Pensate alla nave più bella che potreste aver mai visto, immaginato, o diciamo quella che ha catturato di più la vostra immaginazione. Va da sé che una caratteristica delle navi che non smette mai di affascinare è – La prua.
La parte più importante della nave è in parte estetica e in parte scientifica. La vostra nave viaggia in un mezzo che fornisce una notevole resistenza rispetto all’aria. Ora, questo richiede che il design sia tale che le componenti di resistenza della nave siano mantenute basse. In particolare, nel caso di navi con forme più piene, le componenti di resistenza alla rottura delle onde diventano significative, mentre le navi con una forma snella e più curva hanno meno resistenza alla rottura delle onde.
Fortunatamente, queste possono essere controllate da come l’acqua e le onde interagiscono con la nave all’ingresso nella parte anteriore. La prua della nave è dove la parte anteriore della nave entra per la prima volta in contatto con l’acqua per quanto riguarda la linea di galleggiamento del tuo progetto.
Onda di prua
Guardando i diversi disegni di prua delle navi esistenti oggi, sembra che siano state provate la maggior parte delle forme possibili e una combinazione di due o più di esse. Tuttavia, sono emersi nuovi design e i vecchi design meno utilizzati sono stati spesso provati con alcune modifiche dopo un’analisi approfondita.
Ancora, a grandi linee, alcuni dei tipi di prua sono:
- La prua a bulbo
- Una prua normale senza bulbo
- Altri archi speciali
Il Plumb, il Clipper e lo Spoon
Una prua normale, come la chiamiamo noi, si è sviluppata dal suo predecessore che era un arco verticale. L’angolo che il tronco della nave fa con la linea di galleggiamento è chiamato rake. Una prua verticale, o non inclinata, che ha un bordo dritto, è conosciuta come una prua a piombo. Questi archi hanno la massima linea di galleggiamento oltre a un X-Bow o un Inverted Bow. Questa lunghezza della linea di galleggiamento permette una maggiore velocità dello scafo.
I rastrelli di prua sono utilizzati in combinazione con i flare (Ricordate che ho detto di immaginare la vostra nave? Immagino che non dimenticherai la forma dello scafo che si estende verso l’esterno nella parte superiore, questo è ciò che chiamiamo flaring). La svasatura ha i suoi benefici, come tenere l’acqua lontana dai ponti, e facilita anche i movimenti di beccheggio. Un po’ di svasatura crea anche quelle che si chiamano ‘Crumple Zones’ che permettono la sicurezza contro le collisioni prima che la parte sommersa entri in contatto con essa. Per quanto riguarda la stabilità, solleva il centro di galleggiamento, che a sua volta aumenta il GM – uno dei pilastri della stabilità della nave. Tradizionalmente questi sono stati chiamati Clippers.
Come suggerisce il nome, una prua a cucchiaio assomiglia ad un cucchiaio dando un aspetto concavo al gambo e alla linea di coperta. Queste forme hanno spesso chining e curvatura alla linea di galleggiamento creando il loro caratteristico modello di scia, portando Wave Making Resistance nel quadro.
Image Credits: Ynhockey / Wikipedia
Prua Bulbosa
Un’unità molto familiare nelle sezioni di prua di quasi tutte le navi da carico marittime e le navi con forme più piene è -La Prua Bulbosa. Questo punto fermo dei progetti di navi di oggi si dice che sia stato scoperto piuttosto che inventato. I test militari di rimorchio negli Stati Uniti dimostrarono che per un modello di barca avere un tubo di scarico del siluro che si estendeva in avanti abbassava anche la resistenza. Le prime navi civili furono viste negli anni ’30.
Le prue bulbose sono studiate con le loro caratteristiche di forma e queste potrebbero emergere nei tuoi calcoli di resistenza e alimentazione della nave, quindi potresti voler considerare alcune di esse come la forma della sezione, i rapporti di area, la lunghezza della proiezione e simili.
La prua a bulbo può ridurre lo sbattimento della vostra nave e avere lo stesso effetto di una prua normale in condizioni di zavorra se viene usata una sezione a bulbo fortemente affusolata. A seconda della forma della tua nave, come menzionato sopra, l’asse del bulbo è anche importante in quanto influisce sull’influenza dell’onda all’entrata, e se mantieni il tuo asse in modo tale da inclinare la poppa verso il basso, questo permetterà migliori caratteristiche di flusso. Le navi con forme più piene hanno un’alta resistenza alla rottura delle onde, e questo elemento che mangia la vostra efficienza propulsiva, può essere notevolmente ridotto utilizzando una prua a bulbo con un piano d’acqua fortemente affusolato verso il basso. Queste prue permettono anche un migliore recupero di energia da parte dell’elica, poiché le perdite di energia dovute ai vortici all’estremità anteriore sono minimizzate.
Prue paraboliche e cilindriche
A volte i progettisti considerano la progettazione di imbarcazioni con prue “smussate” in opposizione alla natura affilata della sezione di prua. Ecco la prua parabolica, che assomiglia alla curva matematica, la parabola.
Ora, ricordando un po’ di matematica del liceo, il semiasse minore dell’ellisse è quello che sarebbe il fascio della nave. A volte solo progettare una forma parabolica per lo scafo di una nave non è sufficiente, bisogna vedere il flusso intorno allo scafo e per questo, dargli una tipica forma arrotondata come un normale scafo rotondo con sentina. Gli archi parabolici possono essere combinati con i bulbi per prendere in considerazione la resistenza alla rottura delle onde, dato che questi sono popolari nei progetti di forma più piena e sono usati oggi nelle navi portarinfuse.
Riferimento immagine: Ship Design for Efficiency and Economy
Il cugino più vicino a questi sono gli archi cilindrici che sono anche progettati per forme più piene alle linee di galleggiamento e sono ideali per l’uso in condizioni di pieno carico. Gli archi cilindrici possono avere una minima resistenza all’onda se progettati con la giusta attenzione alla smussatura della forma e del bordo del gambo a diversi pescaggi.
L’arco con l’ascia
Mentre un’ascia fa il suo lavoro, tagliare il legno, o forse qualcosa di altrettanto ovvio, l’arco della nave che le assomiglia ha le sue caratteristiche proprie. Questo design di solito ha una linea del tronco verticale accoppiata con una parte anteriore dello scafo lunga, profonda e stretta, un po’ come un’ascia. Questa forma gli permette di tagliare l’acqua, consentendogli di passare facilmente attraverso le onde con meno beccheggio rispetto a una prua normale. La parte inferiore dell’estremità anteriore dello scafo, chiamata piede anteriore, emerge raramente dall’acqua e quindi la nave è meno suscettibile di sbattere anche.
Image Credits: US Navy
Dall’altro lato, alcuni aspetti di manovra devono essere presi in considerazione, una nave con un Axe Bow richiede più movimento del timone come è confermato dallo studio dei suoi parametri idrodinamici.
Image Credits: Damen.com
X-Bow: The Generation of Inverted Bows
Come la mettiamo con un design in cui la prua della vostra nave e quasi la maggior parte dello scafo appare capovolta rispetto ad un normale scafo a sentina rotonda o una qualsiasi delle forme di scafo che generalmente si vedono sulle navi? La prua rovesciata è una storia di successo tra la rinascita di tecnologie divenute obsolete in un’altra epoca.
Credits: BoH/wikipedia.org
Queste forme di scafo hanno il vantaggio di consentire la massima lunghezza di galleggiamento per navi di dimensioni comparabili, il che significa le più alte velocità di scafo possibili. Come l’Axe Bow, queste prue hanno meno spruzzi d’acqua all’entrata e hanno anche meno movimenti di beccheggio e la riduzione dello sbattimento è abbastanza significativa. Questo crea un’esperienza abbastanza confortevole per l’equipaggio. Il consumo di carburante è anche ridotto di un fattore significativo e questa prua può operare in modo abbastanza efficiente in onde di medie dimensioni, principalmente a causa della maggior parte del volume della nave che è al di sopra e di fronte, direttamente colpita dalle onde.
Queste forme di scafo si raddoppiano anche come ponti con spazio di alloggio per il personale. Tuttavia, l’applicabilità di questi disegni per lo stesso livello di miglioramento delle perdite di velocità nei mari più difficili deve essere un’area di lavoro in corso. Tenendo da parte questo, queste navi sono state applicate a varie applicazioni come le navi AHTS (Anchor Handling Tug Supply), navi sismiche, Offshore e Pipe lay Vessels, drillships e simili.
Queste sono le navi più comunemente usate oggi. Molto probabilmente, qualsiasi nave che vedi là fuori avrà uno qualsiasi dei disegni di cui hai appena letto.
Conosci alcune caratteristiche più salienti dei diversi disegni di prua in pratica oggi?