Barche a carena planante


Tutti conosciamo i limiti delle carene dislocanti a superare certe velocità, perciò per avere delle velocità relative elevate, è necessario usare le carene plananti. Il continuo miglioramento delle caratteristiche dei motori, l'intensificarsi delle esperienze, degli studi e dei rapidi progressi, non si può dire che abbiano risolto tutti i problemi inerenti agli scafi plananti, ma certamente hanno consentito di trovare migliori soluzioni per unità non solo di piccolo dislocamento, ma anche per il grande, che fino a poco tempo fa era una speranza. Infatti, oggi scafi parzialmente plananti di grandi dimensioni sono utilizzati per il trasporto veloce in mare. Uno scafo planante è uno scafo che, in moto, trova il suo principale sostegno nella reazione dinamica dell'acqua.

 

Essenzialmente, esso scivola o sfiora la superficie del mare e ciò lo distingue da un normale scafo, che, viceversa, galleggia solamente e si apre la rotta nell'acqua (Figura n° 5). L'azione di una superficie planante è simile a quella di un cuneo forzato al di sotto di un peso allo scopo di alzarlo. Una superficie planante inclina il suo piano forzando l'acqua in basso, e questa forza crea un campo di pressione che fa aumentare il livello dell'acqua ai lati della superficie stessa. Quindi è la spinta dinamica che ad alta velocità sostiene quasi l'intero peso delle barche plananti.

 

Da quanto premesso è possibile sommariamente dire che i fattori in gioco sono: peso, velocità, spinta dinamica e statica, angolo di assetto longitudinale, superficie bagnata e resistenza al moto (Figura n° 3). Tutti questi fattori sono estremamente interdipendenti tra loro, e l'angolo d'assetto a sua volta dipende dalla posizione relativa, in senso longitudinale, del centro di gravità e del centro di pressione dinamica. Da quanto detto, si desume che il progetto di una unità planante richiede uno studio più accurato e difficoltoso di quello necessario per il progetto di una nave a dislocamento. Il cambiamento d'assetto in corsa assume la veste di uno dei parametri più importanti del progetto, e la necessità di prevedere esattamente il peso dell'imbarcazione e la posizione del suo baricentro costituiscono una delle maggiori difficoltà (Figura n° 2). Alcune delle differenze sostanziali tra gli elementi di progetto di uno scafo planante e quelli di una nave dislocante sono:

la spinta statica della carena, in una barca a dislocamento, sostiene tutto il peso, mentre in uno scafo planante detta spinta sostiene solo da 1/3 a 1/13 del peso della barca. Il resto è sostenuto dalla spinta dinamica. La forma di carena di una nave a dislocamento interessa la resistenza al moto della nave stessa e le sue qualità manovriere e di tenuta al mare. Nel caso degli scafi plananti si ha una esaltazione di questa influenza. La forma del fondo influisce sulla possibilità di planata, sul comportamento dell'unità durante la planata, sul beccheggio, sul "galoppare", sulla tenuta al mare, sulla stabilità di rotta e sull'angolo di sbandamento in virata. la resistenza dell'aria per una unità a dislocamento rappresenta una piccola parte della resistenza totale. Per una unità planante, molto veloce, detta resistenza costituisce invece un fattore molto importante e talvolta è accompagnata da notevoli forze verticali. Il progetto della carena di uno scafo planante costituisce dunque non solo un problema notevolmente diverso da quello di una nave a dislocamento, ma anche un problema più intricato e complesso data la interdipendenza e la interazione dei più importanti fattori che lo governano. In nessun'altra branca del progetto navale esiste una così profonda, mutua dipendenza dei vari fattori. Un aumento del 10% nel peso di un'unità a dislocamento significa che quest'ultima s'immerge un poco di più, naviga ad una velocità più ridotta ma conserva circa le stesse forme di carena ed il suo comportamento rimane essenzialmente lo stesso. Il medesimo aumento di peso in uno scafo planante può impedire a quest'ultimo di planare e/o modificare le sue caratteristiche di stabilità dinamica e quindi di tenuta al mare.

Per cui si potrebbe verificare il paradosso di avere a che fare con problemi sempre più grandi man mano che si progettano scafi più piccoli. Sono stati fatti molti studi e prove in vasca con carene aventi vari angoli di rialzo (che è l'angolo realizzato dal fondo della carena con il piano orizzontale passante per la chiglia) e vari rapporti tra la lunghezza e la larghezza di spigolo. Le varie prove eseguite nelle vasche hanno dimostrato che l'aumento di resistenza non solo è dovuto all'aumento del peso o a quello della velocità, ma in modo particolare all'angolo di rialzo del fondo e all'angolo di assetto longitudinale in corsa, che è determinato dalle rispettive posizioni del centro di spinta e del baricentro.