NOCCHIERO
Transcript
NOCCHIERO
Nocchiero Appunti Architettura Navale a cura del Prof. Natalino Usai Gli organi di governo La propulsione navale I vari tipi di propulsione nella storia Il Remo Stanga, asta lunga e diritta di legno (frassino o faggio), cilindrica da una parte fin quasi a metà e dall'altra terminante in forma piatta, per far leva nell'acqua e muovere un'imbarcazione. Si divide in tre parti: Girone, Ginocchio, Pala. Un moderno remo Antica nave romana Ruota a pale E’ stato il primo tipo di propulsore dopo l’avvento della macchina a vapore. Formata da una ruota a cui venivano applicate delle pale intorno al suo perimetro. Presentava numerosi problemi soprattutto in fase di rollio. A turno le due ruote uscivano fuori dall’acqua riducendo notevolmente la spinta propulsiva. Oggi vengono usate solo su alcuni battelli fluviali. Le ruote a pale di Leonardo da Vinci La ruota a pale delle prime navi a vapore La vela Superficie di tela opportunamente distesa e sostenuta a bordo in modo da ricevere la pressione dell'aria dovuta al vento e da trasmetterla alla nave o ad altro galleggiante come forza motrice. Gli effetti dell'urto dell'aria sulla superficie della vela supposta piana, non considerando cioè le deformazioni che essa subisce per la cedevolezza della tela e per il modo nel quale è stabilita, si possono immaginare come prodotti da una forza continua applicata nel centro di pressione, che, quando la direzione del vento è normale alla superficie della vela, coincide col suo centro di figura, ed è invece spostato dalla parte di sopra vento quando è obliqua. In quest'ultimo caso, che è il più generale, l'effetto utile è dato dalla componente di tale forza in direzione normale alla superficie della vela, mentre l'altra componente, parallela alla superficie stessa, non ha effetto utile. quadra aurica Fiocco Strallo Breve storia dell’elica L'elica iniziò a sostituire la propulsione a ruota attorno alla metà del XIX secolo. Già nel 1775 David Bushnell utilizzò per la prima volta un'elica a propulsione manuale nel suo progetto di sottomarino, il Turtle; attorno al 1827 l'ingegnere ceco Josef Ressel sperimentò la prima applicazione di propulsione con elica navale a vapore nel porto di Trieste. All'epoca, per andare da Trieste a Venezia ci volevano ben 19 ore. Cercando uno sponsor per costruire una nave a elica, trovò un uomo d'affari inglese che gli rubò i piani e qualche settimana dopo una domanda di brevetto fu depositata in Inghilterra con le stesse caratteristiche. Da lì nacquero gli esperimenti similari condotti nel 1836, da parte di Francis Pettit Smith, e nel 1839, ad opera di John Ericsson, che permise ad una nave di attraversare l'Atlantico in quaranta giorni. Nel 1849 una gara di "tiro alla fune" tra due navi di uguale potenza ma una con ruota ed una con elica dimostrò definitivamente la convenienza dell'elica. Le prime applicazioni prevedevano spesso eliche ad una o due pale, spesso molto espanse e quasi sempre in combinazione con la tradizionale ruota, considerata ancora più affidabile. Alla fine dell'Ottocento, comunque, l'elica era già divenuta la soluzione propulsiva principe nelle applicazioni navali. Accoppiata a partire dalla seconda guerra mondiale coi nuovi motori a combustione interna, l'elica trova recenti e sempre più diffuse applicazioni combinate dieselelettriche. L'elica manuale di Bushnell, 1775. Definizione di elica L'elica (o elica propulsiva o propulsore ad elica) è un organo intermediario in grado trasformare la potenza meccanica di un albero rotante in variazione della quantità moto di un fluido, allo scopo di generare una propulsione secondo il principio azione e reazione. Il moto impresso al fluido è detto elicoidale e risulta essere combinazione di un moto assiale e di un moto rotazionale. di di di la L'elica è estesamente utilizzata per la propulsione sia in ambito nautico che in ambito aeronautico, ma anche nella ventilazione, da cui i ventilatori, quindi indispensabili per il condizionamento e ventilazione di ambienti, e sono quindi montate in tutte le macchine, motori, compressori ed elettrodomestici che hanno necessità di raffreddamento e estrazione di aria tra cui anche tutti i computer. Caratteristiche generali dell’elica Forma e struttura Un'elica è costituita da due o più elementi fluidodinamici chiamati pale, le quali si comportano come "ali rotanti" che impongono una variazione di quantità di moto nella direzione della velocità di avanzamento, al contrario delle ali convenzionali, la cui variazione di quantità di moto è normale alla direzione di avanzamento. Le pale sono calettate su un mozzo, collegato all'albero rotante. Le caratteristiche geometriche delle pale determinano poi quali saranno le caratteristiche del propulsore, con particolare riferimento ai campi di velocità di funzionamento, alla potenza propulsiva e alle caratteristiche del fluido per l'ottimale funzionamento. Le eliche vengono progettate e costruite con struttura in: legno; metallo (acciaio, bronzo o alluminio); materiali compositi. Parametri dell'elica Profilo di una pala, ove: β è l'angolo di calettamento geometrico; α è l'angolo d'attacco; αi è l'angolo di incidenza indotta; Vt è la velocità di rotazione della sezione d'elica; Vo è la velocità di moto; Vr è la velocità relativa; Ve è la velocità effettiva; w è la velocità indotta. Struttura dell’elica Faccia Dorso Spigolo di uscita Spigolo di entrata La struttura dell’elica è composta delle Seguenti parti : -Asse porta elica -Mozzo (Ogiva la parte terminale) -Le pale Asse portaelica La pala e composta dalle seguenti parti. -Faccia -Dorso -Spigolo di entrata -Spigolo di uscita Oggiva Le eliche sono caratterizzate da una serie di parametri fisici utili a descriverne le proprietà ed il comportamento. Il Passo Il passo geometrico o teorico: E’ la grandezza che esprime la distanza percorsa da un'elica in un giro, si esprime come: la distanza teoricamente percorsa trascurando la cedevolezza del fluido e perciò corrispondente alla distanza che l'elica percorrerebbe se si muovesse all'interno di un corpo solido (la formulazione matematica del passo geometrico è p = tan(β) x 2πr, si noti che non compare la velocità di avanzamento); Un'elica è: a passo uniforme se ogni sezione presenta lo stesso valore del passo (quindi il calettamento geometrico delle sezioni diminuisce all'aumentare della loro distanza dal mozzo), a passo vario o passo non uniforme se le sezioni presentano diversi valori del passo, a passo fisso se il valore del passo geometrico non può essere cambiato, a passo variabile se esso può essere modificato tramite servomeccanismi; passo reale: E’ invece l'avanzamento effettivo dell'elica dopo un giro in condizioni normali ed è sempre inferiore al passo geometrico (e ovviamente dipende dalla velocità di avanzamento). Regresso: E’ la differenza tra passo geometrico e passo reale. Elica a passo variabile Regresso Corda o corda locale: E’ il parametro rappresentativo della larghezza del profilo e risulta variabile con la distanza dal mozzo, a causa del fatto che la velocità lineare a cui è soggetta l'elica varia con il raggio; il disassamento laterale del centro della corda rispetto al raggio dà il rovesciamento (o skew) della pala. Velocità di rotazione: E’ la velocità con cui ruota attorno al mozzo una sezione di pala dell'elica. dove ω è la velocità angolare (in radianti al secondo) r la distanza dal mozzo, n il numero dei giri al minuto ed infine il versore t indica la direzione tangenziale al disco dell'elica Velocità relativa: E’ la somma della velocità di moto e della velocità di rotazione. Velocità effettiva, : E’ la somma della velocità relativa e la velocità indotta. Angolo di calettamento o angolo di calettamento geometrico: E’ l'angolo che la corda forma con il piano dell'elica, perpendicolare all'asse del mozzo: la variazione dell'angolo di calettamento al variare della distanza dal mozzo è detta svergolamento. Angolo di calettamento aerodinamico: E’ l'angolo tra l'asse di portanza nulla del profilo dell'elica forma con il piano dell'elica, cioè l'angolo con cui il fluido indisturbato intercetta il profilo fluidodinamico. Angolo d'attacco, angolo di incidenza o angolo di incidenza locale: E’ angolo tra la velocità effettiva e la corda del profilo. Il rapporto di funzionamento: E’ il rapporto tra la velocità, la frequenza di rotazione dell'elica e d il diametro dell'elica. Rendimento effettivo: E’ il rapporto tra la potenza utile prodotta dal sistema e la potenza assorbita: Rendimento propulsivo: E’ il rapporto tra la potenza utile prodotta dal sistema e la potenza necessaria ad impartire alla massa di fluido agente sul motore, nell'unità di tempo, la variazione di quantità di moto che produce la spinta. L’elica marina E’ il propulsore più diffuso per le sua alta qualità propulsiva. Può avere un minimo di due pale fino ad massimo di sei a seconda della sua velocità di rotazione. Anche il suo diametro può variare dai pochi centimetri per le piccole unità fino ai dieci metri per le eliche delle super petroliere. Le particolari forme delle moderne pale, che aumentano la superficie propellente garantiscono il minimo regresso e quindi minori consumi. Caratteristiche tecniche Nel caso di applicazioni marine le eliche devono essere studiate con particolare cura rispetto all'ambiente liquido nel quale andranno ad operare. Inoltre, ad esclusione di particolari applicazioni, per ragioni di sicurezza contro l'impatto di corpi esterni, le eliche marine sono sempre poste nella zona poppiera delle imbarcazioni. Le eliche marine (ad esclusione del caso particolare dei sottomarini), operano in prossimità della superficie di separazione tra due fluidi (aria ed acqua), soggetta alla generazione di fenomeni ondosi. Questo induce effetti di alterazione sul moto del fluido lungo la carena dell'imbarcazione e sull'elica. Similmente l'elica deve essere posta ad una sufficiente immersione per non incorrere nell'effetto superficie libera, consistente in una massiccia produzione ondosa nella quale va a scaricarsi il campo di pressione prodotto dall'elica, riducendo la spinta prodotta. Inoltre un'eccessiva vicinanza tra lo scafo e le pale può provocare colpi di pressione ed indurre vibrazioni sull'intero complesso nave-elica. In gergo tecnico, la distanza tra il diametro massimo dell'elica e la carena viene chiamata clearence, termine utilizzato nella letteratura tecnica inglese e americana. La sensibile differenza di pressione dell'acqua all'aumentare della profondità fa infine sì che le pale dell'elica, nel corso di una rotazione, si trovino ad operare in zone con caratteristiche differenti e differente campo di pressioni, in ciò inducendo ulteriori disuniformità di spinta (spinta laterale) e momenti vibratori estesi all'asse rotante Una moderna elica marina a quattro pale Vari tipi di eliche La cavitazione Un particolare fenomeno cui possono andare incontro le eliche marine è la cavitazione, cioè la formazione di micro-bolle di gas nelle zone di massima depressione. Tali microbolle, migrando rapidamente verso le zone a maggior pressione finiscono poi per impattare e collassare sulla superficie della pala, provocando un vistoso effetto sia erosivo sia corrosivo, per la reattività dei gas disciolti. I danni provocati da tale fenomeno sono facilmente identificabili con una serie di piccoli e profondi fori nella zona interessata da cavitazione. Inoltre, la scia di bolle altera il campo di velocità e pressioni sulla pala stessa, comportandosi come una sorta di cuscino sul quale devia il flusso di corrente, modificando quindi la portanza della pala ed il rendimento dell'elica. Per la sua correlazione con la tensione di vapore dell'acqua e dunque alla pressione, la cavitazione risulta legata ai seguenti parametri: Immersione - e dunque al battente idrostatico; Frequenza di rotazione - e dunque al campo di pressioni generato dalle pale. La cavitazione può dunque essere combattuta aumentando l'immersione dell'elica, riducendone la frequenza o, in generale, aumentando il rapporto tra spinta ed area espansa, cioè la spinta specifica per unità di superficie (in altre parole utilizzando un'elica con pale più grandi e dunque meno caricate). Le eliche marine si dividono quindi tra: Eliche non cavitanti, progettate per operare in assenza di cavitazione; Eliche a limite di cavitazione, progettate per operare normalmente in assenza di cavitazione; Eliche supercavitanti, progettate per operare normalmente in presenza di cavitazione; Eliche supercavitanti di superficie, progettate per operare ad elevatissimi livelli di cavitazione e con periodiche fuoriuscite in superficie. Eliche cavitanti di un panfilo Parametri delle eliche marine Rendimento di elica isolata: rappresenta il rendimento dell'elica in assenza della carena: Rendimento idrodinamico: rappresenta l'effettivo rendimento dell'elica in accoppiamento con la carena: Dove VA = V(1-w) rappresenta la velocità di avanzo, cioè la velocità effettivamente percepita dall'elica e ridotta, rispetto alla reale velocità della nave, per effetto della scia. Diametro: E’ il diametro di un ipotetico cerchio che unisce le estremità delle pale. La scelta del diametro è determinata principalmente dal numero di giri dell'elica e dalla quantità di potenza disponibile all'elica. Il diametro generalmente aumenta con l'aumentare delle dimensioni dell'imbarcazione. Superficie propellente: Superficie delle pale dell’elica proietta su un piano perpendicolare All’asse dell’elica. Un’immagine che da l’idea dell’avvitamento dell’elica nell’acqua Altri tipi di eliche Elica a mantello Elica ingabbiata all’interno di un cilindro. Ha il vantaggio di proteggere l’elica e di Incanalare la corrente aspirata all’interno del cilindro aumentando la quantità di acqua respinta dall’elica. Alcuni tipi di eliche a mantello hanno un particolare meccanismo che le consente di ruotare sull’asse verticale escludendo l’uso Del timone. Viene particolarmente usara dai rimorchiatori. Elica di manovra Piccola elica con asse di rotazione trasversale situata all’interno di un tunnel a prua e qualche volta anche a poppa. Utilissima per le manovre di Avvicinamento e distacco dalla banchina. Eliche ad asse orientabile (Azipod) Il primo propulsore Azipod risale al 1990. Il sistema Azipod è posizionato in un pod montato esternamente allo scafo, che combina sia la funzione propulsiva che di governo dell’elica centrale, del timone e delle eliche di manovra. La possibilità di riunire in un unico gruppo sistemi di norma installati separatamente consente di recuperare spazio a bordo da destinare a scopi diversi. Grazie alla collocazione del propulsore Azipod sotto lo scafo della nave è possibile ottenere un risparmio del 10% sui consumi di carburante rispetto ai sistemi di propulsione diesel-elettrici con linea alberi convenzionale. Nel 2002 l’azipod è stato innovato con il sistema CRP Azipod. La tecnologia CRP (contrarotating propeller) impiega una coppia di eliche coassiali controrotanti (una destrorsa e una sinistrorsa) e si implementa installando un sistema Azipod al posto del timone su una nave con linea alberi convenzionale. Questa soluzione è particolarmente adatta per i traghetti o altre navi veloci che necessitano di un’elevata efficienza propulsiva. Nel 2004 il sistema CRP Azipod è stato installato su due imbarcazioni realizzate per Shin Nihonkai Ferry, il principale operatore di traghetti del Giappone. L’azienda ha registrato un risparmio di carburante del 20% e un incremento della capacità di trasporto del 15% rispetto alle navi di pari dimensione equipaggiate con motori diesel. I sistemi Azipod vengono installati su una varietà di imbarcazioni tra cui navi da crociera di lusso, yacht, traghetti, piattaforme di perforazione, petroliere artiche, navi rifornimento per le piattaforme offshore e rompighiaccio. Due enormi azipod Il sistema CRP Azipod Il Cicloide Il propulsore Voith Schneider noto anche come unità cicloidale è uno speciale sistema di propulsione marina. È altamente manovrabile, in grado di cambiare la direzione della sua spinta quasi istantaneamente. È ampiamente utilizzato su rimorchiatori e traghetti. Nel fondo della nave è presente un piatto circolare, in grado di ruotare attorno ad un asse verticale, dal quale sporgono una serie circolare di pale verticali di forma appropriata. Ogni pala può ruotare a sua volta attorno ad un asse verticale. Un ingranaggio interno cambia l'angolo di attacco delle pale in sincronia con la rotazione del piatto, in modo che ogni pala possa fornire la spinta in qualsiasi direzione. L'angolo di attacco di tutte le pale viene cambiato in modo sincronizzato, in modo tale che la spinta propulsiva di ciascuna pala vada a sommarsi a quella delle altre pale così da rendere massima la spinta stessa in una precisa direzione. Schema di propulsione del Cicloide L'idrogetto E’ un sistema di propulsione nautico complementare associato ad un propulsore che gli fornisce la potenza necessaria per il funzionamento. È quindi un impianto meccanico di elica intubata integrato con ugello di uscita/direzione. È stato inventato da William Hamilton in Nuova Zelanda, il quale nel 1939 fondò la società omonima ancora in attività e che attualmente produce sistemi ad altissime prestazioni per mezzi nautici e navi veloci Viene assemblato in specifiche imbarcazioni in sostituzione delle eliche tradizionali, permettendo così di realizzare mezzi nautici con prestazioni molto elevate. L'elica vera e propria è in pratica un elicoide metallico o in composito intubato a cui l'acqua viene convogliata da una apertura posta sotto lo scafo. Tale sistema favorisce quindi la navigabilità in bassi fondali, oltre ad offrire una più elevata manovrabilità in sterzata, poiché l'acqua viene convogliata nella direzione di sterzo attraverso l'ugello di uscita. La società leader è la HamiltonJet in Nuova Zelanda ed in Italia viene prodotto dalla Castoldi Jet. Nelle navi ed imbarcazioni viene generalmente montato in posizione esterna nello specchio di poppa, mentre nelle moto d'acqua è integrato nella carena. Uno dei mezzi che si è imposto all'attenzione dei media negli anni '90 in ambito internazionale è il Destriero, che montava 3 idrogetti KaMeWa, nave veloce rivoluzionaria, progettata ed utilizzata per infrangere il record di attraversamento dell'Oceano Atlantico per il prestigioso trofeo Nastro Azzurro. Altre navi che equipaggiano idrogetti sono i traghetti super veloci della Tirrenia Scatto, Guizzo e le unità Jupiter attualmente non più operativi. Uno dei modelli più performanti in assoluto operanti in Italia è il traghetto super veloce con tecnologia a penetrazione d'onda (Wave piercing) Pescara Jet della SNAV prodotto dalla australiana Incat. In ambito militare equipaggia diverse moderne vedette della Guardia di Finanza e Guardia Costiera, in particolare le unità di ricerca e salvataggio (SAR) CP 803 dei cantieri Codecasa. Sempre in Italia è da segnalare la casa produttrice di motori fuoribordo Carniti, che fu la prima azienda a installare questo sistema di propulsione su questo genere di motore. Il motore idrogetto Il Destriero Effetti evolutivi dell’elica Gli effetti evolutivi dell’elica sono causati dalla componente trasversale della corrente respinta. Sulle grandi unità subentra anche la diversa densità dell’acqua in cui si trovano rispettivamente la pala superiore e quella inferiore. Le due pale incontrano resistenze diverse che si ripercuotono sul mozzo spostando la poppa trasversalmente. Per le eliche destrorse (rotazione in senso orario) la tendenza è quella di spostare la poppa a dritta e quindi la prua a sinistra. Il pratica il tipo di leva è uguale a quella del remo dove il fulcro è sulla pala del remo. Nell’elica il fulcro della leva e sulla pala e più l’acqua è densa maggiore è la resistenza. Il miglior metodo per ricordarsi l’effetto evolutivo dell’elica è quello di immaginare l’elica che tocca il fondo marino. Gli effetti evolutivi raggiungono il loro massimo valore all’inizio del moto quando l’elica gira ma la nave è ancora ferma. Sono quindi particolarmente utili nelle manovre di avvicinamento o allontanamento dalla banchina. Acqua poco densa Resistenza della pala superiore Acqua molto densa Senso di rotazione destrorso Risultate delle due resistenze applicata al mozzo Resistenza della pala inferiore Accostata Effetto evolutivo dell’elica La nave bielica Navi fornite di due eliche situate ad ugual distanza dal piano diametrale. Normalmente le due eliche girano in senso inverso : in senso orario quella di dritta ed in senso antiorario quella di sinistra, in tal modo gli effetti evolutivi delle due eliche si annullano. Il grande vantaggio delle navi bi-eliche è la manovrabilità, infatti per accostare possono utilizzare oltre al timone le stesse eliche. Le navi con due eliche hanno il vantaggio di poter manovrare meglio utilizzando oltre il timone le stesse eliche. Un altro vantaggio è quello di poter comunque navigare in caso di avaria di uno dei due motori Lo svantaggio delle navi bi-eliche invece è il maggior costo di utilizzo, infatti quasi tutte le navi da carico utilizzano un solo motore e quindi una sola elica riducendo il costo di esercizioLe navi passeggeri e le navi militari sono tra i tipi che più utilizzano la propulsione bielica. Spinta propulsiva Dell’elica di sinistra SS Spinta propulsiva Dell’elica di dritta SD Piano diametrale R Resistenza SD b Accostata a sinistra Elica di sinistra ferma Momento accostante SD b SS Accostata a dritta Elica di dritta ferma Momento accostante SS b b R R Il timone Il timone è l'organo che serve per governare la nave, ossia per guidarla sulla rotta prescelta e per evitare gli ostacoli che si presentano sul cammino. Per prima cosa osserviamo che la facilità di inclinare il timone, ovvero come si dice in gergo metterlo alla banda, deriva la possibilità di governare la nave e pertanto esso è collegato con dispositivi e apparecchiature che consentono di farlo ruotare di angoli più o meno ampi attorno ad un asse verticale che si definisce Asse di rotazione del timone. Le qualità manovriere di una nave dipendono dal coefficiente di finezza e in modo particolare dal rapporto tra la superfice del timone e il piano di deriva. Quindi, partendo da un dato che è sempre fornito dal committente, il progettista deve ricavare le caratteristiche del timone che lo soddisfano e inoltre, una volta prefissate dette caratteristiche, deve procedere per definire quelle grandezze che influiscono da un lato sul proporzionamento strutturale del timone e dall'altro sulla potenza dell'impianto che lo dovrà governare. I due quesiti del progetto del timone coinvolgono un campo dell'idrodinamica navale assai vasto, che potrebbe essere sintetizzato brevemente con l'espressione "Il progetto idrodinamico del timone". La puntualizzazione e la successiva analisi dei fattori che entrano in gioco nel problema del timone, richiede una trattazione assai approfondita. Moderno timone compensato e minuto di flap Parti del timone Il timone si compone di una parte a superficie piana detta pala, sulla quale l'acqua esercita la sua pressione, poi da un'asta detta testa che serve per inclinarlo da una parte o l'altra. Sembra superfluo dire che testa e pala sono saldamente collegati, mentre la testa entra nello scafo attraverso la losca e si innalza fino al locale della macchina del timone, ove si trovano i macchinari che permettono di mettere il timone alla banda Il passaggio della testa attraverso la losca deve essere realizzato in modo da non ostacolare la rotazione del timone, impedendo nel contempo ogni infiltrazione d'acqua all'interno dello scafo. La losca è quindi costituita, nel suo complesso, da una robusta struttura tubolare e stagna sulla cui estremità superiore è installato un cuscinetto e un pressatrecce. Sull'estremità superiore della testa è rigidamente applicato un pezzo molto robusto che si chiama barra e che serve per collegare il timone con i meccanismi predisposti per la sua manovra. La barra può assumere diverse forme, ma la sua presenza è indispensabile per poter applicare sulla testa del timone il movimento per portarlo e mantenerlo alla banda. La pala è normalmente formata da un telaio resistente e da lamiere che lo rivestono in modo da assicurare una perfetta impermeabilità all'acqua. Nel telaio si distingue un fusto o anima che possiamo riguardare come prolungamento della testa, e un rovescio o spalla che si identifica con il alto poppiero del timone e si collega al fusto mediante due o più bracci orizzontali. Tipi di timoni I - principali ti di timone sono fondamentalmente quattro: Ordinario Sospeso Semicompensato Compensato Il timone ordinario ha tutta la pala a poppavia dell’asse di rotazione Il timone sospeso non poggia sul calcagnolo ed ha un sistema di sostegno all’interno della losca. Nel timone semi-compensato una parte della pala si trova a proravia dell’asse di rotazione ma non si estende per tutta l’altezza Nel timone compensato la parte a proravia dell’asse si estende per tutta l’altezza Sistemazioni per la manovra del timone Agghiaccio: Dispositivo che collega il timone alla macchina che serve per manovrarlo (meccanicamente oppure con un sistema idraulico). Gli agghiacci tradizionali, in disuso, sono costituiti dalla barra e dal frenello (il cavo che trasmette il movimento dalla ruota alla barra). Macchina del timone: meccanismo destinato ai imprimere la necessaria forza al timone. E’ detto anche servomotore. Servomotore: Apparato che trasforma i comandi manuali nei movimenti meccanici necessari al governo del timone. Il servomotore elettrico è sostanzialmente un motore collegato all’agghiaccio, normalmente di tipo rigido. Il servomotore elettroidraulico, generalmente installato sulle navi più moderne, è costituito da un’elettropompa a portata variabile e da un dispositivo di asservimento. L’elettropompa, mossa da un motore a giri costanti, può variare improvvisamente il regime di portata, da minimo a massimo, ed invertire i flussi di olio idraulico che comandano d’agghiaccio. Questi complessi, spesso caratterizzati da elevati livelli tecnologici, sono chiamati timonerie elettroidrauliche Il telemotore: In riferimento ai diversi tipi di trasmissione utilizzabili tra la ruota di governo ed il dispositivo di comando della macchina del timone si distinguono: telemotori mecanici; telemotori idraulici; telemotori elettrici I telemotori meccanici possono essere flessibili (se agiscono con cavi e catene) o rigidi (se agiscono con aste, snodi, ingranaggi, giunti cardanici). Sono in disuso perchè superati dagli altri tipi che consentono minor sforzo per il timoniere, maggior precisione di movimento, eliminazione dei pressatrecce per il passaggio dei comandi attraverso le paratie stagne, contenimento della rumorosità. Telemotori idraulici: Già in uso sulle navi a vapore, trasmettono il movimento attraverso una piccola pompa, sistemata all’interno della stessa timoneria. La trasmissione è assicurata da due tubicini, attraverso i quali scorre il fluido, messo in movimento dalla pompa. Sul dispositivo di asservimento del servomotore, agisce un motore idraulico a stantuffo, mosso dal fluido idraulico in pressione. L’efficienza del telemotore idraulico è legata alla presenza del fluido ed alla tenuta del circuito. E’, quindi, necessario vigilare sul livello e le guarnizioni. Telemotori elettrici: Largamente impiegati sulle navi moderne, consistono in un sistema di connessione elettrica tra l’asse della ruota (oppure, leve e pulsanti) ed un piccolo motore collegato alla timoneria. Questo sistema si presta nel migliore dei modi all’installazione di apparecchiature per il governo automatico della nave (giropilota, pilota automatico). L’angolo di barra: E’ l’angolo di inclinazione del timone rispetto alla linea di mezzeria. E’ rilevato dall’indicatore dell’assiometro, installato nella colonnina. L’assiometro è un ruotismo collegato al movimento della ruota. Le navi moderne dispongono, inoltre, di indicatori elettrici ed elettronici che ricavano l’angolo del timone direttamente all’agghiaccio. Scontri o repulsori: Hanno lo scopo di impedire che il timone superi l’angolo di inclinazione massima prevista. Il tipo più semplice consiste in due blocchi d’acciaio che limitano l’oscillazione della barra o, direttamente,del timone. L’impiego di trasmissioni elettriche ed idrauliche impone, però, tecniche capaci di bloccare od arrestare il servomotore. Il freno: Meccanico, idraulico od elettromagnetico, consente di bloccare il timone in caso di necessità. E’ particolarmente utile nel caso di avaria all’agghiaccio. Teoria del timone Leggenda: R – Resistenza all’avanzo S – Spinta propulsiva G – Centro di girazione O – Centro di rotazione del timone P – Pressione dell’acqua sul timone C – Centro di pressione del timone (punto di applicazione della pressione) dr – Angolo di barra P cos dr – componente della P che produce lo scarroccio P cos dr (OG) Momento evolutivo P sen dr – Componente della P che produce una diminuzione della velocità sommandosi a R R G dr S P cos dr O braccio P cos dr P dr C dr P sen dr