = 2,76 m. - se avete uno scalimetro 1:50 leggete il risultato direttamente. In continuazione c'è il raggio metacentrico R nella stessa scala,

R su Yc si legge 8,85 cm x 0,5 = 4.41 m.

II diagramma da di più, Yc e R sono nella stessa scala e quindi si può leggere la posizione del metacentro direttamante per l'immersione di 4,60 m. misura 14,34 cm. x 0,5 = 7,20 m.

Somma dei due addendi 7,17.

Il diagramma Vi dà la posizione del metacentro dalla L.C fino a 6 metri d'immersione.

 

 

NB: Se qualcuno vuole maggiori spiegazioni, me le chieda perché torno sul problema pesi.

 

 

... continua. Varo5

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  • 3 weeks later...

CENTRAMENTO DEI PESI IMBARCATI.

Al disegno della nave aggiungiamo anche il disegno particolareggiato delle casse per leggere direttamente il valore delle dimensioni.

La nave disegnata non è una nave già costruita che usiamo per il nostro esame, ma una nave didattica alla quale ho volutamente posto delle particolarità per ottenere dei risultati esplicativi.

Per esempio, le casse alte da 75,3 tonnellate hanno quasi la stessa area dello specchio libero del liquido contenuto nelle casse di servizio che contengono solo 20,00 tonn.

Esse contano sulla stabilità oltre al peso anche per l'area della sua sezione orizzontale.

La casse alte e quelle basse contano sulla stabilità quasi in modo uguale, ma non per i pesi che contano quasi quattro volte.

Stesso scopo per i doppi fondi che hanno una grande area dello specchio libero e poco peso. Inoltre non vanno, come d'uso, fino al paramezzale centrale, ma lasciano un corridoio centrale. I neofiti penseranno al Momento d'Inerzia da trasferire al piano

diametrale della nave.

Cioè l'addendo A*d2 (area volte distanza al quadrato) che quì non estiste ! Le contro carene hanno il loro volume di carena vuoto, dislocante e non piene, quindi hanno una spinta verso l'alto ed aumentano il momento d'inerzia del galleggamento.

Nel nostro caso le casse sono piene ed aggiungono peso alla nave. Siamo in similitudine alle petroliere.

 

Fig 5

itav5.png

 

il disegno riporta le misure delle casse per definire i calcoli del Momento d'Inerzia degli

specchi liberi del liquido, in questo caso il combustibile, ma anche la zavorra d'acqua di

mare, e qualsiasi liquido che formi specchi liberi di oscillare.

 

Fig 6

itav6.png

 

La tabella definisce i Momenti d'Inerzia delle aree delle casse nelle tre condizioni:

- tutte le casse ed i doppi fondi pieni di combustibile;

- doppi fondi vuoti e le quattro casse n 3, 4, 5, 6 piene;

- le sole casse piene n 3 e 4.

Per queste situazioni sono calcolati i Momenti d'Inerzia delle casse piene. Ovvio che le casse vuote non contano né sui pesi né sulla perdita di stabilità.

Qualcuno obietterà: e se le casse sono piene fino dentro allo sfogo d'aria? Finché resta quella situazione contano solo come peso, ma se viene prelevato il combustibile tanto da lasciare i liquidi a muoversi col rollio. Diciamo 10 o 15 centimatri d'aria sopra il livello del liquido, subentra la situazione "petroliera".

Nella tabella di Fig. 7 appare il momento d'inerzia del galleggiamento nave pari a 15.516,00 m4.

E' facile trovarlo perché le CARENE DIRITTE l'ha nascosto tra le altre curve. Basta leggere all'immersione di partenza il volume di carena ed il raggio metacentrico corrispondente e moltiplicarli tra di loro:

 

Vc in m3 volte R in m. danno m4, il M.d'Inerzia. 3.515,59 * 4,41348 = 15.515,97 m4

 

NOTA: attenzione agli arrotondamenti.

Il Computer scrive l'arrotondamento con le regole conosciute, ma non ne tiene conto eseguendo i calcoli con sedici centesimali.

Talvolta anche sulle somme (ultimo numero centesimale) sembra che ci siano errori leggendo gli arrotondamenti.

Anche le moltiplicazioni come appare nel conteggio del M.d'I. Il raggio metacentrico bisogna scriverlo completo (almeno fino al quinto centesimale) altrimenti i conti non tornano.

 

LE NUOVE IMMERSIONI COL CARICO.

A nave vuota, leggiamo sul diagramma delle "CARENE DIRITTE" le superfici di galleggiamento circa 1013 mq all'immersione di 4,60 m. Sotto la tabella dei pesi abbiamo definito anche le nuove immersioni, aggiungendo le sovraimmersioni in base ai pesi imbarcati alle tre situazioni a) b) c).

 

a) dislocamento 3.607,00 + 291,00 = 3.898,00 tonn.

b) dislocamento 3.607,00 + 190.60 = 3.797,60 tonn.

c) dislocamento 3.607,00 + 150,60 = 3.757,60 tonn.

 

Il peso imbarcato diviso per il peso specifico del mare (1,026) diviso per l'area di galleggiamento intermedia tra l'immersione a 4,60 m e l'area più alta probabile,leggibile in corrispondenza dei dislocamenti a) b) c) suddetti (vedi tabella) di Fig. 2).

 

C'è un altro modo di determinare le immersioni che si raggiungeranno con l'imbarco dei detti pesi, se non sono elevati. Sulle "CARENE DIRITTE" c'è un'altra curva parallela alle aree di galleggiamento denominata : Du "dislocamenti unitari

per un centimetro di maggiore immersione". La sopraelevazione d'immersione si trova facilmente: valore intermedio Du = 10,45 cm volte la scala (1 cm = 1 tonn. )

a) 291,00 / 10,45 = 27,85 cm + 4,60 = 4,88 m arrotondato

b) 190,60 / 10,45 = 18,24 cm + 4,60 = 4,78 m c.s.

c) 150,60 / 10,45 = 14.41 cm + 4,60 = 4,74 m c.s.

Le immersioni corrispondono a quelle calcolate sulle aree di galleggiamento, ma trovate con più facilità e più rapidità. Piccole utilità per non perdere tempo.

 

Non è tutto! Sui diagrammi ingranditi ho segnato la posizione del baricentro della nave alle varie immersioni ricavato dalle tabelle dei calcoli del centramento con

casse combustibile piene e vuote. Da questi grafici possiamo misurare l'altezza metacentrica nelle varie situazioni e si nota bene il variare della stabilità.

Manca ancora un elemento. Nello spiegare l'influenza del Momento d'Inerzia con

le cisterne piene e vuote delle petroliere, abbiamo visto la decurtazione di stabilità

che esse producono con il loro specchio libero del carico.

le nostre casse combustibile sono più piccole, ma producono anch'esse una diminuzione di stabilità modificando la curva dei metacentri.

 

Andiamo ad esaminare queste variazioni come abbiamo fatto per i centri di peso.

 

VARIAZIONI DEL MOMENTO D'INERZIA DOVUTO ALLE CASSE

Rivediamo il disegno degli specchi liberi delle casse che interessano al nostro problema, con le superfici ed i centri delle aree. Possiamo così calcolare i Momenti d'Inerzia alle tre situazioni suddette, come riportato sulla tabella "Determinazione dei raggi metacentrici"

 

Fig 7

itav7.png

 

Riportando i valori trovati di R si può completare la posizione dei metacentri e vedere come variano sia il baricentro nave che il metacentro e come varia la stabilità nave nel imbarcare i pesi. La già nota altezza metacentrica (R - a).

 

Il post non è difficile ma lungo e non bastava una spiegazione. L'esempio numerico è necessario per capire come si fa. Se ci sono dei passaggi da spiegare in modo più ampio potremo dilungarci. Ditemi dove devo insistere.

 

 

La storia del Momento d'Inerzia non è finita. Lo troviamo nei calcoli strutturali a far da protagonista. Tra breve tempo intendo continuare e darVi almeno le basi informative, con qualche esempio numerico, per capire come si fanno i calcoli strutturali di una nave.

 

Varo5

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  • 5 months later...

Siamo arrivati a capire la stabilità della nave normale, l'effetto delle controcarene sui fianchi ed il loro calcolo. L'effetto delle cisterne, cariche di petrolio, hanno sulla stabilità della nave e la poca influenza che hanno invece le casse combustibile, pure piene, con le superfici dei liquidi liberi di oscillare.

 

E' doveroso rilevare che una certa quantità di botti che possono rotolare liberamente da dritta a sinistra, durante il rollio, hanno effetto sulla stabilità come i liquidi.

Non solo, tutti i carichi mobili fanno questo effetto, il grano alla rifusa, ed altri materiali scorrevoli comprese le auto non opportunamente bloccate. Tra questi materiali che possono avere effetti pericolosi per la stabilità, sono i tronchi d'albero non bloccati e in genere

molto pesanti.

 

Singolare è la situazione del grano alla rinfusa che bastano alcune paratoie in tavolame di legno leggero e solamente in superficie (che sprofondino nel grano di un metro) in corrispondenza delle mastre longitudinali delle boccaporte.

E' sufficiente per ottenere l'eliminazione dell'effetto "carichi scorrevoli".

 

Un problema interessante per la stabilità della nave è l'effetto gru.

Un determinato peso, sospeso alla gru, cioè sollevato da terra (banchina o piattaforma di un mezzo di trasporto) ma libero di dondolare appeso al pescante. Che effetto fa sul centro di gravità della nave e di riflesso sulla stabilità? Si intende la gru di bordo non la gru della banchina, dove la nave "sente" il peso solo quando questo si poggia in fondo alla stiva (sul cielo del doppio fondo).

 

Lo esamineremo alla prossima puntata.

 

Ciao a tutti Varo5

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  • 3 months later...

Sull'argomento siamo fermi da diverso tempo in attesa di "digerire" la materia postata.

Data l'importanza dell'argomento io faccio un passo indietro per spiegare, spero meglio, come si trova il baricentro di più forze, pesi oppure aree, la cui posizione è ignota.

 

Dimenticate il Momentod'Inerzia ed esaminiamo il Momento Statico della fisica, molto semplice.

 

Una forza F che agisce in un determinato senso viene riferita ad un asse parallelo Fig. 1.

Il Momento Statico di questa forza rispetto l'asse x - x è:

 

F volte d (F*d)

 

100 kg è la forza

5 metri è la distanza tra la linea d'azione della forza ed un'asse paralelo.

 

Il Momento Statico F*d risulta:

100 * 5 = 500 Kg.m (kilogrammetri)

 

stabil1.jpg

 

Per la Fisica F può essere una forza, un peso, un'area, una massa, ecc. a noi interessano i pesi e le aree che danno risultati in Kilogrammetri e metri alla terza (non metri cubi).

A cosa serve questo momento? a determinare un centro dove si può ipotizzare una forza uguale alla somma delle forze oppure un centro di diverse aree associate, quindi sommate. In altre parole trovare il baricentro che non si conosce.

 

stabil2.jpg

 

Nella fig. 2 abbiamo tre aree che agiscono insieme e vogliamo trovare il centro dove poter ipotizzare un'area somma delle tre aree diverse.

 

Si definisce un'asse in posizione "qualsiasi" e si calcolano i tre momenti delle aree rispetto l'asse "qualsiasi"

 

catturafd.jpg

 

Baricentro delle tre aree dall'asse x - x = 271.5/49 = 5,54081 m. arrotondato a 5,54 m.

Somma dei momenti divisa per la somma delle aree uguale ad una distanza che è la risultante delle tre distanze.

 

NOTA: La scelta dell'asse "qualsiasi" x - x dà numeri diversi se ci riferiamo all'asse z-z o qualsiasi altro asse spostato da x - x. Questo è un punto di confusione.

Ogni asse darà un numero diverso della posizione del baricentro, ma se il numero lo misuriamo dall'asse di riferimento, tutte le distanze finiranno nello stesso punto. Il baricentro delle aree sommate.

Quindi l'asse qualsiasi sarà quello più conveniente o meglio identificabile: la linea di costruzione LC per l'ordinata e l'asse del timone come riferimento poppiero per i pesi della nave al fine di trovare l'ascissa. Il piano di simmetria nave per le aree di galleggiamento.

 

Esaminiamo un altro caso interessante a noi familiare. Una nave mercantile che imbarca un peso di quattro tonnellate con il proprio picco da carico. Fig. 3. Ho definito alcune quote per poter fare dei conteggi di confronto e capire meglio la situazione.

 

stabil3.jpg

 

Il momento che inclina la nave quando il peso grava sul picco da carico (ancora sul mezzo di trasporto) è:

 

4.00 tonn. * 16 metri = 64.00 tonn.metri

 

Il peso è sopra il baricentro nave e si deve calcolare quanto questo baricentro nave si alza nel momento che il peso si stacca dal molo e resta appeso al gancio del cavo di sollevamento. Fig.3.

 

 

Si fa come mostrato sopra con le aree della figura 2, ma in questo caso sono pesi.

 

catturapf.jpg

 

il sollevamento del baricentro nave con il peso sosteso è di centimetri 2,53. Se l'altezza metacentrica

era di 60 cm, ora è di 57,47 cm.

Quando il peso viene poggiato sulla nave, questa modifica la posizione del suo baricentro in relazione alla sistemazione del peso a bordo. Con uguale sistema di calcolo si può definire dove si è spostato il baricentro nave dopo poggiato il peso a bordo.

 

Avrete notato che la posizione del peso nel calcolo non è nella posizione reale. La posizione è l'asse della puleggia di sollevamento del carico, perché è in quella posizione che la nave "percepisce" il peso attraverso il cavo di sollevamento e non nel punto reale in cui si trova il peso. L'esempio suggerisce attenzione nel definire i bracci d'azione.

 

La lezione è valida tanto per la stabilità che per il calcolo delle strutture. Le aree sono le sezioni metalliche associate dalle saldature, per le quali dobbiamo trovare il baricentro della sezione resistente.

 

Varo5

Modificato da Varo5
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Chiedo scusa per la mia domanda sicuramente banale: ma per un aliscafo, la posizione di baricentro rimane invariata sia in flottaggio che in sostentazione? Grazie.

Se sollevi l'aliscafo con una gru e lo poggi sul molo, il baricentro del suo peso non può spostarsi.

 

E' il centro di tutte le parti metalliche e non che lo compongono. Se tagli ed asporti qualche pezzo allora il centro si sposta ed il sistema di calcolo che ho postato ti aiuta a definire il muovo baricentro.

 

Il peso delle parti asportate appaiono nel calcolo con il segno meno.

 

Varo5

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Penso di aver formulato male la domanda; mi riferivo all'influenza della posizione dei pesi sulla stabilità come descritto sul messaggio #9.

Ad esempio, sulla stabilità di un aliscafo c'è da considerare la sua immersione di carena o di sostentamento sulle ali?.

Chiedo scusa ma vorrei capire come viene progettato un'aliscafo tipo Nibbio e le differenze di calcolo (se ce ne sono) quando l'unità galleggia sulla sua carena e diversamente quando viene sostentato dalle superfici alari in velocità.

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Penso di aver formulato male la domanda; mi riferivo all'influenza della posizione dei pesi sulla stabilità come descritto sul messaggio #9.

Ad esempio, sulla stabilità di un aliscafo c'è da considerare la sua immersione di carena o di sostentamento sulle ali?.

Chiedo scusa ma vorrei capire come viene progettato un'aliscafo tipo Nibbio e le differenze di calcolo (se ce ne sono) quando l'unità galleggia sulla sua carena e diversamente quando viene sostentato dalle superfici alari in velocità.

Il baricentro è il centro del peso di qualsiasi costruzione.

 

Può variare se si aggiungono pesi come persone, carico, combustibile e acqua zavorra nelle casse dentro la nave, ecc. il mare non c'entra.

Un aliscafo fermo o a lento moto è una nave come tutte le altre con la stabilità di una nave.

Ha il metacentro, l'altezza metacentrica, e il centro di carena.

Quando esce dal mare in velocità, lo scafo non disloca più e perciò è solo peso. L'aliscafo diventa aereo con la sola differenza che l'aereo ha grandi ali perché lo sostiene un fluido leggero (aria) mentre l'aliscafo si sostiene con la pressione di un fuido (il mare) molto più denso ed ha bisogno di ali molto più piccole. Infatti esce dal mare su quattro puntelli che lo sostengono fuori dall'acqua, con poca resistenza al moto.

 

L'aliscafo è veloce perché solca aria e non acqua.

 

Varo5

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Il baricentro è il centro del peso di qualsiasi costruzione.

 

Può variare se si aggiungono pesi come persone, carico, combustibile e acqua zavorra nelle casse dentro la nave, ecc. il mare non c'entra.

Un aliscafo fermo o a lento moto è una nave come tutte le altre con la stabilità di una nave. Ha il metacentro l'altezza metacentrica il centro di carena. Quando esce dal mare in velocità, lo scafo non disloca più e perciò è solo peso. L'aliscafo diventa aereo con la sola differenza che l'aereo ha grandi ali perché lo sostiene un fluido leggero (aria) mentre l'aliscafo si sostiene con la pressione di un fuido (il mare) molto più denso ed ha bisogno di ali molto più piccole. Infatti esce dal mare su quattro puntelli che lo sostengono fuori dall'acqua, con poca resistenza al moto.

 

L'aliscafo è veloce perché solca aria e non acqua.

 

Varo5

 

Grazie della spiegazione C.te Varo5, adesso il concetto mi è chiaro.

Pugio

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  • 1 month later...

IL MOMENTO

 

Nel post precedente abbiamo esaminato la posizione del baricentro di una sezione composta da più figure semplici (rettangoli), se saldate assieme per formare una trave metallica, il sistema dei Momenti, molto semplice, Vi risolve il problema di trovare il loro baricentro comune.

 

COSA SIGNIFICA IN FISICA UN MOMENTO: UNA FORZA VOLTE UN BRACCIO D'AZIONE CHE PROVOCHEREBBE UN MOVIMENTO. SE IL MOVIMENTO NON AVVIENE SIGNIFICA CHE C'È UN ALTRO MOMENTO CONTRAPPOSTO CHE LO IMPEDISCE E LO TIENE IN EQUILIBRIO.

QUESTO E'IL PUNTO FONDAMENTALE DI TUTTE LE FORZE IN NATURA. SONO TUTTE IN EQUILIBRO QUELLE CHE APPAIONO FERME.

 

Ms = F x d se la forza "F" è in Kg ed il braccio "d" è in metri il risultato sarà in Kilogrammetri

 

Il "Momento d'Inerzia" non centra per niente con questo post. E' una figura geometrica di valore inegualiabile ma non è un "Momento". Il suo nome è errato e fuorviante che mette in erronea difficoltà il principiante.

 

Il discorso è vuoto se non si da un esempio concreto.

Nei giardini pubblici ci sono i giochi per i ragazzi tra i quali l'altalena. Non quella con le corde che dondola ma la tavola oscillante su un fulcro Fig.1. I ragazzi di peso simile si siedono alle estremità della tavola e dondolano. Ciò non lo può fare la madre (pesante) con la propria figlioletta (leggera).

Per dondolare la madre deve sedersi vicino al fulcro. Lo sanno tutti ma perchè?

Per dondolare madre e figlioletta devono essere in equilibrio. NON DEVONO AVERE LO STESSO PESO, DEVONO AVERE LO STESSO "MOMENTO".

 

altalenai.jpg

 

 

Se la madre ha un peso di 60 kg e la figlioletta di 15 kg se stanno alla stessa distanza dal fulcro non possono avere lo stesso Momento. Non sono in equilibrio.

 

il Momento della madre è 60 kg. x 2 m. = 120 kg.m (kilogrammetri)

il Momento della figlioletta è 15 kg. x 2 m. è 30 kg.m

120 kg.m non è uguale a 30 kg.m

 

Se facciamo questa piccola operazione matematica 30 kg.m diviso per 120 kg.m = 0,25 (del braccio di 2 metri)

I due momenti sono uguali 15 x 2 = 30 60 x 0.50 = 30

 

I due momenti sono in equilibrio se la madre si siede a mezzo metro dal fulcro. Allora madre e figlioletta possono dondolare come se fossero due ragazzine dello stesso peso se la madre, che non può modificare il proprio peso, modifica la distanza per ottenere lo stesso momento della figlioletta.

 

I conti che facciamo sulle navi sono dello stesso livello.

 

Si scrive: peso madre "M" volte "d1" (distanza 1) = peso figlioletta "F" volte "d2" (distanza 2)

 

M x d1 = F x d2

Cioè: d1 = F x d2 / M d1 = 15 x 2 / 60 = 0.50 m

 

L'equazione dell'equilibrio dei due momenti contrapposti è fondamentale ed offre la possibilità di definire fenomeni che altrimenti sarebbero incomprensibili.

Dopo il bilancio della madre / figlioletta che consente di definire la posizione della madre in modo preciso con la matematica, l'equazione fornisce la possibilità di definire qualunque dei quattro fattori se conosciuti gli altri tre.

 

Facciamo un altro esempio ben più importante di quello semplice esposto innanzi.

Consideriamo la nave in mare agitato. Ad un tratto un'onda anomala alta sei metri arriva di fianco, anche se la nave affronta il mare di prora, e riceve una "spallata" che la inclina lateralmente di 8 gradi, registrati dall'inclinometro della nave. Poi la nave recupera e si raddrizza e torna verticale.

 

noi conosciamo le seguenti caratteristiche della nave:

Dislocamento 3.300 tonn. (con i dati esposti nel calcolo del peso imbarcato col picco da carico)

ordinata del suo baricentro hG = 5.50 m.

ordinata del centro di carena yC = 2.50 m.

altezza metacentrica (R - a) = 60 cm.

immersione I = 4,60 m.

 

 

L'EQUAZIONE È LA STESSA DELL'ALTALENA:

Forza ("spallata" dell'onda) in tonn. volte braccio d'azione dell'onda L in metri =

Momento raddrizzante della nave D*(R-a)*sen-alfa [D è la forza (dislocamento) - (R-a)sen-alfa è il braccio]

 

F * L = D * (R-a)sen-alfa

F = D * (R-a)sen-alfa / L

 

Individuamo bene i fattori in azione:

D è il dislocamento nave nel momento della navigazione = 3.300 tonn.

R-a è l'altezza metacentrica pari a 0,60 m.

sen-alfa di 8 gradi. Quì voglio che capiscano anche quei visitatori che non conoscono la Trigonometria.

Se in un triangolo retto (con un angolo a 90 gradi) si conosce l'ipotenusa e l'angolo di fronte si può calcolare gli altri due lati moltiplicando l'ipotenusa per il fattore chiamato seno mentre l'altro lato si trova con un altro fattore chiamato coseno. Vedi figura 2.

 

triangolo.jpg

 

 

 

catturaml.jpg

 

per gli otto gradi d'inclinazione ed "R - a" di 0,60 m. il braccio d'azione della nave è:

0,60 * 0,13917 = 0,03502 m. moltiplicato per il dislocamento di 3300 tonn. è:

3300 * 0,03502 = 275,56 tonn.m. = momento resistente della nave a otto gradi d'inclinazione.

 

spallata.jpg

 

 

Il momento dell'onda è corrispondente a quello della nave pari a 275,56 tonn.m. Quando la nave ferma la

"spallata" a otto gradi d'inclinazione.

Ora bisogna definire la posizione del centro dell'ondata di sei metri d'altezza.

Premesso che ogni onda è divesa dall'altra non faremo disquisizioni particolari per un esempio di calcolo ma definiamo una posizione approssimativa. Il centro sarà certammente sotto i tre metri (metà altezza dell'onda)

Il baricentro della nave è sopra il galleggiamento (5,50 - 4,60 = 0,90 m.) da togliere ai tre metri = 2,10 m.

più altri 30 centimetri per maggiore compattezza della parte bassa dell'onda. Il centro di pressione dell'onda, quindi, diventa 1.70 m. sopra il baricentro nave.

La spinta dell'onda sotto al baricentro nave la spinge trasversalmente ma non la inclina.

In conclusione sarà: 275,55 tonn.m. diviso 1,70 = 162,09 tonn.

La "spallata" dell'onda sarà intorno alle 160 tonnellate. Si può discutere sulle approssimazioni ma non andiamo lontano da questo risultato. Ciò che conta è il sistema di calcolo: la contrapposizione dei due momenti per definire il fattore ignoto.

 

Ho riunito tutti i fattori intorno al disegno perché in mezzo alle chiacchiere sembrano più complicati.

Passata l'onda, il Momento raddrizzante della nave [D*(R - a)* sen-alfa] prevale e raddrizza la nave finché il su braccio (Ra - a)sen-alfa non si riduce a zero, con nave vericale, in equilibrio con il Momento inclinante inesistente quindi uguale a zero.

 

Varo5

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Ciao C.te Varo5,...Vorrei farti una domanda:

Si sa che oggi, la stragrande maggioranza delle grandi Navi,..escono dai cantieri con le Pinne stabilizzatrici,..passive e mobili,..

la domanda e',...influiscono su tutte queste formule di stabilita?

( mah!,..magari ho fatto una domanda scema....)

 

BERILLO

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Ciao C.te Varo5,...Vorrei farti una domanda:

Si sa che oggi, la stragrande maggioranza delle grandi Navi,..escono dai cantieri con le Pinne stabilizzatrici,..passive e mobili,..

la domanda e',...influiscono su tutte queste formule di stabilita?

( mah!,..magari ho fatto una domanda scema....)

 

BERILLO

C.te Berillo la tua domanda è tutt'altro che scema perché costituisce un altro tema meritevole di studio.

NON MODIFICA assolutamente le formule innanzi citate. Il tema consiste in una sovrappovizione di azioni del tutto indipendenti che formano Momenti contrastanti le azioni prodotte dal mare in favore della nave.

Le pinne stabilizzatrici mobili vogano, come dei remi, provocando delle forze i cui Momenti con bracci invisibili il cui fulcro è il baricentro nave, che contrastano le azioni delle onde. Vedi le due figure separate, per migliore visibilità, ma di fatto sovrapposte.

 

Queste azioni sono del tutto indipendenti dalla contrapposizione tra i momenti dell'onda con il momento raddrizzante dellla nave(R - a)sen-alfa.

E' ovvio che il comportamento della nave sarà la risultante delle varie azioni contemporanee.

 

Una persona inesperta può pensare di aumentare l'altezza metacentrica della nave in modo da avere un braccio maggiore per contrastare con energia le rollate dovute alle onde. La nave in verticale ha sempre il braccio del momento raddrizzante uguale a zero ed è zero anche il relativo momento. La nave deve inclinarsi per poter avere un momento attivo.

Un'altezza metacentrica (R-a) maggiore da alla nave un braccio maggiore al Momento raddrizzante.

Il risultato è il rapido raddrizzarsi della nave dopo inclinata che renderà impossibile la vita di bordo al personale, sbattuto sulle pareti, buttato giù dai letti ed immaginate le cucine in attività.

La nave deve comportarsi in modo morbido ed i momenti inclinanti vanno fronteggiati con mezzi meccanici esterni che non disturbino il personale. Appunto, con pinne fisse ed ali meccaniche elettronicamente intelligenti, che sentano il moto di rollio immediatamente per contrastarlo.

 

berillo1.jpg

berillo2.jpg

 

 

Ciao BERILLO è la prima volta che ti sento. Grazie per avermi dato l'occasione di accennare i mezzi per ridurre,

non eliminare perché impossibile, il moto di rollio delle navi.

 

Varo5

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Vorrei fare una domanda, Comandante Varo5, sulle formule della stabilità. Ma differenti tipi di carena possono far variare queste formule o no: mi spiego meglio. La formula sarà la stessa sia per una carena tradizionale che per una nave con carena tipo catamarano? Grazie. Pugio

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Vorrei fare una domanda, Comandante Varo5, sulle formule della stabilità. Ma differenti tipi di carena possono far variare queste formule o no: mi spiego meglio. La formula sarà la stessa sia per una carena tradizionale che per una nave con carena tipo catamarano? Grazie. Pugio

Sono leggi della Fisica per tutti i corpi che galleggiano.

Prendi una pera e la immergi in una pentola piena d'acqua tenendola per la parte più sottile.

La lasci andare e quella si capovolge. Vuoi sapere perché la pera si è capovolta ?

Il suo R-a in quella posizione è negativo. La Fisica non fa sconti neanche alle pere.

 

Il catamarano è un galleggiante e segue le leggi come qualsiasi oggetto che galleggi. La presenza di due galleggianti complica un pò il calcolo del momento d'inerzia del galleggiamento.

Penso che facendo un disegnino capisci meglio.

 

pugio3001.jpg

 

Varo5

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  • 1 month later...

Riprendo questa interessantissima discussione per chiedere al nostro illustre Varo5 qualche considerazione tecnica su quanto è tragicamente avvenuto sulla Costa Concordia: come è possibile che una nave così grande, peraltro imbarcando acqua e appesantendosi, si sia inclinata in un tempo così breve e senza possibilità di controllo alcuno?

 

Non esisteva alcuna possibilità di controllare l'assetto dopo l'urto: gli stabilizzatori mi sembravano integri e la velocità residua, sui 9 nodi, non avrebbero potuto permettere un controllo sia della rotta sia dell'assetto da parte dell'equipaggio?

 

Capisco che gli elementi conosciuti siano al momento frammentari e imprecisi, ma non si riuscirebbe ad ipotizzare quanto è avvenuto nella nave dopo l'urto?

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Vedi:

Nozioni di architettura navale (si trova il PDF sul web)

C.V. Giuliano Rosati

pag. 26, figura 1.21

grafico stabilità-angolo inclinazione S/I.

 

 

Le grandi navi moderne (molto alte con pochi metri di pescaggio) sono come le canoe. Il loro grafico S/I è molto stretto perché il loro baricentro è alto. In canoa bisogna spostare il peso per non rovesciarla oppure remare in modo adeguato.

E' così che funzionano anche gli stabilizzatori delle grandi navi.

Ma se non c'è elettricità o i motori sono fermi gli stabilizzatori non funzionano e la nave è in equilibrio instabile anche con mare o vento non particolarmente forti.

Non vengono in mente gli ultimi minuti della Concordia?

 

Un saluto dal nuovo marinaio BLUEWAVE

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  • 2 weeks later...

Rinfresco ancora il post con domande innescate dalla tragedia della Concordia.

 

Varo5 ci ha fatto capire (con un certo mal di testa nel mio caso, causa ruggine matematica :s41: , forse dovrei scrivere "intuire") quali sono i parametri che influenzano il comportamento della nave in base al carico ed agli effetti del mare, variabili che il progettista mette in conto in base alla destinazione d'uso del vascello, ovvio quindi prevedere un comportamento piu' dolce per le navi passeggeri anche a scapito della stabilita' in caso di falle come quella verificatasi sulla Concordia.

 

La scelta di realizzare una nave con altezza metacentrica pari a 0 o poco piu' sembrerebbe quindi precisamente valutata, mi chiedo quindi: non esistono limiti minimi per questi valori? In fase di "omologazione" (passatemi il termine) ci sono delle normative da rispettare per ottenere il permesso di navigare? SOLAS?

 

I parametri variano anche in base all'area di utilizzo del vascello? Ad esempio e' possibile che la Concordia o navi con simili forma e caratteristiche siano abilitate al mediterraneo ma non al transito oceanico?

 

Grazie per la pazienza.....

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Rinfresco ancora il post con domande innescate dalla tragedia della Concordia.

 

...

La scelta di realizzare una nave con altezza metacentrica pari a 0 o poco piu' sembrerebbe quindi precisamente valutata, mi chiedo quindi: non esistono limiti minimi per questi valori? In fase di "omologazione" (passatemi il termine) ci sono delle normative da rispettare per ottenere il permesso di navigare? SOLAS?

 

...

La risposta è SI, e la nave Concordia rispettava quei limiti minimi imposti dalle regolamentazioni internazionali.

Spesso Varo5 ci ha parlato in maniera approfondita e comprensibile del significato di altezza metacentrica “GM”, “GMt” o più semplicemente “r-a”, come uno dei principali ed importanti elementi relativi alla stabilità in senso generale, ma è importante sottolineare che l’altezza metacentrica iniziale trasversale NON è quella grandezza che definisce in assoluto la stabilità di una nave (o stabilità totale).

L’altezza metacentrica consente di ricavare il “braccio di stabilità - GZ” per piccoli angoli di sbandamento ed è molto importante perché controlla l’accelerazione ed il periodo di rollio della nave.

Non vorrei aggiungere ulteriori “mal di testa”, lasciando a Varo5 (molto più chiaro di me) gli ulteriori ed eventuali approfondimenti del caso…

 

Quindi, e per rispondere in maniera più esaustiva a Night Rider, vi elenco di seguito quanto previsto dalla normativa di settore in merito ai “criteri generali di stabilità allo stato integro” da verificare in seguito ad una specifica prova di stabilità:

 

1 – Area sottesa alla curva dei GZ: > 0.055 m.rad fino a 30° e > 0.09 m.rad fino a 40° di inclin. Trasv. o all’angolo di allagamento;

2 – Braccio di stabilità GZ: deve essere > 0.20 m per angoli di inclinazione = o > 30°;

3 – Altezza metacentrica iniziale: GM0 deve essere > 0.15 m;

 

E’ facilmente dimostrabile che tra due navi diverse aventi medesima altezza metacentrica iniziale e quindi stessa tangente all'inizio delle due curve di stabilità, si possano avere valori di GZ completamente diversi come pure diversi valori relativi alle aree sottese alle curve stesse (non è quindi scontato che un altezza metacentrica elevata garantisca i limiti di accettabilità ai fini approvazione e certificazione…).

 

Per chiudere aggiungo infine che per alcune tipologia di navi viene prescritto anche la verifica del “criterio meteorologico” ai fini stabilità, in cui viene fatta un ulteriore valutazione delle condizioni di vento forte e rollio…

 

Sniper

Modificato da sniper
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  • 3 weeks later...
... Le pinne stabilizzatrici mobili vogano, come dei remi, provocando delle forze i cui Momenti con bracci invisibili il cui fulcro è il baricentro nave, che contrastano le azioni delle onde. Vedi le due figure separate, per migliore visibilità, ma di fatto sovrapposte.

...

 

berillo1.jpg

 

berillo2.jpg

 

 

Continuo nel proporvi il mio "riassunto" delle notizie interessanti reperite nel forum dei crocieristi. Vi avevo accennato che c'era qualche "piccola" notizia anche sulle pinne stabilizzatrici. Mi pare che questa sia la discussione più appropriata per farvi leggere quello che ho trovato.

 

 

 

NOTIZIE DELLE PINNE STABILIZZATRICI.

 

Sulle navi da crociera le pinne causano un aumento del consumo di carburante, ed alle compagnie questo non piace, tanto è vero che le pinne in navigazione non è che le poi utilizzare molto.

 

 

Generalmente le pinne si fanno uscire solo quando il mare si fa sentire sul serio. Con mare calmo non si utilizzano.

Quando escono lo avverti, non tanto perché senti il rallentamento dello scafo (chi potrebbe sentirlo?), ma il rumore delle pinne che si estendono.

 

 

Le pinne non fanno stabilità. Le pinne riducono il momento inclinante creando un momento contrapposto al moto di rollio della nave. Il principio che usano è il medesimo delle ali degli aereoplani (da cui derivano) che generano portanza sfruttando il calo di pressione dovuto alla variazione di velocità del fluido tra l'intradosso e l'estradosso (il sopra e il sotto), le pinne sotto ai circa 10KN non generano alcun beneficio al rollio nave.

 

A velocità basse addirittura rientrano da sole o non escono, appunto perché sono inutili.

 

 

Gli stabilizzatori sotto una certa velocità non servono a niente, né tantomeno a contrastare l'inclinazione della nave. Essi servono a ridurre il movimento della nave sul proprio asse longitudinale in parole semplici riducono il rollio della nave sopra una certa velocità.

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Concordo su quasi tutto (soprattutto quando sostiene che le superfici hanno bisogno di velocità per poter godere delle forze che generano, come i timoni insomma), tranne che sulla similitudine con le ali di un aereo, il paragone più calzante dovrebbe essere un flap: le alette anti rollio moderne infatti non sono fisse come quelle del passato, sono mobili sul loro asse, ovvero se il momento inclina a sinistra l'aletta di sinistra genera portanza mentre all'opposto quella di dritta genera deportanza.

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Vorrei portare il mio contributo per evidenziare un aspetto interessante e spesso poco conosciuto riguardante proprio le pinne stabilizzatrici.

Si è detto nei post precedenti che questi mezzi contrastano il rollio della nave attraverso l’azione di forze generate dai momenti raddrizzanti addizionali funzione di alcuni parametri quali ad esempio velocità, superficie delle pinne, numero delle coppie di pinne e naturalmente, la distanza del centro di spinta della pinna stessa dal baricentro della nave.

 

Riprendendo quanto affermato dal Com.te Lefa:

...ovvero se il momento inclina a sinistra l'aletta di sinistra genera portanza mentre all'opposto quella di dritta genera deportanza...

Aggiungerei che: l’inversione dell’angolo delle pinne avviene ad ogni estremo di sbandata così da garantire una certa azione smorzante anche quando la nave tende, per stabilità propria, a ritornare in posizione diritta, e ciò determina una riduzione della velocità di rollio.

 

Ciò è importante poiché permette di affermare che la presenza di pinne stabilizzatrici attive può anche consentire valori di altezza metacentrica trasversale della nave più elevati, mantenendo nel contempo accettabili le condizioni di vita a bordo con mare agitato per effetto della minore accelerazione trasversale a cui sono sottoposti appunto equipaggio, passeggeri ed apparecchiature.

 

ATTENZIONE: quanto detto non deve essere confuso, ed anzi è esattamente l’opposto, rispetto ad affermazioni concettualmente non corrette (non me ne voglia il Com.te Bluewave) tipo:

 

...E' così che funzionano anche gli stabilizzatori delle grandi navi. Ma se non c'è elettricità o i motori sono fermi gli stabilizzatori non funzionano e la nave è in equilibrio instabile anche con mare o vento non particolarmente forti. Non vengono in mente gli ultimi minuti della Concordia?...

:s14:

 

Dopo tante pagine scritte dal grande Varo5, vorrei proporvi una domanda sulla quale spesso anche alcuni equipaggi professionali “inciampano”:

Secondo voi risulta più “stabile” una nave che mantiene i ponti orizzontali e che quindi “taglia le onde” con mare mosso, o una nave che in quelle condizioni rolla rapidamente, risulta “agitata” e tende a “cavalcare l’onda”?

 

Sniper

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Io ci provo: secondo me, ma solo per aver letto gli scritti di Varo5 (che sollevo da ogni responsabilita' se dico cavolate :s68: ) la nave piu' stabile e' quella che si "muove" di piu' sotto le sollecitazioni del mare.

 

Questo perche', se ho capito bene, le spinte, soprattutto laterali, vengono applicate al baricentro della nave con un braccio maggiore che possiamo ritenere proporzionale all'altezza metacentrica (ed altri valori che non oso scoperchiare.....), questo fara' si' che la coppia di rovesciamento sara' maggiore e generera' una maggiore inclinazione. Nel contempo pero' la nave opporra' maggiore resistenza all'aumentare dell'inclinazione ed esaurito l'effetto dell'ondata finira' per raddrizzarsi con maggiore vivacita'.

 

Siate pietosi, se devo andar dietro alla lavagna non fatemi mettere le orecchie d'asino :s01:

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  • 2 weeks later...

UN DISCORSO PER TUTTI

 

La stabilità della nave ha un parametro essenziale senza il quale è inutile parlare. Il Momento d'Inerzia.

Fare un discorso sulla stabilità e meravigliarsi dell'inclinazione vuol dire non conoscere l'essenza della stabilità. E' un discorso tra sordi! E' quello che io stò subenndo da quando ho aperto questo Topic, ossia parlare al vento. Scusatemi dell'espressione poco felice, ma è inutile continuare a scrivere sempre le stesse cose senza ottenere qualche risultato.

 

Provo ancora una volta. La "Costa Concordia" è così paurosamente inclinata, perché basta che l'acqua entrata in un compartimento copra il pavimento (poche tonnellate) che scompare l'effetto del Momento d'Inerzia sulla stabilità ed il metacentro scende sotto al baricentro della nave. Il baricentro nave è fermo perché la nave non imbarca peso, se quell'acqua entrata nello scafo è in contatto col mare. E' perdita di spinta e la nave deve immergersi di più per recuperare il volume di carena perduto.

 

La "Costa Concordia", che ha una altezza metacentrica zero, (l'ho spiegato nella nota "SBANDAMENTO SBAGLIATO") non ha altezza metacentrica che l'aiuti almeno all'inizio a rimanere verticale, si è inclinata immediatamente per cercare nello sbandamento (allargando l'area di galleggiamento) quel pezzo di Momento d'inerzia perduto sopra il comparimento allagato.

E' chiaro che l' R-a non è ancora negativo perché l'aumento di area di galleggiamento dovuto allo sbandamento aiuta la nave a stare a galla. Ma scomparendo il Momento d'inerzia del successivo compartimento che si allaga la nave non trova allargamenti di area di galleggiamento e il R - a diventa negativo ed è lui che capovolge la nave.

Se non capite bene il momento d'inerzia nelle vostre domande sarà un discorso tra sordi.

Sono disponibile a tornare all'inizio di questo topic e con un gruppo (anche pochi) rifacciamo la strada insieme per darvi la chiave di un mondo non difficile, ma bisogna con tanta buona volontà superare questo "muro di Berlino", che si chiama Momento d'Inerzia.

 

Varo5

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Vedi:

Nozioni di architettura navale (si trova il PDF sul web)

C.V. Giuliano Rosati

pag. 26, figura 1.21

grafico stabilità-angolo inclinazione S/I.

 

 

Le grandi navi moderne (molto alte con pochi metri di pescaggio) sono come le canoe. Il loro grafico S/I è molto stretto perché il loro baricentro è alto. In canoa bisogna spostare il peso per non rovesciarla oppure remare in modo adeguato.

E' così che funzionano anche gli stabilizzatori delle grandi navi.

Ma se non c'è elettricità o i motori sono fermi gli stabilizzatori non funzionano e la nave è in equilibrio instabile anche con mare o vento non particolarmente forti.

Non vengono in mente gli ultimi minuti della Concordia?

 

Un saluto dal nuovo marinaio BLUEWAVE

Scusa BW devo rettificare una tua frase solo per correttezza espressiva. Una nave come quasi tutti gli oggetti appesi, non stanno in equilibrio instabile perchè si capovolgerebbero. Per una nave la posizione instabile non esiste. Si ribalta e diventa stabile ribaltata. Una nave è instabile solo sul tavolo di un progettista e non nella realtà.

Una nave stà in equilibrio stabile se ha una altezza metacentrica positiva di qualsiasi altezza. Stà in equilibrio indifferente quando il metacentro coincide col baricentro nave (altezza metacentrica zero).

 

Tante navi vanno in giro per i mari con altezza metacentrica zero senza che le accada quello che è capitato alla "Costa Concordia", squarci che superino i due compartimenti stagni significa con certezza l'affondamento inevitabilòe di qualziasi nave mercantile.

 

Varo5

Modificato da Varo5
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NOTIZIE DELLE PINNE STABILIZZATRICI.

 

Sulle navi da crociera le pinne causano un aumento del consumo di carburante, ed alle compagnie questo non piace, tanto è vero che le pinne in navigazione non è che le poi utilizzare molto.

--- cut

Le pinne non fanno stabilità. Le pinne riducono il momento inclinante creando un momento contrapposto al moto di rollio della nave. Il principio che usano è il medesimo delle ali degli aereoplani (da cui derivano) che generano portanza sfruttando il calo di pressione dovuto alla variazione di velocità del fluido tra l'intradosso e l'estradosso (il sopra e il sotto), le pinne sotto ai circa 10KN non generano alcun beneficio al rollio nave.

Concordo su tutto e metto in evidenza una frase importante, che purtroppo ho letto da qualche parte in modo errato.

LE PINNE NON FANNO STABILITA'. Infatti non hanno niente a che fare con la stabilità.

 

Varo5

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Comandante Varo5, ma la differenza di densità dell'acqua può influire sulla stabilità? Mi spiego: se parto da un porto fluviale tipo Londra e mi devo recare in Spagna, all'atto del caricamento delle stive devo tenere conto della variazione di densità dell'acqua dolce rispetto alla salina? Grazie e mi scuso in anticipo se faccio una domanda sciocca. :s01:

Modificato da pugio
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  • 2 months later...

Comandante Varo5, ma la differenza di densità dell'acqua può influire sulla stabilità? Mi spiego: se parto da un porto fluviale tipo Londra e mi devo recare in Spagna, all'atto del caricamento delle stive devo tenere conto della variazione di densità dell'acqua dolce rispetto alla salina? Grazie e mi scuso in anticipo se faccio una domanda sciocca. :s01:

Prima risposta no! Se una nave parte da Londra con il dislocamento 1000 arriva in Spagna col dislocamento 1000.

Ciò che varia per la densità del mare è l'immersione: maggiore a Londra e minore in Spagna.

Il momento di stabilità D(R - a sen.alfa) non varia perchè il dislocamento resta inalterato e, quindi, quel momento raddrizzante. Varia solo l'immersione cioè il volume di carena.

Se aumenta il peso specifico del mare e non varia il dislocamento, varia il volume di carena che si riduce affinché il dislocamento resti costante.

Scusa Pugio per il ritardo nel risponderti e come vedi la tua domanda non è sciocca. E' ottima in una classe liceale durante l'ora di fisica.

 

Ciao Pugio. Varo5

Modificato da Varo5
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  • 2 months later...

Risposta a tutti i "coraggiosi" che si cimentano.

 

Dato che nessuno ha tentato una risposta, mi inserisco io.

 

La stabilità di una nave è una situazione fisica che nulla ha a che fare con gli stabilizzatori che producono un'azione meccanica. La nave molto stabile (con altezza metacentrica elevata) rende la nave molto agitata.

Per questo motivo le navi mercantili hanno altezze metacentriche limitate, intorno ai 60 cm., appunto affinché la nave non sia agitata, insopportabile alle persone che sono a bordo.

 

Nessun mezzo rende la nave orizzontale, può solo rallentare il moto e renderla sopportabile.

Le navi militari, specialmente quelle maggiori, hanno un'altezza metacentrica maggiore per fronteggiare il rinculo delle volate trasversali dei grossi calibri, che producono un momento inclinante aggiuntivo alle forze della natura. Le grandi corazzate con grossi calibri hanno al massimo una altezza metacentrica di circa due metri o poco più.

 

La stabilità della nave è la stessa se la nave è senza pinne o dopo installate ferme o in azione. Ho letto la parola "stabilità indifferente". A scanso di equivoci vuol dire con altezza metacentrica zero.

Nessun progettista di navi stabilisce l'altezza metacentrica con precisione perché la nave sulla carta è una cosa e quella reale è un'altra, soprattutto per l'altezza metacentrica. Il centro di carena e il metacentro si possono definire abbastanza precisi in fase di progetto, ma il baricentro del peso nave solo in modo approssimativo. Il peso varia per l'impossibilità di

poter definire tutto sulla carta.

Se il baricentro nave risultasse tanto diverso a nave finita, bisogna provvedere ed affrontare provvedimenti correttivi per abbassarlo. Questi provvedimenti sono la zavorra fissa che abbassa il baricentro, oppure le controcarene che alzano il metacentro.

 

Più difficile è dover modificare le cose già fatte con situazioni che abbassino il baricentro nave.

 

Varo5

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