SUPERYACHT 11
Inverno 2007

Articolo estratto dalla nostra omonima rivista trimestrale dedicata alle imbarcazioni più grandi e lussuose con fotografie, schede tecniche, articoli didattici, ultime notizie e novità dal mercato

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Articolo di
Marta Pizzarello e Cristiano Battisti

Il comfort a bordo dei Superyacht
RUMORE E VIBRAZIONI

Le vibrazioni ed il rumore sono un argomento di crescente interesse per gli armatori, i progettisti navali ed i costruttori, da quando il comfort di bordo è diventato un parametro prestazionale.

Nei Superyacht il valore di un progetto si misura in termini di costo, di stazza, di autonomia, di design ed ora anche in termini di comfort a bordo, perché la concorrenza fra i vari cantieri si gioca ormai sul livello di qualità abitativa del mezzo navale, oltre che su aspetti più tradizionali come il design, i costi e le performance.

La definizione comune di rumore è quella di un suono percepito in modo "sgradevole". Essendo una definizione soggettiva che può variare da persona a persona, è opportuno chiarire quali siano le caratteristiche del rumore che lo differenziano da altre forme sonore.

In realtà la caratteristica principale è la composizione in frequenza: il rumore infatti è generato dalla somma di moltissime (al limite infinite) frequenze elementari che provocano il classico andamento apparentemente casuale del rumore.

Altri fenomeni sonori come la musica classica o la voce umana, al contrario, sono costituiti da un numero estremamente ridotto di frequenze elementari (da una decina fino ad un centinaio), che generano un suono più "gradevole" all'orecchio.

Per misurare l'intensità del rumore, si ricava un valore medio di pressione sonora nell'intervallo delle frequenze udibili (10-20000 Hz). Il valore misurato si esprime in Decibel (dB) ed ha una scala logaritmica, tale cioè che ciascun aumento (o diminuzione) di 20 dB rappresenti un aumento (o diminuzione) di 10 volte della pressione sonora (vedi tabella):

Il rumore viene percepito dall'armatore, dai suoi ospiti e dall'equipaggio attraverso l'udito, ma questo non significa che si trasmetta unicamente attraverso l'aria. A seconda dei casi, infatti, si parla di rumore aereo oppure di rumore strutturale.

Come intuisce dalla definizione, il rumore aereo è quello trasmesso attraverso l'aria e che coinvolge essenzialmente i compartimenti dentro ai quali si trovi la sorgente di rumore.

E' un fenomeno tipico dei ponti bassi, dove si trovano concentrati i macchinari di bordo e può essere limitato sigillando ermeticamente la fonte del rumore, in modo che non vi possa essere trasmissione per via aerea (ad esempio con macchinari racchiusi entro cabinet fonoisolanti).

Il rumore strutturale, invece, è più persuasivo, in quanto utilizza la struttura stessa dello scafo per diffondersi nei campartimenti adiacenti. Ovviamente più ci si allontana dalla fonte, minore è il rumore strutturale trasmesso, ma in questo caso più rigido è l'elemento strutturale, migliore è la sua trasmissione del rumore.

Questo motivo giustifica il fatto che il rumore strutturale si trasmetta preferibilmente in direzione verticale piuttosto che in orizzontale (le paratie sono generalmente più rigide dei ponti).

Altri mezzi di trasmissione del rumore strutturale sono le connessioni fra tubazioni, l'impianto dei gas di scarico, gli accoppiamenti degli alberi di trasmissione ed i giunti elastici dei basamenti.

Per abbattere il rumore si possono utilizzare sia i materiali fonoisolanti, che servono ad evitare la trasmissione del rumore, sia i materiali fonoassorbenti che dissipano una parte della potenza sonora in calore.

Nel caso del rumore strutturale, questi due approcci si traducono nell'utilizzo dei pavimenti flottanti oppure dei supporti viscoelastici.

I pavimenti flottanti sono costruiti in modo che il pagliolo non poggi direttamente sul ponte strutturale, ma rimanga sospeso 30-50 mm al di sopra, sostenuto da alcuni supporti in gomma. In questo modo il pagliolo viene "isolato" dalle vibrazioni del ponte sottostante.

Il supporto viscoelastico, invece, è costituito da un strato di circa 2-3 mm, che viene interposto fra il ponte strutturale ed il pagliolato vero e proprio. Le caratteristiche meccaniche dello strato viscoelastico gli permettono di "assorbire" parte delle vibrazioni del ponte, dissipandole in calore, senza trasmetterle al pagliolo sovrastante.

Le vibrazioni ad elevata frequenza e bassa energia, le abbiamo già esaminate parlando del rumore strutturale ed abbiamo anche visto come si propagano in zone ben delimitate dello scafo ed in preferenza lungo direttrici verticali.

Le vibrazioni strutturali a bassa frequenza, invece, sono legate alle sollecitazioni cicliche del sistema propulsivo motore-esse- elica e possono diventare preponderanti per il comfort di bordo solo quando entrano in "risonanza" con le frequenze proprie della struttura dello scafo.

La struttura dello scafo, infatti, sottoposta ad una sollecitazione ciclica si mette a vibrare anche lei, ma non sempre allo stesso modo.

Esistono alcune particolari frequenze, in corrispondenza delle quali la struttura amplifica a dismisura la risposta vibratoria. Quando succede, si parla di frequenze naturali o di "risonanza".

Queste frequenze sono particolarmente pericolose, dal punto di vista del comfort a bordo (e non solo) poiché, quando la sollecitazione ciclica agisce proprio alla frequenza di risonanza, non c'è più modo per ridurre l'intensità delle vibrazioni.

Non entreremo nel dettaglio di come si calcolano le frequenze proprie ed i modi di vibrazione di una nave, perché questo è stato già fatto in modo chiaro e dettagliato da Angelo Sinisi in un precedente numero della rivista (Superyacht di Marzo 2006).

Vedremo, invece, quali siano gli accorgimenti necessari in fase di progetto e le zone di bordo più sensibili al problema.

Una volta definite le frequenze naturali della struttura-nave (ed oggi questo è possibile con i moderni software di calcolo strutturale) bisogna valutare attentamente quali forze agiscono sullo scafo con frequenze vicine a quelle di risonanza.

In genere, i primi elementi da verificare sono i giri dell'albero motore ed i giri dell'elica. Le vibrazioni dei motori sui basamenti e le pulsazioni dell'elica sotto la volta di poppa sono due delle cause più comuni di risonanza.

Dato che, proverbialmente, prevenire è meglio che curare, si lavora sulle cause: i motori vanno bilanciati per i regimi di crociera e vanno montati su supporti antivibranti; il numero delle pale dell'elica e la loro forma va scelta anche per ridurre i picchi di pressione sulla volta di poppa (che in alcuni casi possono assomigliare a delle vere e proprie "martellate").

Solamente quando questi accorgimenti non sono sufficienti si ricorre ad interventi di irrigidimento locale oppure a puntellature aggiuntive, per ridurre le risonanze in zone limitate dello scafo.

Non sempre, però, è facile intervenire strutturalmente senza interferire col design degli interni. L'utilizzo, ad esempio, di ampie aree interne prive di sostegno, per creare effetti suggestivi come sfondati a doppia e tripla altezza, crea dei punti di flessibilità nello scafo che favoriscono l'insorgere di fenomeni locali di risonanza anche a basse frequenze.

Le zone più delicate dal punto di vista vibratorio sono quelle dove gli ospiti dei Superyacht stazionano per tempi lunghi, in posizione seduta o sdraiata. E' in queste due posture, infatti, piuttosto che stando in piedi, che si avverte il maggior fastidio provocato dalle vibrazioni del ponte sottostante. Particolare cura allora è opportuna per il progetto delle zone pranzo, delle sale di lettura e delle cabine. Al contrario le zone di collegamento, la cucina, la discoteca o la zona bar, la palestra sono aree dove i fenomeni vibratori sono meno critici.

In sintesi, possiamo affermare che non è più possibile, nello sviluppo del progetto navale, prescindere da uno sviluppo del comportamento acustico e dinamico del Superyacht, in considerazione del crescente aumento