I Propulsori navali - Istituto d`Istruzione Superiore "M. Ciliberto – A

A. Vega  I propulsori navali
8.  I Propulsori navali.
8.1 – Generalità sui propulsori navali.
Le navi sono classificate in base al
tipo di propulsore di cui sono dotate. Nella
classificazione delle navi si fa una differenza
tra :
-
navi o imbarcazioni a remi
navi o imbarcazioni a vela
navi o imbarcazioni a motore.
Queste ultime vengono a loro volta
suddivise in navi o imbarcazioni entrobordo
o fuoribordo, asseconda che il motore sia
sistemato nello scafo o al di fuori di esso. Le
grandi navi da traffico, i motopescherecci ed i
grossi yacht hanno sistemazioni del tipo
entrobordo con motori solitamente a ciclo
diesel. Ovviamente esistono svariati tipi di
motori, ma qui intendiamo occuparci
esclusivamente dei propulsori e non degli
apparati motori di cui sono dotate le navi.
Il propulsore per eccellenza in campo
navale è l’elica, oggi universalmente
applicata e di cui ci occuperemo ampiamente
nel seguito. Tuttavia nel corso dello sviluppo
della propulsione meccanica, che soppiantò la
propulsione velica unica conosciuta per le
navi da traffico fino alla fine del XIX secolo e
fino alla metà del XX secolo, fecero la loro
comparsa altri tipi di propulsori. Il primo ad
essere ideato ed utilizzato fu la ruota a pale,
costituita da un cilindro sulle cui generatrici
venivano fissate delle pale.
L’elica comparve subito dopo e dopo
di essa sono arrivati il propulsore voith ( o
cicloide), costituito da un disco cilindrico
dotato di pale e sporgente dalla carena
ruotante orizzontalmente e, più recentemente,
l’idrogetto, che sfrutta il principio
dell’azione-reazione per far avanzare lo scafo
pompando dell’acqua.
A. Vega  I propulsori navali
8.2 La ruota a pale.
La propulsione meccanica venne adottata sulle navi con il perfezionamento e la diffusione
delle macchine a vapore a partire dai primi anni del XIX secolo. Il primo propulsore navale ad
essere adottato fu la ruota a pale costituita da un cilindro sulle cui generatrici sono fissate in varia
maniera le pale. Essa agisce esercitando una pressione sull’acqua, dovuta al moto rotatorio che ad
essa viene fornito da un sistema di bielle collegato al motore. La ruota è generalmente posta a
poppa, con l’asse del cilindro ortogonale all’asse longitudinale della nave.
In figura è mostrato quanto appena
descritto. Come si può vedere tale sistema di
propulsione è adoperata su battelli fluviali a
scopo turistico, soprattutto negli Stati Uniti,
dove unità di questo tipo hanno segnato
un’epoca.
Nell’esempio di figura è
rappresentata una ruota a pale fisse che risulta
essere poco efficiente
in
termini di
rendimento, soprattutto durante il beccheggio
della nave. Per migliorare le prestazioni venne
ideata la ruota a pale articolate, dotate di un
sistema di biellismi atto a mantenere sempre
perpendicolare alla superficie del liquido la
sezione della pala. Un’altra via che venne
seguita fu quella di sistemare due ruote a pale
una per murata in prossimità della sezione
maestra, ma le oscillazioni dovute al rollìo
della nave provocavano la fuoriuscita delle
stesse con conseguente aumento delle
vibrazioni e rotture del sistema di biellismo.
La prima nave a vapore costruita in Italia che
adottava un simile sistema di propulsione fu
la Ferdinando I costruita nel 1818 a Napoli
dal cantiere Filosa (rappresentata nella figura
della pagina precedente) era lunga 39 metri e
raggiungeva una velocità di 6 nodi .
8.3 – L’elica .
L’elica navale deriva dall’elica geometrica che è una linea tracciata su di cilindro che
interseca le sue generatrici secondo un angolo costante. Si può pensare decritta da un punto
materiale che si muova di un moto composto da una rotazione uniforme attorno ad un asse e dalla
traslazione uniforme in direzione dell’asse stesso; questo è chiamato moto elicoidale. L’asse ed il
raggio del cilindro che contiene l’elica sono detti asse e raggio dell’elica. Le parti che costituiscono
l’elica navale sono il mozzo, simile ad un’ogiva, sul quale vengono calettate in vario modo le pale.
Un’elica navale è caratterizzata da alcuni elementi geometrici :
-
il diametro
il numero di pale
la proiettata
l’angolo di calettamento
-
il senso di rotazione
il passo
il regresso
il regresso percentuale
A. Vega  I propulsori navali
Il diametro è ovviamente dato dal doppio del raggio della circonferenza che contiene l’elica
in esame. Il numero di pale è variabile tra 2 e 810 e dipende dalle caratteristiche di velocità e
potenza necessarie alla nave cui l’elica è accoppiata.
La proiettata rappresenta l’area utile delle pale ottenuta proiettando la loro superficie su di
un piano perpendicolare all’asse dell’elica.
L’angolo di calettamento  rappresenta l’angolo di inclinazione che la corda della sezione
della pala forma con l’asse dell’elica. L’angolo di calettamento risulta variabile procedendo dal
mozzo verso il bordo esterno delle pale.
Il senso di rotazione può essere destrorso ( o sinistrorso) se guardando da poppa verso
prora l’elica ruota in senso orario ( o antiorario) all’avanzare della nave.
Dal diametro e dal numero di pale può già intuirsi qualche caratteristica dell’elica. Eliche di
potenza ( per esempio quelle dei rimorchiatori o dei pescherecci a strascico) hanno un grande
diametro, 4 o 5 pale ed una bassa velocità di rotazione. Eliche destinate a navi veloci hanno
diametro più piccolo e una maggiore velocità di rotazione ( per esempio le eliche dei fuoribordo).
Il passo dell’elica p rappresenta lo spazio di cui avanza l’elica in un giro completo. Il
valore del passo dipende dal raggio dell’elica e dall’angolo di calettamento  come mostrato nella
figura in apertura di pagina. Nella figura sottostante sono rappresentati esempi di eliche a tre,
quattro e cinque pale.
8.4  Il regresso.
Il passo p rappresenta lo spazio di cui avanza in un giro completo di 360° l’elica da sola,
cioè senza essere accoppiata alla nave. In realtà quando l’elica è accoppiata ad una carena lo spazio
di cui avanza in un giro completo di 360° il complesso elica-nave è inferiore e viene indicato con il
nome di avanzo a.
La differenza tra p ed a viene detta regresso dell’elica ed indicato con r :
r = p–a
A. Vega  I propulsori navali
Il regresso rappresenta in qualche modo una misura dell’energia dissipata dal propulsore per
vincere le resistenze al moto di avanzamento della nave.
Consideriamo l’espressione:
 =
pa
 100
p
essa rappresenta il cosiddetto regresso percentuale dell’elica. Se ragioniamo sul fatto che la
velocità di avanzamento in acqua dell’elica dipende sicuramente dal passo p e dal numero di giri al
minuto n che la stessa fa, si può ottenere facilmente la velocità teorica dell’elica Vt secondo la
semplice relazione :
Vt =
pn
60
Analogamente, considerando l’avanzo a può ottenersi la velocità della nave Vn :
Vn =
an
60
Ricavando da ciascuna di queste espressioni il valore del passo p e dell’avanzo a si ottiene:
Vt
V
60
e
a = n 60
n
n
Sostituendo quanto adesso ricavato nell’espressione del regresso percentuale si ottiene:
p =
Vt
V
60
 60  n  60
(Vt  Vn) 
(Vt  Vn)
n
n
n
 =   100 =   100 =   100
Vt
60
 60
Vt
Vt
n
n
La relazione sopra ottenuta permette di valutare l’entità del regresso percentuale  note la
velocità teorica dell’elica Vt e la velocità della nave Vn (che può essere sostituita anche con la
velocità propulsiva Vp ), ciò consente in definitiva di comprendere in maniera intuitiva che l’elica
“perde” in velocità quando lavora accoppiata ad una carena e permette di dedurre l’esistenza delle
resistenze idrodinamiche dello scafo.
8.5 – Funzionamento dell’elica.
Due sono le teorie che tentano di spiegare il funzionamento dell’elica marina: la teoria
impulsiva e la teoria alare.
La teoria impulsiva è stata formulata per prima e permette di determinare la spinta T che l’elica
fornisce alla nave. Non spiega però come la spinta ha origine sulla singola pala.
A. Vega  I propulsori navali
Nella teoria impulsiva si considera la traslazione assiale del flusso d’acqua attraverso il
disco dell’elica e mette in relazione la massa (dell’acqua) con la variazione di velocità e di
pressione.
In figura è schematicamente mostrato il principio di funzionamento dell’elica in base alla
suddetta teoria. Si nota bene dal grafico che la massa d’acqua che entra nel disco dell’elica
attraversandolo ne esce con una maggiore velocità, mentre il moto che ne risulta è
contemporaneamente rotatorio e traslatorio. Anche la pressione del flusso d’acqua che attraversa
l’elica subisce importanti variazioni; si può notare una diminuzione di pressione a monte del disco
dell’elica, un notevole aumento di questa in corrispondenza del disco dell’elica ed una progressiva
diminuzione a valle di questo. Il valore della pressione finale eguaglia quello iniziale a sufficiente
distanza dall’elica.
La teoria impulsiva pur con i suoi limiti sull’origine della spinta T fornita dall’elica permette
di quantificarla, fornendo comunque utili informazioni sui parametri di accoppiamento tra elica e
carena.
Sappiamo dalla fisica che la quantità di moto q di un corpo è fornita dal prodotto della
massa per la velocità ovvero :
q = m V
La variazione della quantità di moto della quantità di acqua che attraversa il disco dell’elica
può essere indicato da :
q = m  (V – V’)
dove con V si indica la velocità d’ingresso dell’acqua e con V’ la velocità di uscita dell’acqua a
valle del disco dell’elica; evidentemente il termine (V – V’) rappresenta la variazione di velocità
dell’acqua attraverso il disco dell’elica.
In fisica si definisce impulso il prodotto di una forza F che agisce per un piccolo intervallo
di tempo dt ovvero :
I = F  dt
l’impulso I può però essere espresso anche mediante la variazione della quantità di moto; quindi
ragionando per analogie si può scrivere:
I = F  dt = q = m  (V – V’)
A. Vega  I propulsori navali
e ponendo dt = 1 si ottiene :
F = m  (V – V’)
relazione che esprime la Teoria Impulsiva dell’elica e secondo la quale una stessa forza di spinta T
può essere fornita:
-
o agendo su di una grande massa d’acqua che subisce una piccola variazione di velocità
o agendo su di una piccola massa d’acqua facendole subire una forte variazione di velocità.
Con la prima soluzione si ottengono eliche di grande diametro ed a bassa velocità come
quelle dei rimorchiatori, con la seconda soluzione si ottengono le eliche veloci e di piccolo diametro
come i motoscafi, i fuori bordo o per le navi bielica (a due eliche) come è il caso delle navi militari
o navi dove la velocità è una necessaria qualità nautica.
La teoria alare trae origine dallo studio della portanza, la forza che permette ad un aereo di
volare mantenendosi in aria. La portanza P si origina quando una lastra posta in fluido si trova in
moto relativo rispetto ad esso e viene inclinata rispetto al flusso della corrente: nascerà una forza P
perpendicolare alla velocità dei filetti fluidi che compongono la corrente ed una forza R opposta
alla velocità degli stessi filetti fluidi. La somma R + P rappresenta la forza F che agisce sulla
lastra. La genesi della portanza P si può spiegare con il fatto che la presenza della lastra costringe i
filetti fluidi ad addensarsi sulla faccia superiore e a diradarsi su quella inferiore; ciò provoca una
depressione sul dorso che risucchia la lastra verso l’alto ed una pressione sul dorso inferiore che
tende a spostarla nello stesso verso. La portanza è dunque generata dall’azione combinata di una
pressione e di una depressione. Se al posto di una lastra si considera un profilo alare, ovvero una
superficie spessa le cui facce sono curvate in maniera diversa, la portanza generata risulta essere
superiore a quella della lastra. È questo che si fa con le ali degli aerei, da cui il termine profilo
alare cioè sezione di un’ala.
Se, come illustrato in figura, si considera una pala dell’elica ed una sezione di questa tra
quelle indicate dal tratteggio si ottiene una figura molto simile a quella di un profilo alare.
A. Vega  I propulsori navali
In figura è rappresentata la sezione della pala dell’elica assai simile al profilo di un’ala: si
notano l’angolo di calettamento , la corda del profilo e la portanza P. Quest’ultima è evidente
scomponibile nelle due componenti :
 = P cos 
e
r = P sin 
Il termine  rappresenta la spinta utile prodotta dalla sezione di pala, mentre il termine r
rappresenta la resistenza al moto. Ovviamente quanto appena ricavato vale per la sezione di pala in
considerazione per determinare la spinta complessiva fornita dalla pala risulta necessario
considerare l’infinità di possibili sezioni ottenibili, quindi moltiplicare per il numero di pale tenendo
però presente la diversa velocità che ciascuna di esse avrà rispetto all’acqua e nei diversi istanti. Ne
consegue che il calcolo non è per nulla facile. Come si diceva all’inizio del paragrafo, per
determinare la spinta T fornita dall’elica si adopera la teoria impulsiva, per spiegare l’origine della
spinta è necessario considerare la teoria alare.
8.6 – Il fenomeno della cavitazione dell’elica.
La sezione di una pala si presenta simile ad
un profilo alare quindi il moto relativo all’acqua
determina una depressione sul dorso ed un aumento
di pressione sulla faccia. Il principale contributo alla
spinta prodotta dall’elica proviene dalla depressione.
Se la pressione in un punto qualunque della pala
scende al di sotto di un valore limite si producono
delle bolle di vapore che successivamente
implodono. Questo fenomeno è detto cavitazione e
può risultare dannoso per il buon funzionamento
dell’elica in quanto l’implosione delle bolle ( o
cavità ) produce rumore, corrosione della superficie
delle pale, aumento delle vibrazioni e diminuzione
del rendimento.
Per evitare il fenomeno della cavitazione si tende a far diminuire le differenze di pressione
che si hanno sul profilo delle pale, allo scopo di compensare la diminuzione della spinta propulsiva
viene aumentata la superficie di queste.
A. Vega  I propulsori navali
Durante le fasi di carenaggio è
abitudine ripristinare la superficie delle
pale mediante levigazione come mostrato in
figura. Sulle eliche lente e molto immerse
come quelle delle navi mercantili il fenomeno
della cavitazione è raro.
È più frequente nelle eliche molto
veloci e poco immerse come quelle dei
motori fuoribordo o nelle navi militari.
Tuttavia oggi si progettano anche
eliche supercavitanti, nelle quali il numero di
giri è talmente elevato che la cavitazione è
estesa uniformemente a tutta la superficie
delle pale.
Eliche di questo tipo richiedono l’impiego di materiali dotati di elevate caratteristiche
meccaniche.
8.7 – Eliche a pale reversibili.
Per accoppiare un elica ad una carena (nave) è necessario eseguire dei calcoli sui dati di
partenza sui quali il progetto si sviluppa:
- la velocità della nave
- la potenza all’asse occorrente per tale velocità
- il numero di giri al minuto (rpm)
Poiché questi elementi dipendono dal
variare delle condizioni di esercizio della nave,
nasce la necessità di stabilire il valore di detti
parametri per una determinata
condizione
operativa della nave.
In questa condizioni l’elica funziona con il
massimo rendimento, mentre allontanandosi da
esse il rendimento tende a diminuire.
Si deduce quindi che il funzionamento ottimale dell’elica si verificherà solo per la
condizione d’esercizio presa a riferimento per la sua progettazione.
Per eliminare questo inconveniente sono state
ideate e realizzate le eliche a passo variabile o
eliche a pale reversibili. Si tratta di eliche le cui
pale possono ruotare intorno al proprio asse; la
rotazione delle pale provoca conseguentemente la
variazione del passo dell’elica p, per cui queste
eliche sono dette a passo variabile.
I principali vantaggi delle eliche a passo variabile
sono :
- possibilità di mantenere inalterato il
regime di funzionamento della macchina pur
variando la velocità della nave con il variare del
passo;
A. Vega  I propulsori navali
-
massimo rendimento in ogni condizione di carico e per qualunque velocità;
inversione del moto della nave indipendentemente dalla macchina con evidenti
vantaggi per la sicurezza;
facilità e rapidità di manovra, in quanto le variazioni di velocità della nave e
l’inversione del moto si ottengono variando l’orientamento delle pale direttamente
dalla plancia, senza variare il regime di funzionamento della macchina, con ulteriore
notevole beneficio di quest’ultima.
Eliche a passo variabile trovano
applicazione sulle navi traghetto (vedi foto)
che hanno necessità di manovre pronte e
frequenti durante l’attracco in porto e, per le
identiche ragioni, sulle navi passeggeri.
Difficilmente eliche a passo variabile
trovano applicazione sulle grosse navi da
carico.
8.8 – Il propulsore Voith Shneider.
Il propulsore Voith Shneider o rotor o
cicloide è un sistema di propulsione
alternativo all’elica.
Si presenta come un grosso disco dal
diametro di 5 metri circa con asse di rotazione
verticale e con delle pale articolate
(solitamente cinque) sporgenti verso il basso,
visibili nella figura a lato .
Solitamente una nave che adotta tale tipo di propulsione monta due voith uno a prua e uno a
poppa. Per alloggiare un propulsore voith la carena deve avere una forma piatta verso le estremità
prodiera e poppiera, per questa ragione solitamente questo tipo di propulsore viene impiegato sulle
navi traghetto bidirezionali quali le unità
classe “Agata” e classe “Riace” delle Ferrovie
dello Stato in sevizio nello Stretto di Messina
o le unità classe “Isola di Caprera” della
Saremar di Navigazione del gruppo Tirrenia
Finmare in servizio in Sardegna.
A. Vega  I propulsori navali
Un tale sistema di propulsione non richiede la presenza di eliche di manovra. Usualmente ad
ogni voith è abbinato un motore collegato tramite un asse ed un giunto cardanico. Una sistemazione
di questo tipo permette alla nave di ruotare anche di 360° da ferma e di accostare ed evoluire
liberamente. L’articolazione delle pale consente un rapido passaggio dalla marcia indietro alla
marcia avanti e viceversa, una rapida partenza da fermo e una buona manovrabilità in fase di
attracco e alle basse velocità.
Di contro tra i limiti del propulsore voith
vi è la scarsa immersione e la chiglia piatta che
espone questo tipo di nave ai movimenti di
rollìo e beccheggio, la vulnerabilità delle pale
che sporgendo dal profilo della carena possono
toccare il fondo danneggiandosi, la velocità
massima non molto elevata, solitamente intorno
ai 15 nodi.
8.9 – L’idrogetto.
Come mostrato in figura un sistema di propulsione a idrogetto è costituito essenzialmente da
una presa a mare da dove entra l’acqua, da una pompa e da un ugello orientabile che rappresenta
l’uscita.
A. Vega  I propulsori navali
L’acqua aspirata entra dalla presa a mare e, attraverso il tunnel, giunge alla girante della
pompa dove acquista velocità, quindi viene pompata verso l’ugello da dove fuoriesce fornendo la
spinta all’imbarcazione.
La pompa è connessa meccanicamente
mediante un asse ed un riduttore ad uno o più
motori diesel o ad una turbina a gas.
L’idrogetto è assimilabile ad un
propulsore entro fuoribordo.
Il sistema di propulsione a idrogetto ha
trovato una prima applicazione nella nautica
da diporto come utile alternativa al motore
fuoribordo.
Successivamente ha cominciato ad
essere applicato sulle unità più grandi, trovando
una diffusione notevole sulle unità veloci HSV
(High Speed Vessel) capaci di raggiungere
velocità anche di 40 nodi e oltre come il
“Guizzo” della Tirrenia Finmare prima unità
HSV a svolgere servizio regolare di linea in
Italia.
Una delle caratteristiche delle unità HSV è lo scafo costruito in leghe di alluminio allo scopo
di garantire la necessaria robustezza allo scafo e contemporaneamente un dislocamento leggero che
lo faccia immergere poco.
A. Vega  I propulsori navali
Proprio la scarsa immersione rappresenta uno dei limiti degli HSV che hanno difficoltà a
tenere il mare in presenza di moto ondoso e sono molto sensibili all’azione del vento.
Ma la stessa scarsa immersione e la leggerezza dello scafo contribuiscono a dare a queste
unità una buona manovrabilità in porto e con poco fondale a disposizione, elementi che hanno
decretato il loro successo e la crescente diffusione.
Tra gli altri vantaggi va considerato il maggiore comfort per i passeggeri data la notevole
riduzione di rumore e di vibrazioni rispetto alle navi ad elica.
Un punto debole si è rivelato il consumo di carburante a parità di potenza impiegata rispetto
alle navi tradizionali, anche se compensato dalla possibilità di invertire la marcia senza provocare
contraccolpi al basamento del motore e sul riduttore come avviene sulle navi ad elica.
Tuttavia oggi il propulsore a getto trova larga applicazione nei catamarani passeggeri che
riescono a compensare i problemi di consumo che invece hanno afflitto gli HSV.
8.10 – Il propulsore azipodale (AZIPOD).
A partire dagli anni novanta ha cominciato a trovare applicazione sulle navi il propulsore
azipodale , cioè azimutale con motore propulsivo elettrico montato in un “pod” (piede a guscio
A. Vega  I propulsori navali
sommerso) che porta un’elica a passo fisso. Il nome con il quale è maggiormente noto questo tipo di
propulsore è AZIPOD. Pur trattandosi di un nome commerciale legato alla ditta che lo ha proposto,
brevettato, prodotto e commercializzato per prima, nell’ambito di questo lavoro verrà indicato con
tale nome.
L’azipod è un propulsore ad elica a passo fisso connessa ad un motore elettrico alloggiato
all’interno di in un “siluro” che può ruotare di 360° intorno al suo asse verticale. La velocità del
motore è controllata da convertitore di frequenza che rende possibile la sua rotazione da zero alla
massima velocità in entrambi i sensi di marcia . Tutto il blocco del propulsore è posto sotto la
chiglia della nave. Delle apposite guarnizioni garantiscono la tenuta stagna del blocco e la libera
rotazione del sistema.
Nello schema di figura è mostrato lo
spaccato di un impianto azipod con le
sue componenti. Partendo dall’alto si
nota sulla sinistra il motore elettrico
per il moto azimutale, al centro
l’ingranaggio di interfacciamento,
sulla
destra
l’impianto
di
raffreddamento a circolazione di aria
fredda. Scendendo si nota il blocco di
installazione e subito sotto il siluro che
contiene il motore elettrico connesso
all’elica
schematicamente
rappresentata a sinistra e i cuscinetti di
accoppiamento
sulla
destra.
L’installazione di un propulsore
azipod comporta un risparmio del
1015 % sul costo totale della nave,
risparmio e facilità di manutenzione.
Dal 1997 la produzione e la
commercializzazione degli
azipod
inizia ad interessare le grandi navi
passeggeri da crociera con propulsione
diesel/elettrica.
Su ogni impianto nave vengono
montati due azipod laterali azimutali.
In alcuni casi ne vengono istallati tre,
con quello centrale fisso così da
eliminare il timone convenzionale.
Ciò rappresenta una piccola rivoluzione
in campo navale in quanto l’ azipod
unifica le funzioni di propulsione e di
governo della nave.
A. Vega  I propulsori navali
A fianco è mostrato un impianto pilota a
tre azipod per una moderna nave passeggeri.
Ai lati si vedono bene i due azipod capaci di
ruotare a 360° mentre quello centrale è fisso
ed ha una disposizione che richiama la tipica
sistemazione per le eliche tradizionali.
I principali vantaggi dell’impiego
dell’azipod sono:
-
l’eliminazione del timone
l’eliminazione della linea d’assi
dell’elica
l’eliminazione dei ringrossi e dei
braccetti
il miglioramento del fattore di scia
la semplificazione della forma della carena
il miglioramento della propulsione e della manovrabilità
l’aumento del comfort per i passeggeri a causa delle ridotte vibrazioni
Le applicazioni del propulsore azipodale riguardano tipicamente navi bielica passeggeri da
crociera come la “Costa Fortuna” (mostrata in figura) e le unità gemelle Costa atlantica e Costa
Mediterranea, numerose altre unità della Carnival Cruise (Carnival Paradise, Carnival Pride,
Carnival Glory, Carnival Spirit) navi traghetto, navi posatubi, navi posacavi, rompighiaccio, navi
feeder chimichiere e shuttle tanker.
Tuttavia, proprio a causa del fatto
che i grossi motori elettrici sporgono
sotto la poppa, l’azipod risulta esposto al
rischio di danneggiamenti esterni durante
la navigazione e nelle manovre in porto
o su bassi fondali.
Inoltre la tenuta stagna del blocco
propulsivo potrebbe essere compromessa
in caso di urti con il fondo.
L’introduzione degli azipod ha di
fatto incrementato l’utilizzo della propulsione diesel elettrica con una progressiva riduzione della
lunghezza degli assi delle eliche e un sensibile miglioramento del confort dei passeggeri a causa
della progressiva diminuzione delle vibrazioni.
A. Vega  I propulsori navali
Molto interessante risulta il sistema
CODLAG (COmbined Diesel-eLectric And Gas)
che è un sistema di propulsione navale basato
sull'impiego di motori elettrici direttamente
connessi agli assi (generalmente due) delle eliche. I
motori vengono alimentati da generatori diesel e
per avere velocità maggiori, viene inserita la
turbina a gas che viene disconnessa dal sistema di
trasmissione per tornare alla velocità di crociera,
come avviene nei sistemi di propulsione CODAG
(COmbined Diesel And Gas -- Combinato diesel e
gas) che a sua volta è un tipo di propulsione navale
per imbarcazioni che richiedono una velocità
massima considerevolmente superiore a quella di
crociera, in particolare navi militari.
Quest’ultimo sistema consiste in motori diesel per la velocità di crociera e turbine a gas che
possono essere inserite per i tratti ad alta velocità. Nella maggior parte dei casi la differenza di
potenza tra il solo motore diesel e il combinato tra diesel e turbina a gas, è tanta da richiedere eliche
a passo variabile per limitare la rotazione in modo che i motori diesel possano continuare ad operare
senza cambiare il rapporto di trasmissione degli ingranaggi
Il sistema CODLAG che usa i motori diesel sia per la propulsione che per la produzione di
energia elettrica per i servizi di bordo riduce notevolmente i costi, poiché diminuisce il numero dei
motori diesel destinati ai diversi servizi della nave e i motori elettrici necessitano una minore
manutenzione. Inoltre potendo i motori elettrici lavorare più efficacemente in un più ampio numero
di giri, e potendo essere direttamente collegati all'asse dell'elica, risultano più semplici i sistemi di
trasmissione per accoppiare e disaccoppiare i sistemi diesel-elettrici con la turbina a gas.
Altro vantaggio della trasmissione diesel-elettrica
è che, non essendo necessaria una connessione
meccanica, i generatori diesel possono essere isolati
acusticamente dallo scafo della nave, rendendola
meno rumorosa. L'isolamento acustico dello scafo,
molto usato nei sottomarini risulta molto utile anche
in navi di superficie
L'energia prodotta, oltre che ad alimentare i servizi di bordo della nave, alimenta anche i
motori elettrici di propulsione collegati direttamente alle eliche (diversamente dal CODAG elettrico
dove i motori elettrici sono collegati alle eliche tramite degli ingranaggi di trasmissione). Questo
sistema è usato sulla nave passeggeri inglese Queen Mary 2 con propulsori azimutali.
La propulsione diesel-elettrica sulle
navi da crociera è una soluzione ampiamente
diffusa poiché offre le più alte prestazioni in
termini di rumorosità e di spazio e migliora
l'esperienza dei passeggeri a bordo. Questa
soluzione sta diventando sempre più utilizzata
anche su altri tipi di navi tra cui: navi
mercantili, FPSO
(Floating Production,
Storage and Off-loading vessel) e altre navi
per applicazioni speciali perché offre minori
costi di manutenzione e spazio ridotto.