stabilitÀ della nave appunti di - rsing.it

la nave in una bottiglia

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Ing. Sandro Rizzo

Appunti diSTABILITÀ DELLA NAVE

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appunti stabilità nave - prof. Rizzo 2

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“Se Pitagora avesse posto il copyright sulle sue tabelline non saremmo mai arrivati sulla Luna” (Pelagusplus)

Stabilità Statica della Nave

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3appunti stabilità nave - prof. Rizzo

StabilitàCosa accade quando la nave si è inclinata?

Stabilità trasversale Stabilità longitudinale

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4appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Stabilità Trasversale

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5appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Stabilità trasversalecosa accade un volta che la nave è inclinata?

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6appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Controllo della Stabilità“blocchi semplici”

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7appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Controllo della Stabilità“blocchi semplici”

STABILE

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8appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Controllo della Stabilità“blocchi semplici”

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9appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Controllo della Stabilità“blocchi semplici”

INSTABILE

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10appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Controllo della Stabilità“la Nave”

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11appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Controllo della Stabilità“la Nave”

STABILE

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12appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Metacentro

M = metacentro

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13appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Altezza MetacentricaC M N Lo g i s t i c a

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14appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Calcolo del raggio metacentrico BM

volume di carena (in rosso)

momento d’inerziadella sup. dellafigura di galleggiamento rispetto la center line

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15appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Stabilità Trasversale Iniziale

Come quantificare la stabilità?

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16appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Stabilità Trasversale Iniziale

17appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Calcolo dell’altezza metacentrica GM

• KB,BM,KM dipendono dalla forma dello scafoüKM fornito dalle curve idrostatiche della nave

• KG, GM dipendono dal carico della naveüKG determinato dai “pesi e momenti”

GM = KM - KG

GM >0stabile

GM = 0Indifferente

GM <0instabile

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18appunti stabilità nave - prof. Rizzo

GM >0 stabile

K

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19appunti stabilità nave - prof. Rizzo

GM = 0 indifferente

K

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20appunti stabilità nave - prof. Rizzo

GM < 0 instabile

K

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21appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Rappresentazione inclinazione trasversale

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22appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Rappresentazione inclinazione trasversale

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23appunti stabilità nave - prof. Rizzo

I due modi di rappresentazioneC M N Lo g i s t i c a

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24appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Stabilità Trasversale InizialeC M N Lo g i s t i c a

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25appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Stabilità Trasversale InizialeMs = ∆ ∙ GZ

Ms = ∆ ∙ GM sinø

GM = KM - KGavevamo detto prima che

ma possiamo anche dire che

GM = BM - BG

dove BG è detta altezza bicentrica e vale quanto detto per KG,cioè dato un certo galleggiamento, quindi un certo dislocamento, dipende solo dalla posizione dei pesi a bordo

Ms = ∆ ∙ (BM - BG)sinø

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26appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Stabilità Trasversale per grandi angoli

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27appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Percorso del metacentro

Rappresentazione semplificata che non tiene conto del fatto che per grandi inclinazioni i piani di galleggiamento non si intersecano nello stesso punto

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28appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Percorso del metacentro

Particolare dell’evoluta metacentrica e dell’individuazione dei prometacentri

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29appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Condizione equilibrio stabile

Per piccoli e grandi angoli di inclinazione

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30appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Condizione equilibrio stabile

Ms = ∆ ∙ GZ

Ms = ∆ ∙ GH sinø

Anche se nota la posizione di G, mancano i riferimenti per valutare la quota del generico prometacentro H. Quindi non è utilizzabile facilmente l’ultima relazione.

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31appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Condizione equilibrio stabile

KN = braccio di carena GZ = NX = KN – KX = KN – (KG ∙ sinø)

MS = ∆ ∙ ( KN – KG sinø )

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32appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Stabilità Trasversale InizialeC M N Lo g i s t i c a

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33appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Grandi Angoli di SbandamentoC M N L

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34appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Curve del braccio di stabilità GZ

i software di idrostatica potranno calcolare le curve GZ per varie combinazioni di spostamento, pescaggio, assetto etc.

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35appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Influenza di GM iniziale

GM iniziale non ha niente a che vedere con il resto della curva GZ

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36appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Influenza di GM iniziale

Buono per la stabilità Non Buono per la stabilità

short roll period long roll period

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37appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Influenza di GM inizialeC M N L

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38appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Influenza di GM inizialeC M N L

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39appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Ingavonamento (Loll)C M N Lo g i s t i c a

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40appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Influenza di GM Negativo: Ingavonamento

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41appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Influenza di GM Negativo: Ingavonamento

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42appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Influenza di GM Negativo: Ingavonamento

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43appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Influenza del Raggio sul GM Iniziale

Raggio più grande = GM più grande Raggio più piccolo = GM più piccolo

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44appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Influenza della Profondità sulla Stabilità

• 2 navi con la stessa larghezza(baglio) hanno lo stesso GM• nave B più profonda della nave A

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45appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Considerazioni su raggio e profondità

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46appunti stabilità nave - prof. Rizzo

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47appunti stabilità nave - prof. Rizzo

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48appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Diagramma di stabilitàC M N Lo g i s t i c a

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49appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Il diagramma di stabilità(statical stability curve) è rappresentato in funzione dell’angolo di sbandamento.Si può rappresentare considerando il momento statico raddrizzante MS , oppure su scala GZ (vedi slide 34-35 )

Cross Curves del braccio di stabilità GZC M N L

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50appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Cross CurvesC M N Lo g i s t i c a

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51appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Rapprentazione tridimensionale che mostra come vengono ottenute le cross curves

KN curvesC M N Lo g i s t i c a

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52appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Tali diagrammi vengono forniti dal cantiere, trattandosi di elementi geometrici della nave.

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Stabilità Dinamica e Riserva di Stabilità

La stabilità dinamica ( dynamical stability ) al generico angolo di sbandamento ø si definisce come il lavoro necessario per portare la nave dalla posizione dritta di equilibrio stabile alla posizione sbandata dell’angolo ø; esso si può intendere come il lavoro resistente che devono vincere le forze esterne per provocare la rotazione descritta, quindi si può considerare svolto dal momento di stabilità MS

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Stabilità Dinamica e Riserva di Stabilità

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La stabilità dinamica a un generico angolo di sbandamento ø è uguale all’area racchiusa tra la curva dei bracci raddrizzanti e l’asse delle ascisse, considerata fino a tale angolo ø , moltiplicata per il dislocamento

Stabilità Dinamica e Riserva di Stabilità

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Stabilità Statica Longitudinale

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58appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Stabilità longitudinalecosa accade un volta che la nave è fuori assetto, e

quindi con un angolo di pitch?

KB e BM longitudinali

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60appunti stabilità nave - prof. Rizzo

momento d’inerziadella sup. dellafigura di galleggiamento rispetto l’asse trasversale.

volume di carena (in rosso)

Calcolo del raggio metacentrico BM

Stabilità trasv. vs stabilità long.C M N Lo g i s t i c a

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61appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Il capovolgimento è veramente pericoloso in questo caso

Capovolgimento poco probabile in questo caso,quasi impossibile

Stabilità longitudinale

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MSL= ∆∙GML∙sin θ

MSL= ∆∙BML∙sin θ

Definizione di assetto (trim)C M N Lo g i s t i c a

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63appunti stabilità nave - prof. Rizzo

center of floating (galleggiamento)

draft aft TA

draft fore TF

Trim = differenza tra l’ immersione addietro e quella avanti

Assetto ZeroC M N Lo g i s t i c a

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64appunti stabilità nave - prof. Rizzo

TA TF

Conosciuto anche come even keel

Assetto di poppaC M N Lo g i s t i c a

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65appunti stabilità nave - prof. Rizzo

TA TF

carico pesante

Spesso definito come assetto positivo t > 0

Questa non è la condizione idealeQuesta non è la condizione ideale

TA TF

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66appunti stabilità nave - prof. Rizzo

Assetto di prua

carico pesante

Spesso definito come assetto negativo t < 0

Variazione di assetto

appunti stabilità nave - prof. Rizzo 67

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CT= Change of Trim (variazione di assetto)

CT = TRIM’-TRIM CT = δTA +δTF

CT = L∙tanθ

Variazione di assettoUn’inclinazione longitudinale può essere causata dagli elementi

naturali, ma spesso si è abituati a valutare gli effetti di una variazione dell’entità e della posizione dei pesi a bordo; in tal caso sarà lo spostamento del baricentro G, e quindi del punto di applicazione della forza peso, a causare la coppia inclinante, che si annullerà quando l’inclinazione della nave avrà raggiunto un valore tale da far tornare le due forze ad agire sulla stessa direzione.

Per raddrizzare la nave occorrerà applicare un momento uguale e contrario alla coppia descritta, che avrà braccio pari alla distanza tra la verticale passante per G e quella passante per B, è

il momento d’assetto MX:MX = ∆∙ (XB - XG)

appunti stabilità nave - prof. Rizzo 68

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Momento Unitario d’assetto MCTC

• Si definisce momento unitario d’assetto MCTC ( moment to change trim 1cm ) il momento inclinante la nave longitudinalmente che provoca una variazione di assetto di 1cm.

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Momento Unitario d’assetto MCTC

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ricordando :

possiamo scrivere :

ricordando :

assumendo MX = MCTC se CT = 1 cm

appunti stabilità nave - prof. Rizzo 71

Momento Unitario d’assetto MCTCC M N Lo g i s t i c a

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BG è talmente esiguo rispetto a BML

inoltre che diventa [m]

[cm] Relazione tra momento di assetto e variazione di assetto

Effetti dell’assetto

üL’assetto dipende da TA e TB secondo dove è posizionato LCF

üL’assetto influenza tutte le caratteristiche idrostatiche ( dislocamento, LCG,LCF, etc…)

üQuesti effetti si riferiscono al calcolo dei pesi e dei centri della nave

appunti stabilità nave - prof. Rizzo 72

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Bibliografia(libri/dispense/e-book)/Videografia

• Riccardo Antola “Fondamenti di Costruzione e Gestione della Nave” 1 – Simone PER LA SCUOLA

• Paolo Di Candia “Appunti di SCIENZA DELLA NAVIGAZIONE E TECNOLOGIE NAVALI 2-II”

• N.E.E.C. Naval Engineering Education Center – Educational Short Course Series

73appunti stabilità nave - prof. Rizzo

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