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CAPITOLO IV

PARTI DI UNA NAVE, TERMINOLOGIA, DIMENSIONI PRINCIPALI E RAPPORTI CARATTERISTICI

1 - Definizione di nave. La nave 1 è un veicolo, cioè un mezzo di trasporto guidato, anzi la nave può essere considerata il primo veicolo realizzato ed utilizzato dall'uomo. Questo primato della nave tra i veicoli influenza spesso il nome che viene dato ad un nuovo veicolo, accettando come sinonimi nave e veicolo 2. Si potrebbe, pertanto ed a ragione, dire che la nave è il veicolo per antonomasia. Occorre però trovare per la nave una definizione più propria e precisa che sia in grado di comprendere il vastissimo insieme che tale nome evoca immediatamente. Soddisfa tale esigenza la seguente definizione:

nave è un mezzo 3, dotato di propri organi di propulsione 4 e di governo 5, atto allo svolgimento di un servizio 6 lungo una via d'acqua 7.

1 La parola nave deriva dal latino navis, vocabolo che aveva lo stesso significato, comune e collettivo, che ha oggi. In tempi a noi meno lontani, la parola bastimento, derivata dal francese batiment = costruzione, assunse il significato comune e collettivo mentre nave indicava un particolare bastimento, adibito al trasporto di merci, caratterizzato da tre alberi verticali (portanti vele quadre) e da un bompresso. 2 Fu chiamato, infatti, nave volante il veicolo ideato nel 1670 dal gesuita Francesco Lana da Brescia; questo veicolo, nelle intenzioni dell'ideatore, doveva essere costituito essenzialmente da quattro sfere di rame praticamente prive di aria e doveva essere in grado di sollevarsi dal suolo e muoversi in aria grazie ad una vela. Nave aerostatica fu detto il veicolo volante sostenuto da un pallone gonfiato con gas leggero. Da decenni si parla e si scrive di navi siderali, di navi spaziali e di navi interplanetarie, con riferimento ai veicoli di creature appartenenti ad altri pianeti del sistema solare o di altri sistemi simili a questo. Quando l'uomo intraprese la sua avventura spaziale che lo portò sulla luna, i veicoli usati furono detti astronavi. 3 Tale mezzo può essere realizzato in legno, acciaio, cemento armato, lega leggera, vetroresina, ecc.; pertanto si hanno navi in legno, in ferro, in cemento armato, in lega leggera, in resina rinforzata con fibre di vetro.

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2 – Parti della nave, terminologia e definizioni. Si definisce scafo 8 l’insieme degli elementi che realizzano la struttura principale esterna (fasciame del fondo, dei fianchi e del ponte principale con i relativi rinforzi) ed interna (paratie trasversali, paratie longitudinali e ponti strutturali con relativi rinforzi) resistenti alle sollecitazioni cui la nave è soggetta a causa dei carichi (sia statici sia dinamici) interni ed esterni ad essa. Il rivestimento esterno è detto fasciame, il quale è adeguatamente sostenuto ed irrigidito da un complesso di rinforzi che costituiscono le ossature. La superficie fuori ossature, detta anche superficie entro fasciame è la superficie

4 La propulsione può avvenire sfruttando l’energia eolica (navi a vela) o meccanica prodotta da motori a combustione interna (motonavi) o da motrici a vapore (piroscafi) o da turbine (turbonavi) o sfruttando energia nucleare (navi nucleari). In relazione all’ubicazione del motore si hanno navi con motore entro-bordo, entro-fuori-bordo e fuori-bordo. Sempre in relazione alla propulsione, ma con riferimento all’organo ultimo dell’apparato propulsivo, si hanno navi con propulsione ad elica, navi con propulsione a ruota, navi con propulsione ad idrogetto. 5 Il governo di una nave comprende la capacità di evoluire, di manovrare, di arrestare il moto e di tenere la rotta. 6 Il servizio può essere di tipo molto diverso. In generale le navi si dividono in navi da carico e navi per servizio speciale. Le navi da carico si dividono in navi passeggeri e per merci. Quelle per passeggeri si dividono in navi traghetto (solo passeggeri, passeggeri + auto, passeggeri + convogli ferroviari), navi da crociera, navi da diporto e navi di linea per passeggeri. Le navi da carico si differenziano per tipo di carico e/o per come il carico è trasportato: alla rinfusa (navi petroliere, bulk-carrier, cementiere, trasporto acqua, trasporto vino, ecc.), in contenitori isolati (navi porta-contenitori), o su chiatte (navi lash) o su veicoli (navi roll on - roll off), in contenitori speciali (navi trasporto gas liquefatti), non confezionato in modo univoco (navi da carico generale), in stive refrigerate (navi frigorifere), in stive refrigerate e ventilate (navi bananiere), per trasporto di automobili nuove (car-carrier), per trasporto animali vivi, ecc. Le navi per servizi speciali si dividono, a seconda delle categorie di servizi, in: navi militari, navi faro, navi draga, navi posatubi, navi posacavi, navi rompighiaccio, navi trivella, navi oceanografiche, navi per la ricerca scientifica, navi scuola, pescherecci (per la pesca a strascico, baleniera, nave fattoria, ecc.) , navi per assistenza a piattaforme, rimorchiatori, spintori, navi ospedale, ecc. 7Lungo una via d’acqua può avere un duplice significato; il primo è con riferimento al tipo di acqua: nave marittima, nave fluviale, nave lacustre; il secondo è con riferimento alla posizione della nave rispetto all’acqua: nave sottomarina, nave di superficie (solca l’acqua), nave planante (scivola sull’acqua), aliscafo, scafo a cuscino d’aria, nave ad effetto superficie (lo scafo è sopra l’acqua). Tutte le navi che solcano l’acqua vengono dette navi convenzionali, quelle che non vengono sostenute - a velocità di crociera - dalla spinta idrostatica, vengono dette navi non convenzionali. Da fermo ed a velocità ridotte tutte le navi non convenzionali si comportano come navi convenzionali nel senso che il loro sostentamento è di tipo idrostatico. 8 Dal greco σkάφος derivato da σκάπτω (scavare) con chiaro riferimento alle primitive imbarcazione realizzate scavando un tronco.

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esterna dello scafo privo del fasciame. La superficie dello scafo fuori fasciame è la superficie esterna del fasciame, cioè quella rivolta verso il mare o verso il cielo. La nave (figura 1) ha una parte immersa detta carena o opera viva ed una parte emersa detta opera morta (o opere morte). L’opera viva (o opere vive) è così detta in quanto è quella che consente alla nave di galleggiare. Quella parte dell’opera morta che si trova al di sopra del ponte principale costituisce le sovrastrutture le quali non concorrono alla robustezza strutturale della trave-nave. La carena è in ogni caso simmetrica, la nave è praticamente simmetrica nella stragrande maggioranza dei casi, non lo è in casi particolari (ad esempio nelle portaerei) e limitatamente alle sovrastrutture. La simmetria è rispetto ad un piano longitudinale che è detto piano diametrale. L’intersezione della carena con il piano diametrale è detta figura di deriva ed il piano diametrale è detto anche piano di deriva. Con riferimento ad un osservatore rivolto nel senso di avanzamento della nave, il piano diametrale divide la nave in due parti, dette dritta o tribordo 9 e sinistra o babordo 10. La parte anteriore della nave è detta prua o prora 11 ed ha forma studiata, per quanto riguarda la parte immersa, principalmente per ridurre la resistenza al moto; la parte posteriore è detta poppa 12 ed ha forma studiata, per quanto riguarda la parte immersa, principalmente per ridurre la scia e per meglio convogliare l’acqua al propulsore; la parte centrale è detta corpo centrale o corpo maestro. La sezione trasversale della nave alla quale corrisponde la massima area della sezione immersa al galleggiamento di progetto è detta sezione maestra 13. I corpi prodieri e poppieri hanno le parti estreme che si protendono verso il mare e sono dette slancio di prua e slancio di poppa.

9 Francesismo di etimo ignoto, usato assai raramente tra i professionisti del mare e di tecnica navale, molto diffuso tra i profani e molto usato in un certo tipo di letteratura pseudomarinaresca. 10 Francesismo, da babord, a sua volta derivato dall’olandese back-boord (= bordo della schiena) o dal norvegese bakbord (in testi del XI e XII secolo); termine diffuso tra i profani da un certo tipo di letteratura pseudomarinaresca. Ignorando l’origine della parola babord taluni avanzano per la stessa etimi tanto fantasiosi quanto errati. 11 A seconda della forma si possono avere prua slanciata o a clipper, prua a rompighiaccio, prua a piombo, prua dritta, prua slanciata con bulbo a goccia, prua con bulbo cilindrico, prua a cutter, prua slanciata ed a gola dritta, ecc. 12 A seconda della forma si possono avere: poppa con volta a ventaglio, poppa a specchio, poppa a baleniera o a cucchiaio, poppa ad incrociatore, poppa a torpediniera, ecc. 13 Non è detto che la sezione maestra coincida con la sezione a metà nave, in tal caso la sezione maestra è, di solito, spostata a poppavia della sezione a metà nave. Di solito la sezione maestra è

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L’involucro esterno laterale della nave, realizzato dal fasciame, costituisce i fianchi; la parte emersa di essi sono dette murate e, in particolare, la murata della zona prodiera è detta mascone mentre quella della zona poppiera è detta giardinetto. Se la parte estrema della poppa è costituita da una superficie piana o quasi, questa è detta specchio di poppa. L’involucro inferiore della nave realizzato dal fasciame costituisce il fondo. Il raccordo tra fondo e fianchi è detto ginocchio.

Il piano di galleggiamento è quello al quale appartiene la superficie libera del mare (o, comunque, dell’ambiente acqueo nel quale la nave si trova)

quella che ha il maggior valore della larghezza in corrispondenza del galleggiamento di progetto.

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ipotizzato perfettamente in quiete. Considerando il piano di galleggiamento solidale alla nave, restano individuate l’opera viva (carena) e quella morta. Il piano di galleggiamento di progetto è il piano di galleggiamento secondo il quale si vuole che la nave venga a trovarsi immersa nella condizione di massimo carico estivo in acqua di mare perfettamente calma. Esso è detto anche piano di galleggiamento di pieno carico normale e viene indicato con D.W.P. (Designed Water Plane). Pertanto esso è quello consentito al massimo carico di progetto (cui corrisponde la portata massima di progetto) in condizioni normali. La linea di galleggiamento, detta anche linea d’acqua, è la curva intersezione della superficie libera dell’acqua con la superficie dello scafo fuori ossatura, qualunque sia lo stato del mare (naturalmente mosso o calmo, oppure con formazione ondosa prodotta dalla stessa o da altre navi in moto); viene indicata con W.L. (water line). La linea di galleggiamento di progetto, detta anche linea di galleggiamento di pieno carico normale o linea d’acqua di pieno carico normale, è la curva intersezione del piano di galleggiamento di progetto con la superficie dello scafo fuori ossatura; viene indicata con D.W.L. (designed water line). La figura di galleggiamento è quella avente per contorno la linea d’acqua. La detta figura ha area indicata con AW ed il suo centro è indicato con F (center of flotation). La superficie di carena è quella che delimita l’opera viva, cioè quella dello scafo che è a contatto con l’acqua; in inglese è indicata con submerged body surface). La superficie bagnata è la somma di quella della carena e di quelle delle appendici di carena (alette di rollio, timone, ringrossi dei bracci portaelica, ecc.); in inglese è indicata con vetted surface). Il volume di carena, indicato con ∇, è quello racchiuso tra la superficie di carena e la figura di galleggiamento. A seconda dei casi si considera il volume di carena fuori ossatura (escluso, quindi, il fasciame), il volume di carena fuori fasciame (compreso, quindi, il fasciame) ed il volume di carena fuori tutto (compreso il fasciame e le appendici di carena) 14. Il centro di carena si indica con B (center of buoyancy) ed è il centro del volume di carena. Il dislocamento è il peso del volume d’acqua che la carena ha spostato, esso di indica con Δ, è misurato in tonnellate ed è dato da Δ=γ∇, dove γ è il peso specifico dell’acqua (in t/mc) in cui la nave galleggia 15. 14 La relazione che stima il volume di carena fuori fasciame ∇FF in funzione di quello fuori ossatura ∇FO è la seguente ∇FF = ∇FO (1+KF), nella quale è KF =0.005÷0.007 per scafi in acciaio e KF =0.055÷0.090 per scafi in legno. 15 Per l’acqua dolce è γ=1.000 t/mc, mentre per l’acqua di mare standard si assume γ=1.025 t/mc.

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FIG. 2

Per convenzione vengono individuate in una nave due perpendicolari, giacenti sul piano diametrale (vedi figura 2). La perpendicolare avanti (indicata da PF, Forward Perpendicular; a volte in Italia indicata anche con PPAV) è la retta normale al piano di galleggiamento di progetto passante per l’intersezione tra la traccia di tale piano sul piano diametrale con la superficie anteriore della nave che in questa zona è detta ruota di prua. La perpendicolare addietro (indicata con PA, After Perpendicular; a volte in Italia indicata anche con PPAD) è la retta normale al piano di galleggiamento di progetto passante per l’asse di rotazione del timone, se questo è di tipo sospeso; o passante per la faccia posteriore del dritto di poppa che delimita posteriormente la gabbia dell’elica. Si definisce ancora perpendicolare al mezzo (indicata con PM, Midship

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Perpendicular) quella che è parallela alle perpendicolari già dette, giace sul piano diametrale e divide in due parti uguali la distanza tra le due perpendicolari estreme. Si definisce piede della perpendicolare al mezzo 16 il punto intersezione di tale perpendicolare con il canto superiore (quello rivolto verso l’interno della nave) del fasciame del fondo piatto, se la nave è a fondo piatto; con il canto superiore della lamiera di chiglia, se la nave è con lamiera di chiglia sovrapposta ai corsi contigui di lamiere del fondo; o con il canto superiore della chiglia massiccia, se la nave è dotata di tale tipo di chiglia (essenzialmente le navi in legno). Il piede della perpendicolare al mezzo viene indicato con K (vedi figura 3).

Si definisce linea di base [indicata con B.L. (vedi figura 3) la retta parallela al galleggiamento di progetto, giacente nel piano diametrale, passante per il piede della perpendicolare al mezzo. Si definisce linea di costruzione [viene indicata con M.K.L. (Moulded Keel Line) la retta intersezione tra il piano diametrale e la faccia superiore della lamiera di chiglia (se la nave non è a differenza di immersione la linea di costruzione è orizzontale). Si definisce linea di sottochiglia [viene indicata con O.K.L. (Outer Keel Line) la retta intersezione tra il piano diametrale e la faccia inferiore della lamiera di chiglia; le linee di costruzione e di sottochiglia sono, quindi, parallele e la loro distanza è pari allo spessore della lamiera di chiglia misurato a metà della lunghezza della nave.

16 Il punto K, piede della perpendicolare al mezzo, viene assunto di solito come origine della terna cartesiana alla quale la nave viene riferita, come verrà specificato nel prossimo capitolo.

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Lamiere saldate del fondo piatto

Lamiere chiodate del fondo piatto

Chiglia massiccia con lamiere saldate

• • PF=perpendicolare avanti, • • PA=perpendicolare addietro, • • PM=perpendicolare al mezzo, • • LPP=lunghezza tra le perpendicolari, • • K=piede della perpendicolare al mezzo e

traccia dela linea di costruzione, • • O=traccia della linea del sottochiglia, • • DWL=linea di galleggiamento di progetto.

FIG. 3 3 – Dimensioni principali di una nave Essendo la nave un corpo tridimensionale vengono definite alcune grandezze lineari nel senso della lunghezza, della larghezza e dell’altezza. Poiché la parte più importante di una nave - ai fini della galleggiabilità, della resistenza al moto, ecc. - è la carena, alcune di tali grandezze si riferiscono ad essa (vedi figure 4 e 5). Le dimensioni principali di una nave sono le seguenti: • lunghezza fuori tutto della nave è la massima lunghezza di ingombro della

nave; non ha un simbolo internazionale, ma comunemente viene indicata con Lmax;

• lunghezza fuori tutto (dello scafo) è la massima lunghezza di ingombro dello scafo e, pertanto, non comprende eventuali parti non strutturali sporgenti come pulpiti, pedana poppiera, ecc.; il suo simbolo internazionale 17 è LOA;

17 La simbologia internazionale alla quale qui e nel prosieguo si fa riferimento è quella formulata dalla I.T.T.C. (International Towing Tank Conference) che impegna quanti operano nel campo dell’idrodinamica navale sperimentale (gli impianti sperimentali principali sono costituiti dalle vasche navali).

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• lunghezza al galleggiamento di progetto è la lunghezza della figura di galleggiamento di pieno carico normale e che individua, quindi, la lunghezza massima della carena, senza bulbo, con la quale la nave può galleggiare in condizioni normali (senza falle, senza sbandamenti, senza sovraccarichi accidentali, ecc.); il suo simbolo internazionale è LWL

• lunghezza tra le perpendicolari è la distanza tra la perpendicolare avanti e quella addietro; è una lunghezza convenzionale che caratterizza la nave; essa non tiene conto degli slanci di prua e di poppa e per questo viene utilizzata nei problemi di resistenza al moto e di robustezza strutturale; il suo simbolo internazionale è LPP anche se, molto spesso, viene ancora usato il simbolo LBP e, in Italia il simbolo Lft;

FIG. 4 • lunghezza della carena è la lunghezza massima della carena, viene indicata

solo nel caso di navi con bulbo; in assenza di bulbo la lunghezza della carena coincide con la lunghezza al galleggiamento; il suo simbolo internazionale è LOS;

• larghezza massima è la larghezza massima di ingombro della nave; non esiste un simbolo internazionale, ma comunemente viene indicata con Bmax;

• larghezza al galleggiamento è la larghezza massima, fuori ossatura, della figura di galleggiamento di progetto; il suo simbolo internazionale è BX;

• larghezza a metà nave è la larghezza, fuori ossatura, della figura di galleggiamento di progetto alla sezione a metà della lunghezza tra le perpendicolari; il suo simbolo internazionale è BM;

• larghezza alla sezione maestra è la larghezza, fuori ossatura, della figura di galleggiamento di progetto in corrispondenza della sezione maestra (sezione della carena di area massima); essa, di solito, coincide BX; a volte viene indicata con il simbolo BWL (non internazionale);

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• altezza di costruzione è la distanza verticale, misurata a metà lunghezza LPP , tra la linea di costruzione e l’intersezione dell’orlo del ponte a murata (faccia inferiore della lamiera del ponte); il suo simbolo internazionale è D;

• immersione avanti è la distanza tra il piano di galleggiamento e la linea di sottochiglia misurata sulla perpendicolare avanti (se non specificato è relativa alla condizione di galleggiamento di progetto); il suo simbolo internazionale è TF;

• immersione addietro è la distanza tra il piano di galleggiamento e la linea di sottochiglia misurata sulla perpendicolare addietro (se non specificato è relativa alla condizione di galleggiamento di progetto); il suo simbolo internazionale è TA;

FIG. 5

• immersione al mezzo è la distanza tra il piano di galleggiamento e la linea di

sottochiglia misurata sulla perpendicolare al mezzo (se non specificato è relativa alla condizione di galleggiamento di progetto); il suo simbolo internazionale è TM;

• immersione è la distanza tra il piano di galleggiamento e la linea di sottochiglia in una sezione generica; il suo simbolo internazionale è T;

• pescagione è detta la immersione massima che tiene conto anche delle appendici di carena che possono sporgere dalla linea del sottochiglia (eliche con alberi fortemente inclinati, cuffia ecoscandaglio, ecc.); la sua conoscenza è importante per il passaggio su bassi fondali; per carene con differenza di immersione e non aventi corpi sporgenti la pescagione coincide con l’immersione addietro; per carene senza differenza di immersione e non aventi corpi sporgenti la pescagione coincide con l’immersione al mezzo; non esiste un simbolo internazionale per la pescagione che viene indicata in Italia con il simbolo p.

Conoscendo tutte o solo alcune delle grandezze lineari ora elencate e definite è possibile avere un’idea della grandezza della nave, ma non è certamente definita la geometria della nave o della carena. Alcune grandezze sono indicative dello scafo, altre della carena, alcune sono utili nei calcoli di robustezza della trave-nave, altre nei calcoli di resistenza al moto, ecc., altre

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ancora nell’esercizio della nave (lunghezza di banchina impegnata nell’ormeggio, passaggio in canali, immissione in bacino, ecc.). 4 - Rapporti caratteristici della carena I rapporti adimensionali (tra lunghezze, aree o volumi) di alcune grandezze relative alla nave, o più spesso alla carena, assumono valori poco diversi per navi appartenenti alla stessa tipologia e di grandezza non troppo diversa. I valori di tali rapporti influenzano le prestazioni di una nave sia in relazione alla capacità del servizio cui la nave è destinata (capacità di stiva, superficie dei ponti, ecc.) sia in relazione al suo comportamento in mare (resistenza al moto, stabilità, manovrabilità, comportamento in mare mosso, ecc.). I rapporti adimensionali tra lunghezze sono i seguenti: LB

WL

X

rapporto tra la lunghezza al galleggiamento di progetto e la larghezza massima fuori ossatura al galleggiamento di progetto; questo rapporto rappresenta, quindi, il rapporto di figura, lo allungamento della figura di galleggiamento. Le navi con velocità relativa [ V LWL/ ] più elevata hanno allungamento maggiore;

LB

PP

M

rapporto tra la lunghezza tra le perpendicolari e larghezza fuori ossatura della figura di galleggiamento di progetto, alla sezione a metà della lunghezza tra le perpendicolari; questo rapporto rappresenta, quindi, il rapporto di figura, lo allungamento della figura di galleggiamento privata delle parti estreme di prua e di poppa;

BT

X

M

rapporto tra la larghezza massima fuori ossatura al galleggiamento di progetto e l’immersione corrispondente, misurata sulla perpendicolare al mezzo; le navi con più alti valori di questo rapporto hanno, in generale, una maggiore stabilità;

BT

M

M

rapporto tra la larghezza della figura di galleggiamento fuori ossatura nella sezione a metà della lunghezza tra le perpendicolari e l’immersione corrispondente, misurata sulla perpendicolare al mezzo;

DTM rapporto tra l’immersione di progetto e l’altezza di costruzione;

DBM rapporto tra la larghezza massima fuori ossatura al galleggiamento di progetto e

l’altezza di costruzione.

DLPP rapporto tra la lunghezza tra le perpendicolari e l’altezza di costruzione.

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Di solito LWL/BX≈LPP/BM, BX/TM≈BM/TM e inoltre, per navi non piccole, LWL≈LPP e BX≈BM per cui spesso si semplifica e tali rapporti vengono indicati con L/B, B/T, B/D, L/D, T/D. Nelle tabella da 1 a 8 si riportano i valori dei rapporti adimensionali tra lunghezze per alcune tipologie di navi, nonché i valori

di Lg

VFn = (detto numero di Froude), dove:

V velocità di esercizio della nave in m/s, g accelerazione di gravità in m/s2, L lunghezza al galleggiamento di progetto in m,

Nella prima colonna delle tabelle compare la grandezza che meglio caratterizza il servizio (trasporto) che la nave compie (portata lorda QL, numero di trailers N, volume netto di stive refrigerate, numero di contenitori da 20 piedi). Nella tabella 9 si riportano, per alcune navi, i valori delle dimensioni principali ed i loro rapporti.

Tabella 1 - Rapporti adimensionali tra lunghezze per bulk carrier QL/1000 L/B B/D B/T L/D T/D Fn

< 50 5.6÷6.8 1.7÷1.9 2.3÷2.8 10.8÷12.5 0.70÷0.76 0.17÷0.2150 ÷ 100 5.7÷6.7 1.7÷1.9 2.3÷2.7 10.7÷12.0 0.71÷0.75 0.15÷0.17

100 ÷ 150 5.8÷6.4 1.7÷1.9 2.4÷2.6 10.5÷11.9 0.72÷0.75 0.14÷0.15> 150 5.8÷6.2 1.8÷1.9 2.4÷2.6 10.5÷11.6 0.72÷0.74 0.13÷0.14

Tabella 2 - Rapporti adimensionali tra lunghezze per navi cisterne QL/1000 L/B B/D B/T L/D T/D Fn 45 ÷ 100 5.5÷6.0 1.80÷2.1 2.6÷3.3 9.5÷12.5 0.73÷0.74 0.150÷0.170100 ÷200 5.4÷6.0 1.85÷2.0 2.6÷3.0 10.0÷11.6 0.72÷0.73 0.145÷0.155

> 200 5.4÷6.8 1.80÷1.9 2.6÷2.7 10.0÷11.0 0.71÷0.72 0.133÷0.145

Tabella 3 - Rapporti adimensionali tra lunghezze per navi da carico generale e polivalenti

QL/1000 L/B B/D B/T L/D T/D Fn < 5 5.25÷6.50 1.80÷2.10 2.3÷3.0 10.5÷13.0 0.68÷0.76 0.21÷0.26

5 ÷ 15 5.55÷6.55 1.75÷2.05 2.3÷2.9 10.5÷12.5 0.69÷0.76 0.21÷0.2515 ÷ 25 5.75÷6.60 1.70÷1.95 2.3÷2.8 10.5÷12.5 0.70÷0.75 0.21÷0.23

> 25 6.00÷6.75 1.70÷1.95 2.3÷2.6 11.0÷12.5 0.71÷0.75 0.21÷0.22

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Tabella 4 - Rapporti adimensionali tra lunghezze per navi ro-ro

QL/1000 L/B B/D B/T L/D T/D Fn < 10 5.1÷6.5 1.2÷1.7 2.8÷4.0 8.0÷11.0 0.35÷0.47 0.21÷0.27

10 ÷ 20 5.6÷7.0 1.3÷1.7 3.0÷3.8 8.5÷11.5 0.37÷0.50 0.22÷0.27> 20 6.1÷6.5 1.3÷1.7 3.0÷3.8 9.0÷11.5 0.40÷0.50 0.21÷0.25

Tabella 5 - Rapporti adimensionali tra lunghezze per navi ro-ro N° TRAILERS L/B B/T L/D* B/D* Fn

< 500 5.1÷6.4 3.0÷4.0 10.0÷11.5 1.3÷1.7 0.19÷0.24500 ÷ 1000 5.7÷7.3 3.3÷3.8 9.5÷12.5 1.3÷2.0 0.22÷0.281001 ÷ 2000 6.0÷6.7 2.8÷3.5 8.5÷12.0 1.2÷1.7 0.23÷0.28

> 2000 6.2÷7.5 3.0÷4.2 9.0÷11.0 1.3÷1.8 0.21÷0.25

Tabella 6 - Rapporti adimensionali tra lunghezze per navi frigorifere V(ft3)/100

0 L/B B/D B/T L/D T/D Fn

< 200 5.5÷6.0 1.65÷1.90 2.20÷2.40 9.5÷12.0 0.72÷0.47 0.29÷0.30200 ÷ 400 5.7÷6.1 1.70÷1.85 2.25÷2.45 9.5÷12.0 0.71÷0.50 0.29÷0.30400÷ 600 5.8÷6.3 1.60÷1.80 2.35÷2.55 9.5÷12.0 0.69÷0.72 0.29÷0.30

> 600 6.0÷6.5 1.55÷1.70 2.45÷2.65 9.5÷12.0 0.68÷0.70 0.29÷0.30 Tabella 7 - Rapporti adimensionali tra lunghezze per navi portacontenitori

(Panama) N° TEU L/B B/D B/T L/D T/D Fn < 1000 5.2÷6.5 1.7÷2.2 2.4÷3.2 10.5÷13.0 0.63÷0.79 0.23÷0.26

1000 ÷ 1500 5.7÷7.5 1.6÷1.9 2.4÷3.1 10.5÷12.7 0.57÷0.70 0.23÷0.261500 ÷ 2000 6.5÷8.5 1.5÷1.7 2.4÷2.9 11.0÷13.5 0.55÷0.65 0.23÷0.25

Tabella 8 - Rapporti adimensionali tra lunghezze per navi portacontenitori

(no Panama) N° TEU L/B B/D B/T L/D T/D Fn

1500 ÷ 3000 6.4÷7.3 1.6÷1.75 2.8÷3.5 10.5÷12.2 0.5÷0.6 0.22÷0.25> 3000 6.7÷7.5 1.6÷1.75 2.7÷3.3 11.2÷12.5 0.5÷0.6÷ 0.21÷0.24

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Tabella 9 – Dimensioni principali e rapporti tra lunghezze di alcune navi NOME SERVIZIO LPP BM TM L/B B/T

Circe betta 41.17 9.10 3.00 4.52 3.03 Daniela I betta 58.15 9.50 1.63 6.12 5.83 Maria betta 47.02 8.00 2.55 5.88 3.14 Athesis bulk carrier 312.00 54.20 20.50 5.76 2.64 Bestore Due bulk carrier 216.00 32.20 13.20 6.71 2.44 Fenix bulk carrier 100.70 16.40 7.55 6.14 2.17 Bulk Genova bulk carrier 250.00 43.00 17.22 5.81 2.50 Cleopatra carico generale 77.57 13.60 5.40 5.70 2.56 Conte di Savoia carico generale 50.00 8.00 2.14 6.25 3.74 Delfino Blu carico generale 44.13 7.10 2.45 6.22 2.90 Pan Viet I carico refrigerato 60.49 12.00 4.37 5.04 2.75 Heracles Glory cementiera 97.15 15.80 6.78 6.15 2.33 Cement One cementiera 55.60 9.20 3.64 6.04 2.53 Mar Piccolo cementiera 105.15 16.30 6.89 6.45 2.37 Regal Princess crociera 204.00 32.25 8.10 6.33 3.98 Costa Allegra crociera 170.64 25.75 8.21 6.63 3.14 Costa Classica crociera 182.00 30.80 7.62 5.91 4.04 Costa Marina crociera 157.20 25.75 8.00 6.10 3.22 Costa Riviera crociera 188.70 28.60 8.65 6.60 3.31 Costa Romantica crociera 182.00 30.80 7.62 5.91 4.04 ABC diporto 24.30 7.34 2.62 3.31 2.80 Antares diporto 31.65 8.32 2.00 3.80 4.16 Gino Cucco draga 44.00 11.80 3.44 3.74 3.43 Giuseppe Di Vittorio draga 50.09 9.80 3.81 5.11 2.57 Capo Argento gasiera 91.73 14.00 6.22 5.95 3.43 Capo Cervo gasiera 93.20 12.75 5.51 7.31 2.31 Coral Star gasiera 70.40 12.70 6.16 5.54 2.06 Andrea Doria militare 144.00 17.07 4.77 8.44 3.58 Vittorio Veneto militare 170.06 19.23 5.72 8.84 3.36 Garibaldi militare 162.80 23.51 6.30 7.04 3.73 Impavido militare 126.60 13.54 4.48 9.37 3.02 Ardito militare 131.66 14,57 4.67 9.07 3.12 Alpino militare 106.40 13.04 3.78 8.18 3.45 Lupo militare 106.00 11.94 3.75 8.91 3.19 Maestrale militare 114.06 12.80 4.06 8.96 3.15 El Toro nave stalla 65.80 10.80 3.67 6.09 2.94 Farid F. nave stalla 140.62 18.04 7.10 7.79 2.54 Albamar peschereccio 18.36 6.30 3.29 2.91 1.91 Antares I peschereccio 32.50 8.80 3.24 3.69 2.72 Gabriella C. peschereccio 63.13 11.50 4.28 5.49 2.69 Guglielmo G. pontone sollevam. 43.30 14.00 3.05 3.09 4.59 S. Maria pontone sollevam. 53.35 11.98 2.57 4.45 4.66

73

Blue Dream portacontenitori 75.00 13.50 2.37 5.56 5.70 Calafuria portacontenitori 164.00 27.00 9.87 6.07 2.74 Nuova Trieste portacontenitori 219.68 32.25 11.52 6.81 2.80 Giulio Verne posacavi 118.58 30.48 5.36 3.89 5.69 Capo Miseno prodotti chimici 85.01 14.00 5.45 6.06 2.57 Carezza prodotti chimici 80.31 12.80 5.86 6.27 2.35 Caroline Wonsild prodotti chimici 80.90 14.00 5.21 5.78 2.69 Chemical Exporter prodotti chimici 104.00 16.50 7.16 6.30 2.30 Italica ricerca 119.00 17.30 6.91 6.88 2.50 Mare Oceano ricerca 75.00 13.25 4.17 5.66 3.18 A. H. Portofino rimorchiatore 59.40 14.50 4.99 4.10 2.91 Algerina Neri rimorchiatore 27.00 9.50 4.67 2.84 2.03 Beppe rimorchiatore 26.03 9.50 3.90 2.74 2.44 Antonello da Messina roll on - roll off 64.30 14.00 3.60 4.59 3.89 Archimede roll on - roll off 85.90 17.00 3.83 5.05 4.44 Baleno roll on - roll off 23.97 9.00 1.16 2.66 7.75 Capo Carbonara roll on - roll off 135.00 22.70 6.62 5.95 3.43 Egitto Espress roll on - roll off 110.00 18.50 5.22 5.95 3.54 Giorgio Cini nave scuola 46.51 10.00 2.92 4.65 3.42 Marinaretto nave scuola 18.00 5.20 1.84 3.46 2.83 I rapporti adimensionali tra superfici relativi alla carena sono anche detti coefficienti di finezza di carena e sono i seguenti:

♦ coefficiente di finezza della sezione maestra, ♦ coefficiente di finezza della figura di galleggiamento, ♦ coefficiente di finezza del piano di deriva.

Il coefficiente di finezza della sezione maestra, figura 6, è indicato dal simbolo CM ed è definito dal rapporto:

CA

B TMM

M M

=

nella quale AM è l’area della sezione maestra immersa, BM è larghezza fuori ossatura della figura di galleggiamento di progetto alla sezione a metà della lunghezza tra le perpendicolari, mentre TM è la distanza tra il piano di galleggiamento e la linea di sottochiglia misurata sulla perpendicolare al mezzo. Il coefficiente di finezza della sezione maestra può assumere, a seconda del tipo di nave, valori molto diversi. Se si tende a rendere massima la capacità delle stive il CM assumerà valori elevati (è il caso delle navi che trasportano carichi alla rinfusa, quali cisterna e bulk carrier; la figura 6a ne è un esempio), se è prioritaria la resistenza idrodinamica CM assumerà valori molto bassi (è il caso delle imbarcazioni a vela; la figura 6b ne è un esempio).

74

a b

FIG. 6 Il coefficiente di finezza della figura di galleggiamento, figura 7, è indicato dal simbolo CW ed è definito dal rapporto:

CA

L BWW

WL X

=

nella quale AW è l’area della figura di galleggiamento di progetto, LWL è la lunghezza al galleggiamento di progetto e BX è la larghezza al galleggiamento di progetto. Navi con velocità relative (V/√LWL) elevate (ad esempio navi militari) hanno valori di CW non grandi.

FIG. 7

Il coefficiente di finezza del piano di deriva, figura 8, è indicato dal simbolo CL ed è definito dal rapporto:

CA

L TLL

WL M

=

nella quale AL è l’area della figura del piano di deriva relativo al galleggiamento di progetto, LWL è la lunghezza al galleggiamento di progetto e TM è l’immersione di progetto (distanza tra il piano di galleggiamento e la linea di sottochiglia misurata sulla perpendicolare al mezzo).

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FIG. 8

I rapporti adimensionali tra volumi relativi alla carena sono anche detti coefficienti di finezza di carena e sono i seguenti:

♦ coefficiente di finezza totale di carena, ♦ coefficiente di finezza prismatico longitudinale di carena, ♦ coefficiente di finezza prismatico verticale di carena, ♦ coefficiente di finezza prismatico trasversale di carena.

Il coefficiente di finezza totale di carena, figura 9, è indicato dal simbolo CB ed è definito dal rapporto:

CL B TB

WL X M

=∇

nella quale ∇ è il volume di carena relativo al galleggiamento di progetto, LWL è la lunghezza al galleggiamento di progetto, BX è la larghezza al galleggiamento di progetto e TM è l’immersione di progetto. Il coefficiente di finezza totale di carena è molto importante; può variare in un campo assai vasto [da 0.30 (carene molto veloci) ad 1.00 (pontoni)]. I valori consueti di CB per diverse tipologie di navi sono i seguenti:

petroliere CB =0.80÷0.88, cisterne per prodotti del petrolio CB =0.75÷0.80, bulk carrier CB =0.68÷0.85, da carico generale CB =0.55÷0.80, ro-ro CB =0.50÷0.70, rimorchiatori CB =0.50÷0.60, pescherecci CB =0.45÷0.60.

Una relazione che lega il coefficiente di finezza totale di carena al numero di Froude (Fn=V/ WLLg ) è la seguente:

3nB F46.6Fn39.1Fn27.84.22C +−+−=

76

FIG. 9

Il coefficiente di finezza prismatico longitudinale di carena, figura 10, è indicato dal simbolo CP ed è definito dal rapporto:

CA LP

M WL

=∇

nella quale ∇ è il volume di carena relativo al galleggiamento di progetto, AM è l’area della sezione maestra immersa e LWL è la lunghezza al galleggiamento di progetto. In pratica il coefficiente di finezza prismatico di carena esprime il rapporto tra il volume di carena ed il volume del prisma ottenuto traslando per tutta la lunghezza al galleggiamento la sezione maestra immersa di area AM.

FIG. 10

Il coefficiente di finezza prismatico verticale di carena, figura 11, è indicato dal simbolo CPV ed è definito dal rapporto:

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CA TPV

W M

=∇

nella quale ∇ è il volume di carena relativo al galleggiamento di progetto, AW è l’area della figura di galleggiamento di progetto e TM è l’immersione di progetto. In pratica il coefficiente di finezza prismatico verticale di carena esprime il rapporto tra il volume di carena ed il volume del prisma ottenuto traslando per tutta l’immersione TM la figura di galleggiamento di area AW.

FIG. 11

Il coefficiente di finezza prismatico trasversale di carena figura 12, è indicato dal simbolo CPT ed è definito dal rapporto:

CA BPT

L X

=∇

nella quale ∇ è il volume di carena relativo al galleggiamento di progetto, AL è l’area della figura di deriva e BX è la larghezza al galleggiamento di progetto. In pratica il coefficiente di finezza prismatico trasversale di carena esprime il rapporto tra il volume di carena ed il volume del prisma ottenuto traslando per tutta la larghezza BX la figura di deriva di area AL. Questo coefficiente è raramente usato.

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FIG. 12

Dalle definizioni date risultano le seguenti relazioni (per brevità si omettono i pedici):

CL B T A L

AB T

C CBM

MP M=

∇=

∇=

CL B T A T

AL B

C CBW

WPV W=

∇=

∇=

CL BT A B

AL T

C CBL

LPT L=

∇=

∇=

per cui risulta anche:

CCCP

B

M

= CCCPV

B

W

= CCCPT

B

L

=

CCCM

B

P

= CCCW

B

PV

= CCCL

B

PT

=

Il coefficiente di finezza prismatico longitudinale CP (sarebbe più giusto indicarlo con CPL) - che dei tre coefficienti prismatici è il più usato - indica la distribuzione dei volumi lungo l’asse X. La distribuzione longitudinale del volume di carena viene di solito evidenziata da un diagramma detto diagramma delle aree delle sezioni immerse che ha per ascisse l’asse X e per ordinate i valori locali delle aree delle sezioni trasversali immerse. Se due navi hanno uguale lunghezza al galleggiamento ed uguale volume di carena, indicando con il pedice 1 gli elementi relativi alla prima nave e con il pedice 2 quelli relativi alla seconda nave, si può scrivere:

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CA L

kAP

M WL M1

1 1

=∇

=

CA L

kAP

M WL M2

2 2

=∇

=

essendo kLWL

=∇

Si ricava, quindi, la relazione

CAA

CPM

MP1

2

12=

FIG. 13

Pertanto, a AM2/AM1<1 corrisponde CP1<CP2 quindi, in tal caso, la carena 1, con valore più piccolo del coefficiente prismatico, presenta un’area immersa della sezione maestra maggiore di quella della carena 2; il che vuol dire che la carena 1 ha una maggiore concentrazione di volume nel corpo centrale mentre la carena 2 ha una distribuzione meno disuniforme da prua a poppa, come la figura 13 chiarisce (in questa KB e KC rappresentano, rispettivamente, le aree immerse della sezione maestra della carena 1 e della carena 2). Caratterizzano pure la carena (anche ai fini delle prestazioni idrodinamiche) e sono detti costanti di forma, i seguenti rapporti adimensionali tra le dimensioni principali (L, B e T) ed il volume ∇ della carena (tutti relativi al galleggiamento di progetto):

M L=

∇13

B B=

∇13

T T=

∇13

la prima costante di forma (leggi M cerchiata) è detta lunghezza relativa al volume,

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la seconda (leggi B cerchiata) è detta larghezza relativa al volume, la terza (leggi T cerchiata) è detta immersione relativa al volume. Tali costanti di forma assumono valori abbastanza prossimi per navi con le medesime caratteristiche tipologiche e di velocità. Il prospetto seguente fornisce i valori consueti di tali costanti per alcune categorie di navi (ovviamente i campi risulterebbero più ristretti ove la suddivisione fosse più specifica):

TIPO M B T crociera 5.7÷7.2 0.90÷1.08 0.27÷0.35 carico generale 5.3÷5.8 0.73÷0.85 0.29÷0.35 bulk carrier 4.0÷6.0 0.72÷0.90 0.30÷0.36 roll on - roll off 5.3÷7.1 0.97÷1.18 0.26÷0.34 petroliera 5.0÷6.1 0.74÷0.90 0.28÷0.36 militari 7.0÷8.4 0.80÷1.10 0.26÷0.30

La costante di forma più usata è la M cerchiata, mentre raramente vengono usate le altre due costanti. A volte, poco opportunamente, vengono usati per caratterizzare la carena dei parametri non adimensionali e che, quindi, necessitano dell’indicazione delle unità di misura delle grandezze adottate. Tra questi il più frequentemente usato nella letteratura tecnica è il così detto dislocamento relativo espresso dalla relazione:

Δ/(L/100)3

nella quale Δ (dislocamento di progetto) è in tonnellate inglesi ed L (lunghezza al galleggiamento di progetto) è in piedi.

5 – Definizioni relative al ponte con superficie non piana. Insellatura e bolzonatura.

Molte navi hanno il ponte di coperta (di solito è quello più alto e coincide con quello esposto alle intemperie) non piano. Nella figura 14 è riportata una sezione trasversale, in corrispondenza di una ossatura, di uno scafo in legno, con l’indicazione dei diversi elementi strutturali. La situazione è diversa, ma analoga, negli scafi in acciaio. Nella figura 15 è riportato il nodo (incastro) tra un baglio ed una costola in uno scafo in acciaio.

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FIG. 14

FIG: 15

Il baglio è un elemento strutturale che assieme ad altri [costole (ai fianchi), paramezzale (al fondo), ecc.] costituisce una ossatura (telaio). Le ossature e, quindi i bagli, sono disposte ciascuna in un piano trasversale dello scafo ed in successione ordinata secondo l’asse longitudinale della nave; la distanza tra le ossature è detta anche distanza tra le ordinate. I bagli si estendono da una murata all’altra per collegare le strutture di un fianco con quelle del fianco opposto, per sostenere il fasciame del ponte, ecc. I bagli sono interrotti solo in corrispondenza di boccaporti e di altre aperture dei ponti; in tale caso le due parti di baglio sono dette mezzobaglio. Si definisce orlo del ponte a murata, o anche orlo a murata, la linea intersezione della superficie del ponte entro fasciame con la superficie della murata entro fasciame. Poiché il corso di fasciame a murata è detto trincarino e quello più alto della murata è detto cinta, l’orlo del ponte a murata è la linea intersezione tra le superfici, interne alla nave, del trincarico e della cinta, come la figura 16 chiarisce (il punto M è la traccia dell’orlo a murata sul piano della sezione considerata). Si definisce linea retta del baglio la retta orizzontale che

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congiunge due punti omologhi (giacenti sulla stessa sezione trasversale della nave) dell’orlo del ponte a murata. Le linee rette del baglio sono infinite (bagli ipotetici) e tra queste vi sono anche quelle dei bagli reali.

FIG. 16

L’insellatura è la curvatura in senso longitudinale e con la concavità verso l’alto. Un ponte con tale curvatura si dice insellato. L’insellatura del ponte fa sì che, ove mai si imbarchi acqua sul ponte (la causa più frequente è un eccessivo beccheggio), l’acqua defluisca rapidamente verso la parte centrale (in senso longitudinale) del ponte. La bolzonatura è la curvatura in senso trasversale e con la concavità verso il basso. Un ponte con tale curvatura si dice imbolzonato. La bolzonatura del ponte fa sì che, ove mai si imbarchi acqua sul ponte, essa defluisca rapidamente fuori bordo. Le navi con ponte piano – cioè senza insellatura e bolzonatura devono avere un bordo libero maggiore proprio per sopperire la molto ridotta capacità di far defluire l’acqua che eventualmente può essere imbarcata sul ponte (a causa dei moti di beccheggio, rollio e sussulto, conseguenti a stati del mare severi. Nelle navi non piccole, si preferisce realizzare il ponte piano in quanto si riducono i tempi ed i costi di costruzione (i bagli non sono incurvati ed il fasciame del ponte non ha doppia curvatura) e si ha una migliore agibilità ad operare sul ponte. Per le navi piccole (ad esempio i pescherecci) si preferisce avere il ponte insellato ed imbolzonato, in quanto l’aumento dell’altezza di costruzione sarebbe tale da annullare le dette riduzioni di tempi e costi di costruzione, rendendo meno agevole l’attività che la nave deve svolgere (nel caso dei pescherecci: calo, e salpamento della rete). Si definisce linea al centro la linea interezione del piano diametrale della nave con la superficie entro fasciame del ponte. La linea di insellatura, detta anche cavallino, è la curva ottenuta proiettando perpendicolarmente sul piano diametrale l’orlo a murata. La linea di

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insellatura presenta la concavità verso l’alto ed è costituita da due rami di parabola aventi vertice comune sulla perpendicolare al mezzo. Le ordinate della linea di insellatura regolamentare 18 rispetto alla retta orizzontale, dette quote dell’insellatura, hanno i valori, in millimetri, riportati in tabella, come mostrato in figura 17.

Ascissa Quota z sulla PPAD Z1=25 (10+LPP/3)

a 1/6LPP dalla PPAD Z2=11.10 (10+LPP/3) a 1/3LPP dalla PPAD Z3=2.80 (10+LPP/3)

sulla al mezzo Z4=0 a 1/3LPP dalla PPAV Z5=5.60 (10+LPP/3) a 1/6LPP dalla PPAV Z6=22.20 (10+LPP/3)

sulla PPAV Z7=50 (10+LPP/3)

FIG. 17 La curva del baglio o curva del bolzone è la curva intersezione tra un piano trasversale verticale e la superficie del ponte entro fasciame. Tale curva, se regolamentare, ha forma parabolica. La freccia del bolzone (cioè della parabola) – segmento intercettato sulla traccia del piano diametrale dalla curva del baglio e dalla retta del baglio- deve essere uguale ad 1/50 della larghezza massima B fuori ossatura del ponte nella sezione trasversale considerata. Per tracciare la curva del baglio si può procedere per inviluppo delle tangenti o per quarto di circonferenza. La costruzione per inviluppo di tangenti è riportata in figura 18. La larghezza locale B (segmento MN) viene divisa in due parti uguali; si riportano i segmenti OC ed OF (sono sulla traccia del piano diametrale) pari alla freccia del bolzone ed al suo doppio; si dividono i segmenti NE ed ME nello stesso numero di parti uguali numerando i punti di divisione in ordine inverso; si congiungono i

18 Tali norme sono fissate dalla Convenzione Internazionale sulle Linee di Carico, detta anche Convenzione sul Bordo Libero.

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punti aventi lo stesso numero; la curva del baglio è quella che ha per tangenti i segmenti tracciati.

FIG. 18

La costruzione per quarto di circonferenza è riportata in figura 19. La semilarghezza locale B/2 (segmento MO) viene divisa in parti uguali; con centro in O si traccia il quarto di circonferenza di raggio pari alla freccia del bolzone; si dividono l’arco di circonferenza CQ ed il raggio OQ nello stesso numero di parti assunto per il segmento MO; si tracciano i segmenti ab, ed, ef …, detti segmenti vengono riportati verticalmente rispettivamente a partire dai punti 1, 2, 3 ….; la curva che congiunge i punti M, a, c, e …C è quella di metà bolzone.

FIG. 19

In ogni sezione verticale trasversale la curva del bolzone è la stessa anche se ha estensione diversa, per cui tutte le dette curve sono sovrapponibili; la figura 20 mostra la curva del bolzone per la sezione maestra di una nave (curva MCN) e quella (curva M’CN’) di una generica sezione trasversale la cui larghezza massima è M’N’.

FIG. 20

La figura 21 mostra è ad ulteriore chiarimento di quanto detto per l’insellatura e l’imbolzonatura di un ponte. Come può notarsi, la superficie del

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ponte insellato ed imbolzonato è quella prodotta dalla curva del bolzone che trasla longitudinalmente lungo la proiezione sul piano diametrale dell’orlo a murata del ponte insellato.

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FIG. 21