assetto e stabilità

elementi di teoria della nave - procedura e formule per il calcolo del pescaggio con definizione dell'assetto nave e stabilità a  caricazione ultimata partendo dalla situazione di "nave vacante con liquidi in circolazione" - dislocamento

questa sezione è dedicata a chi, per diletto, studio, verifiche strumentali o reale necessità (avaria del loadmaster etc.) si trova a dover calcolare manualmente l'assetto della nave

documentazione e disegni necessari

Si dovrà attingere a due pubblicazioni presenti tra i libri e i disegni di bordo :

Istruzioni al Comandante  o Condizioni di carico per individuare i valori di : xg (centro di gravità da ppAD) e zg (centro di gravità da linea di costruzione) della "Nave vacante con liquidi in circolazione" -  xg, zg e  capacità max. di tutte le stive, cisterne addette al carico o alla zavorra, gavoni, doppi fondi,  casse nafta e sentina. Con queste informazioni si dovrà impostare (se non già presente a bordo) una tabella per i calcoli dei vari momenti.

  • Tavola degli elementi geometrici delle carene dritte : in funzione del dislocamento si ottengono i valori di Zc (centro di carena da lc), r (raggio metacentrico trasversale), R (raggio metacentrico longitudinale), Mu (momento unitario di assetto), Du (dislocamento  unitario) xgall (centro di galleggiamento da ppAD), Im (immersione isocarenica da LC).

Il Direttore di Macchina dovrà fornire la reale situazione dei pesi relativi a carburante, olii, acqua e liquidi  in sentina. Come comandante o ufficiale sarete certamente in possesso dell'entità degli altri pesi (e loro esatta disposizione a bordo) di carico, provviste etc.

 ...a questo punto si è pronti per i calcoli !

sequenza dei calcoli per la determinazione del pescaggio, assetto ed altezza metacentrica trasversale

Per ogni deposito si moltiplicano i pesi per i rispettivi xg e zg ottenendo i momenti verticali e longitudinali.

I rapporti tra le sommatorie dei momenti ed il dislocamento ci indicheranno i valori di Xg e Zg.

In funzione del dislocamento si potranno ora extrapolare da TEGCD i valori di Zc, r, R, Mu, Du, xgall, Im

Calcolo di "a"      a = Zg-Zc

Differenza di immersione = (Xc - Xg) * (Lpp / ( R-a ))
se Xc > Xg : nave appoppata     se Xc < Xg  : nave appruata

Calcolo di immersione a prora ed a poppa
Im. Pr = diff.imm * (Lpp - xgall)/Lpp + Im         Im. Pp = diff.imm. * xgall/Lpp + Im

n.b. : su TEGCD la scala delle immersioni inizia dalla linea di costruzione (Isoc.); è per tale ragione che è necessario sommare lo " spessore di chiglia e torello "   per ottenere le immersioni dalla linea di sottochiglia.

E' tutto qui !!!

considerazioni che coinvolgono un eventuale discorso sulla riduzione dell'altezza metacentrica trasversale e di conseguenza la stabilità 

zg dei singoli compartimenti o depositi contenenti liquidi devono essere modificati  qualora non pieni sino al cielo del locale, ridotti sino a raggiungere il vero centro di gravità ( tra la linea di costruzione ed il livello del liquido).

ciò comporta riduzione di r-a ( stabilità trasversale ) per specchi liberi : (sommatoria dei momenti di inerzia dei compartimenti non pieni) x  (densità del liquido) / (dislocamento)  -  in teoria con un vuoto di 5 cm. si dovrebbe già applicare; in realtà le "Istruzioni al Comandante" prevedono in genere la riduzione di (r-a) inesistente per cisterne piene al 98%.

 momento di stabilità trasversalela teoria

petroliera soggetta a momento di stabilità trasversale la pratica

 

 esempio di calcolo delle immersioni ed assetto

.........è sufficiente scaricare i tre files (piano di carico vuoto, piano di carico e TEGCD) e controllare i dati inseriti/calcolati :

Piano di carico vuoto  : sono state riportate le coordinate del centro di gravità rispetto alla ppAD (xg) e alla linea di costruzione (zg).

Piano di carico  : sono stati sviluppati già tutti i calcoli .

TEGCD (tavole degli elementi geometrici delle carene dritte) come del resto i piani di carico sono di una petroliera da 25.000 tonnellate di portata.

........ per la cisterna 1 Cn il peso inserito è di 2.646 tonn. - i due momenti saranno pari a 331.623,18 e 19.051,20 tonn/mt. ........ e così via

Xg (coordinata del centro di gravità da ppAD)  è data dal rapporto tra la sommatoria dei momenti 2103111,30 ed il dislocamento (27.174 tonn.) = 77,39 mt. ;  Zg (coordinata del centro di gravità da lc) è data dal rapporto tra la somm.del momenti 213.682,52 ed il dislocamento (27.174 tonn.) = 7,86 mt

essendo il dislocamento pari a 27.174 tonn. dalla TEGCD  si evincono i dati a noi necessari  :

in corrispondenza del dislocamento più prossimo al nostro (27.189,1) leggeremo in sequenza Im = 9,04; Zc= 4,67   etc...

la differenza di immersione è pari a mt. 0,9997 approssimata a mt. 1,00

alle immersioni isoc. a prora, centro nave e poppa andranno sommati cm. 1,65 essendo questo lo spessore della chiglia di questa nave.

Piano di carico (in formato excel ) è protetto ma senza password - celle sbloccate : pesi cisterne, celle di Zc sino a Du, celle densità del liquido nelle cisterne ( approx. dens.)

Piano di carico vuoto e TEGCD sono documenti in formato PDF


 

considerazioni sui pesi morti

Sono costituiti dai pesi che sono stati imbarcati successivamente alla definizione, , delle immersioni di " nave vacante con liquidi in circolazione" (da parte del cantiere di costruzione); in genere sono rappresentati da strutture posizionate a bordo successivamente, durante i vari lavori in bacino o più semplicemente da liquidi impompabili (cisterne con sedimenti etc.).
L'esperienza Vi porterà a definirli  ben presto a definirli sia come consistenza che come ubicazione rispetto alla linea di costruzione ed alla perpendicolare AD .
Tenete presente che per una nave come quella dell'esempio ( portata di circa 20.000 tonn. ) il cantiere indica approssimativamente una quantità di 60 tonn. di liquidi non pompabili: in questo caso possono essere tranquillamente considerati in corrispondenza della linea di costruzione ed a centro nave rispetto alla ppAD. Per l'inserimento di questi pesi occulti ma presenti potranno essere inseriti come provviste a prora ed a poppa ( le coordinate dei centri di gravità di queste ubicazioni potranno essere ben identificate sia longitudinalmente ( in corrispondenza di casseri e castello di prora) che verticalmente.

Il pescaggio al centro potrebbe non corrispondere perfettamente a quello calcolato per la presenza di lieve insellamento o inarcamento.


variazione di immersione per effetto della variazione di densita'

Il passaggio della nave da una zona ( con una certa densità dell'aqua ) ad un'altra ( avente densità diversa ) genera una variazione di immersione media.
Il classico esempio è rappresentato dalla caricazione che avviene in un porto fluviale ( densità inferiore a 1,025 pertanto " salmastra" o addirittura "dolce" ) e successiva navigazione in mare aperto ( con denstà di 1,025 ). Particolare attenzione si dovrà prestare alla fase di caricazione poichè all'ingresso della nave in mare aperto si verificherà una diminuzione dell'immersione. Valutazioni opportune dovranno essere effettuate per non rinunciare all'imbarco di carico ( perdita commerciale ) ma anche atte a stabilire esattamente quali marche di bordo libero devono essere considerate "consentite" ( nave " non sottomarca " ).

Esistono diverse formule per calcolare la variazione di immersione media, la più diffusa è la seguente :

passaggio da acqua salata ( 1,025 ) ad acqua salmastra e viceversa

variazione delle immersioni al passaggio in acque aventi differente densità

dove:

" Δ i "    è la variazione di immersione media espressa in centimetri
" D "      è il dislocamento in tonnellate della nave
"Du "     è il dislocamento unitario ( variazione in cm. per l 'imbarco/sbarco di 100 tonn. )
" ω "     è la densità pari a 1,025
" w' "    è la densità dell'acqua "salmastra"

N.B. : la densità dell'acqua ( salata, dolce, salmastra ) può essere stabilita con un densimetro messo a "galleggiare" in un bugliolo.

 

 

 

© nauticalalmanac 2016 - all rights reserved