Cosa accade alla stabilità dell’imbarcazione quando oltre alle classiche cause sbandanti si verificano delle condizioni particolari? Andiamo ad affrontare le situazioni da non sottovalutare...

la figura 1 mostra il momento in cui l’imbarcazione inizia a inclinarsi: WL è la linea d’acqua corrispondente al dislocamento cercato, che definiremo D1, e a il valore dell’angolo della corrispondente inclinazione.

Cosa accade alla stabilità dell’imbarcazione quando oltre alle classiche cause sbandanti si verificano delle condizioni particolari? Andiamo ad affrontare le situazioni da non sottovalutare
di Francesco Popia

Negli articoli precedenti abbiamo studiato situazioni di stabilità normali, cioè causate da momenti sbandanti dovuti alle condizioni meteomarine come moto ondoso e vento laterale, all’imbarco, sbarco e spostamento di peso; ci sono, d’altro canto, delle altre condizioni che, per la loro peculiarità, rischiano di essere ben più pericolose qualora non valutate attentamente in precedenza.
Esamineremo nel corso di successivi articoli quattro casi con cui è possibile interfacciarsi durante a vita di un’imbarcazione non solo da diporto ma anche commerciale:
• quando lo scafo tocca il fondo;
• in presenza di carico liquido o semiliquido;
• quando lo scafo subisce danni modificandone le condizioni di stabilità e galleggiabilità;
• in presenza di carico sospeso (quando si imbarcano o sbarcano pesi con una gru).
Inizieremo dal caso in cui l’imbarcazione tocca il fondo, situazione in cui viene meno un principio base assunto per la condizione di equilibrio cioè che il dislocamento sia uguale al peso della nave, galleggiando liberamente sull’acqua. Dal momento in cui lo scafo appoggia sul letto marino o sulle taccate, durante una sosta manutentiva o un carenaggio per esempio, la suddetta uguaglianza cessa di esistere in quanto interviene una terza forza, cioè la reazione del fondale o delle taccate.
Supponiamo la nave galleggiante in bacino dal quale sia prosciugata lentamente l’acqua facendo in modo che la chiglia tocchi l’alveo marino, ipotizzando che ciò avvenga contemporaneamente per tutta la lunghezza della chiglia per facilità di trattazione.
Continuando a togliere acqua dal bacino anche successivamente al primo contatto della chiglia con il fondo, l’immersione dello scafo chiaramente diminuirà e con essa il proprio raggio metacentrico; questi infatti è pari al rapporto fra il momento d’inerzia e il volume e considerando come il primo diminuisca più velocemente del secondo si capisce come il valore si riduca. La stabilità viene meno anche per il progressivo abbassarsi del centro di carena quando cala la linea di galleggiamento e quindi diminuisce il volume della carena dell’opera viva; si giungerà in una condizione tale per cui il metacentro si abbasserà fino all’altezza del centro di gravità della nave che, ricordiamo, avrà sempre stesso valore e posizione a prescindere dalla posizione della linea di galleggiamento; in questo momento la nave si troverà in una condizione di equilibrio indifferente.
Prosciugando ancora il bacino, il metacentro scenderà al di sotto del centro di gravità dell’imbarcazione portandosi così in una condizione di equilibrio instabile; ciò porterà lo scafo a inclinarsi su un lato fino a quando non troverà una linea d’acqua che conferisca nuovamente una condizione di equilibrio stabile.
Considerando una nave galleggiante in bacino in fase di prosciugamento analizziamo la situazione fino a ora descritta da un punto di vista analitico valutando il momento in cui l’imbarcazione inizierà a inclinarsi, determinando quindi il corrispondente dislocamento.
Si consideri la figura 1: sia WL la linea d’acqua corrispondente al dislocamento cercato, che definiremo D1, e a il valore dell’angolo della corrispondente inclinazione.
Prima che la chiglia tocchi il fondo le forze in gioco sono due: il dislocamento D, con punto di applicazione nel centro di spinta C, e la forza peso P, con punto di applicazione del centro di gravità G, con D e P equivalenti nella condizione di equilibrio. Ora, invece, subentra una terza forza, definita R, pari alla reazione del fondo agente verso l’alto con punto di applicazione coincidente con il punto di appoggio, cioè la chiglia. L’inclinazione porta alla modifica del volume dell’opera viva, per cui cambierà sia il valore del dislocamento sia il suo punto di applicazione. Avremo quindi la forza peso P, invariata, sempre applicata al punto G, il nuovo dislocamento D1, agente verso l’alto con punto di applicazione C1 spostato verso dritta rispetto al piano di simmetria, e la forza di reazione R agente verso l’alto con punto di applicazione in un punto K posizionato sulla chiglia.
Definite le forze in gioco e le loro rette di azione, valutiamo ora la relazione in cui queste devono trovarsi per essere in una condizione di equilibrio, cioè quando la nave troverà una nuova condizione di equilibrio stabile nella posizione inclinata:
P = D1 + R e P g sen· = D1 h sena
Chiamando r’ e a’ rispettivamente il raggio metacentrico e la distanza tra il centro di carena e il centro di gravità dell’imbarcazione corrispondenti al dislocamento ridotto D1, il nuovo momento di stabilità sarà pari a:
M = D1 (r’ – a’) sena – R g sena
La nave si inclinerà fino a quando il momento di stabilità diventa nullo cioè quando
D1 (Ú’ – a’) = R g , per cui il valore del dislocamento cercato sarà pari a

Questo sarà il valore effettivo della spinta che la nave riceve in questa condizione dal volume dell’acqua spostata dall’opera viva.