LA CARENA SEMIPLANANTE
E/O SEMIDISLOCANTE
Abbiamo parlato della carena "Dislocante", cioè di quel
galleggiante il cui sostentamento dinamico è dato completamente
dalla spinta idrostatica, e della carena "Planante", il cui
sostentamento dinamico, funzione della velocità, è dato
per la maggior parte dalla spinta dinamica, che si genera sul fondo
per effetto dell'inclinazione dello stesso con l'acqua, e per la
minima parte rimanente dalla spinta idrostatica.
Se si ottimizza la forma di una carena dislocante, ovviamente, si
ottiene una carena tonda, perché è la forma che offre
minore resistenza totale all'avanzamento, e si otterrà una
velocità massima consentita da tutti i coefficienti
idrodinamici relativi alle forme della carena.
Altrettanto, ottimizzando la forma di una carena planante si ottiene
una carena a spigolo.
Da ricordare che una carena è in planata quando i fianchi non
sono bagnati, cioè quando la velocità dell'acqua sotto
il fondo è tale da spingere il flusso dell'acqua lontano dai fianchi.
Queste due forme di carena, quindi, soddisfano due modi diversi di
andare per mare, uno adatto alle velocità moderate e l'altro
adatto alle velocità elevate.
Molte volte, per necessità operative, il committente chiede una
velocità che, relativamente alla lunghezza e al dislocamento
del mezzo, condiziona la scelta della carena che non può essere
soddisfatta né da una carena tonda, né da una carena a spigolo.
A questo punto saranno l'ingombro dell'allestimento, il dislocamento e
la velocità a determinare la scelta di una carena ibrida o
forzata che deriverà da una tonda o da una a spigolo.
Questa carena sarà una carena semidislocante o semiplanante.
La carena semidislocante, che deriva da una carena tonda, avendo una
velocità relativa elevata, avrà una formazione ondosa
tale da avere un forte appoppamento. Quindi si deve modificare il
gioco di pressioni e depressioni che si crea sotto la carena a scapito
della resistenza.
Poiché il maggior effetto di depressione è a poppavia,
sarà necessario modificare le forme di poppa in modo tale da
aumentare la spinta verticale, fino a raggiungere un assetto
orizzontale dello scafo alla velocità desiderata.
Ma certamente, anche le forme di prua subiranno delle modifiche, in
maniera tale da affrontare in modo confortevole e sicuro le onde,
stabilite dal progetto operativo, alla velocità più
elevata che il mezzo può raggiungere.
Quindi le forme di una carena semidislocante saranno a prua più
penetranti, mentre a poppa saranno più piatte, con il ginocchio
della carena che avrà un raggio piccolo e molte volte
sarà anche a spigolo, per avere una maggiore spinta verticale,
tale da permettere un assetto il più possibile isocarenico in
navigazione.
Lo scafo semiplanante, invece, deriva da una carena a spigolo. La
velocità di queste carene, relativamente alla lunghezza,
larghezza, angolo di rialzo del fondo e dislocamento, è tale da
non permettere all'acqua di allontanarsi dal fianco.
Cioè, questa carena naviga in un canale d'acqua che
fascerà i fianchi come in un abbraccio, più o meno
forte, tale da aumentare la resistenza.
Anche questa carena come la semidislocante, poiché si trova in
una condizione idrodinamica non perfetta, cioè si trova come
quando una carena planante è in fase d'inizio planata, quindi
appoppata, ha la necessità di avere le forme di poppa
più portanti, per avere un assetto il più possibile
orizzontale per la navigazione.
Per quest'ultima carena i flaps sono necessari, poiché è
come se fosse una carena sottopotenziata.
Da quanto detto, sotto l'aspetto idrodinamico, queste carene
potrebbero sembrare delle pessime forme.
Invece se sono frutto di una ricerca, per soddisfare delle richieste
operative ben precise, queste forme di carena richiedono un maggior
lavoro d'indagine per trovare quei coefficienti idrodinamici,
certamente fuori o ai limiti del campo d'utilizzazione delle carene
sistematiche.
Per le carene semidislocanti i principali componenti della resistenza
totale, come per le carene tonde, sono la resistenza d'attrito o
viscosa e quella residua o d'onda.
La resistenza viscosa è relativa alla superficie bagnata, alla
lunghezza e alla velocità della nave, mentre la resistenza
residua o si calcola tramite le serie sistematiche tipo NPL, serie 63 e 64
(vedi Nautica 490),
oppure tramite l'approccio statistico che
permette un'analisi di regressione condotta su un campione di carene
non sistematiche.
La caratteristica saliente di una serie sistematica è quella di
ottenere un notevole numero di carene "simili" a partire da una carena
madre, di cui si è avuto un compromesso ottimale tra i
parametri geometrici e resistenza al moto.
Mentre per le serie sistematiche ci si discosta dall'ottimo man mano
che ci si allontana dalle carene madri, con le equazioni di
regressione si può ottenere per ogni caso l'ottimo tra le
carene già realizzate, purché ci si mantenga nei limiti
d'applicabilità delle equazioni stesse.
La carena semiplanante, date le sue forme, può sfruttare una
maggiore portanza dinamica, per cui può raggiungere
velocità più elevate della carena semidislocante.
Inoltre, la carena semiplanante, data la forma della carena a spigolo,
rispetto alla carena semidislocante, a parità di dimensioni
caratteristiche principali di carena e in certe condizioni di mare,
avrà minori angoli di beccheggio, d'imbardata e con opportune
forme di prora anche minori accelerazioni.
Queste caratteristiche delle carene semiplananti hanno destato
l'interesse nella ricerca di una carena per navi di grande
tonnellaggio, che devono raggiungere alte velocità come le navi
per il trasporto veloce di mezzi e persone.
Anche le marine militari si sono interessate a quest'ultima carena, ma
la rapida evoluzione delle armi ha posto in secondo piano la
velocità.
Queste forme di carena utilizzate per il grande tonnellaggio sono
state chiamate "DEEP-VEE".
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