LA BARCA

[^NANDONE^]

I piani e le sezioni

Parte maestra - E' la parte centrale dello scafo, posta tra la prora e la poppa, di forma quasi
cilindrica. Il piano verticale, trasversale all’asse longitudinale dello scafo che interseca la parte maestra
nella sua parte più larga è detta sezione maestra.
Piano diametrale - Piano verticale, ortogonale alla sezione maestra, divide lo scafo in due sezioni
simmetriche. Solo il piano diametrale della gondola si divide in due sezioni asimmetriche.
Piano di galleggiamento - Piano orizzontale che separa l'opera viva dall'opera morta, la parte
immersa dello scafo da quella emersa.
Piano di deriva - Piano verticale longitudinale che racchiude l'opera viva, la parte immersa del
piano diametrale.
Linea di galleggiamento - La linea formata dall'intersezione del piano di galleggiamento con la
superficie esterna dello scafo. Quando la linea è formata dall'intersezione della superficie esterna dello
scafo con un piano parallelo a quello di galleggiamento, si dice linea d'acqua.
Bagnasciuga - La fascia esterna compresa tra la linea di galleggiamento dell'imbarcazione scarica
e la linea di galleggiamento dell'imbarcazione a pieno carico.
Lunghezza fuori tutto (Lft) - La lunghezza massima dell'imbarcazione, pari alla distanza tra il
punto più sporgente di prora e quello più sporgente di poppa.
Lunghezza fra le perpendicolari (Lpp) - La lunghezza compresa tra l'intersezione della ruota
di prora con il piano di galleggiamento e la linea verticale corrispondente all'asse del timone.
Lunghezza al galleggiamento (Lg) - La lunghezza massima longitudinale del piano di
galleggiamento.
Larghezza massima fuori fasciame (Lff) - La larghezza massima esterna dello scafo alla sua
sezione maestra.
Larghezza al baglio massimo (Lbm) - La larghezza dello scafo al baglio più largo.
Larghezza massima al galleggiamento (Lg) - La larghezza massima del piano di galleggiamento.
Puntale - L'altezza dello scafo compresa tra la faccia superiore del paramezzale e la faccia
superiore del baglio maestro.
Immersione (immersione isocarenica) o pescaggio - La distanza tra la linea di costruzione e
il piano di galleggiamento, misurata a metà della lunghezza dell'imbarcazione.



La statica delle navi (cenni di stabilità)

Come già accennato all'inizio, la stabilità di un'imbarcazione è quella caratteristica per la quale, se
l'imbarcazione in assetto è fatta inclinare per una causa esterna, la stessa, una volta cessata la causa
perturbatrice, riprende la sua normale posizione d'assetto. Sullo scafo che galleggia gravitano forze
diverse e sono le seguenti:
Il centro di gravità (Baricentro) "G": E' il centro di gravità dell'imbarcazione (punto
d'applicazione del peso (P) dall'alto verso il basso).
Il centro di carena"C": E' il centro di gravità del volume dell'acqua spostata dalla carena
dell'imbarcazione.
Il centro di spinta"Cs": E' il punto d'applicazione della spinta idrostatica, considerata come
risultante delle pressioni esercitate dal liquido su ogni piccola parte della superficie di carena. La
posizione del centro di spinta si trova, rispetto al piano di galleggiamento, ad una profondità doppia del
centro di carena. Dato che la retta d'azione della spinta passa sempre per il centro di carena, in Teoria
della Nave si considera, per semplificare i calcoli, il centro di carena punto d'applicazione della spinta
idrostatica.
Evoluta metacentrica e metacentri: Se una nave che galleggia liberamente è sottoposta
all'azione di una causa esterna trasversale (es. vento), essa si inclina nel piano trasversale in modo da
assumere successivi galleggiamenti trasversali. Variando la forma di carena immersa, il centro di carena si
muove trasversalmente descrivendo una curva CC' definita Curva dei centri di carena. Se si considera tale
curva suddivisa in una serie di archetti CC1, C1C2, C2C3…, d'ampiezza limitata, tali da considerarli archi
di circonferenza, si avrà: per angoli d'inclinazione trasversale alfa <10°-12° le linee di azione della spinta
idrostatica "S" convergono in un punto "m" detto Metacentro trasversale o piccolo metacentro, poiché
considerato il centro di curvatura dell'arco CC1; il raggio di curvatura di tale arco "r" è detto raggio
metacentrico trasversale. Per angoli d'inclinazione alfa >10°-12° i centri di curvatura (metacentri) degli
archetti C1C2, C2C3, C3C4… sono i punti m1, m2, m3… che danno origine ad una curva detta Evoluta
metacentrica. Le linee d'azione della spinta idrostatica per le carene inclinate trasversalmente di angoli
alfa>10°-12° intersecano la verticale del centro di carena iniziale C nei punti b1, b2, b3… definiti Falsi
metacentri o prometacentri relativi ai centri di carena C1, C2, C3…



Coppia di stabilità (Momento raddrizzante):

Quando la nave per azione di una causa esterna si inclina trasversalmente di un angolo alfa è lecito
ritenere che l'arco CC1 si consideri arco di circonferenza, il cui centro di curvatura è il metacentro
trasversale "m". Al nuovo galleggiamento di equilibrio A1B1 il sistema di forze D (o delta) e S forma una
coppia di momento: M=D x GH cioè: M=D x (r-a) x sen alfa, essendo: r il raggio metacentrico, r-a l'altezza
metacentrica trasversale, D (r-a) il coefficiente di stabilità o coefficiente alle inclinazioni trasversali.
Il Momento di stabilità statica trasversale, detto Coppia di stabilità, risulta positivo se: ra>
0, cioè quando G si trova al di sotto di m, quindi, l'equilibrio è stabile. Se risulta r-a<0, G si trova al di
sopra di m, l'equilibrio è instabile. Infine se r-a=0, G coincide con m, l'equilibrio è indifferente.



La stabilità di peso: Hanno stabilità di peso le imbarcazioni con il baricentro G al di sotto del centro
di carena C, quindi quelle che hanno molto peso in basso (es. barche a vela, motoscafi dislocanti, ecc.)
La stabilità di forma: Hanno stabilità di forma le imbarcazioni con G al di sopra C, quindi stabili
perché molto larghe; inclinandosi il centro di carena si sposta molto in senso trasversale (es. motoscafi
plananti, derive, battelli pneumatici).



La forma dello scafo: Ogni imbarcazione secondo il suo utilizzo in mare è progettata con una forma
appropriata dello scafo che le permetta di raggiungere le migliori prestazioni in stabilità, velocità,
capienza e tipo di navigazione che deve affrontare. Deve pertanto soddisfare le esigenze per le quali è
progettata tenendo sempre come condizione essenziale la sicurezza.
Le costruzioni di legno, alluminio, ferro cemento e vetroresina sono adatte per imbarcazioni a motore
(sovente entrobordo), a vela di dimensioni superiori, hanno normalmente forme tonde o svasate con
sezioni centrali cilindriche e in certi casi sono a spigoli vivi. Anche con motorizzazioni potenti non
raggiungono elevate velocità, hanno chiglie lunghe e sporgenti. Se a vela, lo scafo finisce con una pinna, o
deriva, profonda e zavorrata per equilibrare il peso del vento sulla velatura.
Le imbarcazioni costruite per elevate velocità, sono prevalentemente in vetroresina con pesi,
dimensioni e pescaggio inferiori per opporre minore resistenza all'avanzamento della carena nell'acqua.
La loro forma è a carena piatta, oppure quasi piatta e planante, in certi modelli per raggiungere velocità
ancora maggiori il fondo della carena assume la forma a "V", o "V" profonda.
Tra le due categorie la prima ha una maggiore stabilità e un comportamento migliore con il mare
mosso, oltre che una migliore manovrabilità a bassa velocità, inoltre ha una maggiore stabilità di rotta. La
seconda ha una stabilità minore, è molto sensibile al moto ondoso e con il fondo piatto risponde meno
durante le manovre a bassa velocità.



L'elica
E' l'organo di propulsione di un'imbarcazione a motore ed è composta di un mozzo(sferico, conico,
o cilindrico) su cui sono disposte radialmente due o più porzioni di superficie elicoidale, dette pale.
La barca si muove perché l'elica ruotando, grazie alla forma e all’inclinazione delle pale, aspira
l'acqua da un lato espellendola a velocità maggiore dall'altro lato; l'acqua espulsa trova l'opposizione della
massa d'acqua ferma e quindi per <<contraccolpo>> obbliga l'elica a spostarsi e, con essa, tutta la barca.
I dati che caratterizzano un'elica sono il diametro del disco dell'elica, riferito alla circonferenza
descritta dai bordi delle pale in rotazione e il passo che rappresenta l'avanzamento che l'elica farebbe in un giro completo se avanzasse in un solido, come una vite nella sua madrevite. Il numero delle pale, il materiale con cui è costruita, il senso di avvitamento in moto avanti, cioè se è destrorsa o sinistrorsa sono normalmente punzonati sul mozzo.



L'elica non avanza in un solido, ma in un liquido, oltre a ciò, la sua velocità, che è il prodotto del
passo per il numero dei giri che compie, in mare è minore perché ridotta a causa della resistenza dello stesso all'avanzamento dello scafo. La differenza tra il passo e l'effettivo avanzamento dell'elica è detto
regresso.
Secondo il senso di rotazione l'elica è definita destrorsa quando, vista da poppa verso prora nella
marcia avanti, gira in senso orario, o sinistrorsa quando gira in senso antiorario.
Nella sua rotazione l'elica oltre a spingere l'acqua aspirata nella direzione opposta al suo
avanzamento, crea degli effetti evolutivi. Essi dipendono dalle spinte laterali provocate dalle pale
dell'elica immerse a varie profondità, la pala che si trova in alto, in un'elica destrorsa, crea una spinta
ortogonale alla direzione di marcia della barca, verso sinistra, mentre la pala inferiore crea una spinta
verso dritta, generando così una coppia. Ogni spinta tende a spostare la poppa della barca nella sua
direzione, la spinta in alto verso sinistra e quella in basso verso dritta. Esse non sono di uguale intensità,
quella della pala maggiormente immersa è più grande, quindi la poppa della barca tenderà ad andare a
dritta. Le cause sono diverse, ma nel nostro caso, di piccole imbarcazioni, è dovuto alla vicinanza dello
scafo alla pala che si trova in alto. Di conseguenza con un'elica destrorsa la poppa tende a spostarsi a
dritta e quindi per rotazione sul piano orizzontale dello scafo la prora si sposta a sinistra. In un'elica
sinistrorsa l'effetto è contrario. L’effetto evolutivo di un’elica si riscontra in maniera maggiore a bassa
velocità. Nelle imbarcazioni con due motori le eliche sono una destrorsa e l'altra sinistrorsa per
compensare i due effetti, annullandoli reciprocamente. Conoscere l'effetto evolutivo della propria elica è
importante durante l'ormeggio, per agevolare la manovra di attracco.
Nelle imbarcazioni con un timone, escluse quelle con un fuoribordo o con un piede poppiero, si ha
anche un effetto evolutivo dovuto alla corrente prodotta dall'elica sulla pala del timone. Nel moto in
avanti, con timone al centro ed elica destrorsa, l'acqua è spinta dall'elica sulla pala del timone con forze
diverse, maggiore dal lato dritto dove le pale ruotando scendono e minore dal lato sinistro dove le pale
ruotando salgono. Questa diversa intensità di spinta ha per effetto che la poppa tende a spostarsi verso
dritta. Nell'ormeggio al fianco lungo una banchina, ormeggiando con il lato sinistro, questo effetto aiuta la
manovra, mentre se si ormeggia con l'altro lato, la poppa invece che accostare alla banchina, se ne
allontana.



Un'elica deve essere adatta al tipo di motore, alla barca ed al suo utilizzo (corsa, crociera, sci
nautico, lavoro). Il passo e il diametro devono essere scelti con cura per ottenere una buona velocità, un
consumo minore, una giusta forza per spostare il peso della barca, anche contro mare. Un motoscafo per
lo sci nautico deve avere un'elica con passo piccolo, per planare, una con il diametro minore del passo
(elica speed), per lavoro, invece, deve avere un'elica con un diametro maggiore del passo. Le eliche dei
motori fuoribordo e quelle dei piedi poppieri sono costruite in lega alluminio/magnesio, mentre quelle
degli entrobordo, di dimensioni maggiori, sono di bronzo. Per le barche a vela si producono eliche le cui
pale si abbattono verso poppa, o modificano l’angolo del passo, per evitare di frenare la barca procedendo
a vela. L'elica deve essere non solo <<giusta>>, ma anche in buono stato, priva d’abrasioni, senza tacche
dovute ad urti contro scogli, le pale non devono avere delle piegature o peggio pezzi mancanti. Ogni
modifica alla loro linea e struttura crea degli inconvenienti come vibrazioni che rovinerebbero i cuscinetti
dell'albero, arrivando persino a danneggiare il premistoppa con conseguente infiltrazioni di acqua a
bordo.
Quando l'elica non fa bene presa nell'acqua e gira a vuoto, si dice che è in cavitazione e potrebbe
essere inadatta alla barca o al motore. Ad esempio, lo scafo procedendo crea delle correnti d'acqua
frammista a bolle d'aria che sono aspirate dell'elica, con la conseguenza di variare il numero di giri e
diminuire il rendimento. Inoltre, si ha una maggiore corrosione del metallo a causa dell'implosione delle
bolle di vuoto che si creano sulla pala. Anche un'elica sporca e coperta di caracanti, per la modifica
apportata alla sua forma, ruota creando vortici d'acqua e vuoto assieme.
L'elica è fissata alla parte finale dell'asse con un incastro a chiavetta per renderla solidale
all'asse. La parte terminale dell'asse è filettata e, una volta inserita l'elica, sull'asse è avvitata un'ogiva
assicurata con una coppiglia.
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