Lunghezz allagabile Metodo deterministico
Velocità di efflusso e portata della falla
Velocità di efflusso
Torricelli:
- v = velocità di efflusso,
- g = accelerazione di gravità,
- h = battente idrostatico: distanza fra il piano di galleggiamento ed il centro della falla.
Portata della falla Q
Quando si introduce la sezione di efflusso "S", si ottiene la portata
- Q = portata,
- k = Coefficiente di efflusso, che per questa tipologia di "foro", è assunto pari a 0,66,
- S = area della falla,
- h = battente idrostatico che è compreso fra il piano di galleggiamento ed il centro della falla.
Massima lunghezza della falla
Grafico della lunghezza della falla considerata. Il suo centro è misurato da una paratia fittizia posta a poppavia della falla stessa.
Massima lunghezza della falla
Grafico della lunghezza della falla considerata fra due paratie trasversali immaginarie. Il suo centro è misurato sia da una paratia fittizia posta a poppavia che a proravia della falla stessa.
Per affrontare il tema della compartimentazione, in primo luogo, è necessario determinare la lunghezza allagabile che la nave potrà sopportare rimanendo a galla.
Si perviene a risultati attendibili non senza grande impegno di risorse, per cui sono stati sviluppati diversi metodi approssimativi. Di seguito sarà illustrato un metodo intuitivo atto a comprendere la complessità per la costruzione della curva della lunghezza allagabile ammissibile.
Definizioni specifiche per l'argomento in esame
Da SOLAS II-1
1.1 Il "Galleggiamento di compartimentazione" è quel galleggiamento in base al quale è determinata la compartimentazione della nave.
1.2 "Massimo galleggiamento di compartimentazione" è quello corrispondente alla massima immersione consentita dalle Regole di compartimentazione applicabili.
2 "Lunghezza della nave" è quella misurata tra le verticali condotte alle estremità del massimo galleggiamento di compartimentazione.
3 "Larghezza della nave" è la massima larghezza fuori ossatura al massimo galleggiamento di compartimentazione o al di sotto di esso.
4 "Immersione" è la distanza verticale, al mezzo della nave, dalla linea di costruzione al galleggiamento di compartimentazione considerato. T = draught. Il termne è derivato dal tedesco "Tiefgang"; per i francesi T sta per “tirant d'eau”.
5 "Ponte delle paratie" è il ponte più alto al quale giungono le paratie stagne trasversali.
6 "Linea limite" o "margin line" è una linea immaginaria, posta a murata almeno a 76 mm al di sotto della superficie superiore del ponte delle paratie.
7 "Permeabilità di uno spazio" è la percentuale del volume di quello spazio che può essere occupato dall'acqua. Il volume di uno spazio estendentesi sopra la linea limite va misurato solamente fino all'altezza di tale linea.
Linea limite, "margin line"
1) Ponte delle paratie,
2) linea di galleggiamento estivo,
3) "margin line",
4) linea di galleggiamento tangente alla linea limite con sovra-immersione isoclina,
5) verticale di tangenza fra linea limite e quel galleggiamento limite passante per il "determinato punto",
6) "given point", è "quel punto", il punto di tangenza: "QUEL DETERMINATO PUNTO".
Sovraimmersione isoclina
Nell'ipotesi che la nave, a seguito di un evento, si sovraimmerga in modo isoclino sino alla linea limite, tangente in "quel punto".
Il volume lordo di acqua imbarcato è evidenziato in blu.
Volume allagabile
Lo stesso volume d'acqua della sovraimmersione, tangente alla margin line è ora suddiviso equamente a proravia e poppavia della verticale passante per il punto di tangenza.
La distanza fra il margine prodiero e quello poppiero, di quel volume virtuale, è definita come "lunghezza allagabile" relativa a quel punto di tangenza.
il valore in metri si riporta sul diagramma in ordinata in corrispondenza della verticale del punto di tangenza.
Curva lunghezze allagabili
L'insieme di ogni lunghezza allagabile, riportate in ordinata, sarà la curva delle lunghezze allagabili. (premere l'immagine per vedere l'evoluzione).
Criterio di servizio
Le navi passeggeri hanno il CRITERIO DI SERVIZIO diverso da quello delle navi da carico. Questa concetto incide sul numero e la distribuzione delle paratie stagne, mantenendo appropriati margini di sicurezza.
A titolo di esempio, la nave da passeggeri avrà un generatore di emergenza che fornisca energia, almeno per 36 ore, mentre una nave da carico per 18 ore. perché?
La nave da carico ha un equipaggio di 25-30 persone, inquadrati in una precisa gerarchia: Comandante, ufficiali, sotto ufficiali, marinai, macchinisti e personale di camera e cucina. Tutti con compiti ben precisi, sia nella normale gestione che nell'emergenza. La catena decisionale è veloce ed a fronte dell'evento vi sarà una azione gestibile. La nave da passeggeri ha la stessa catena di comando, ma i passeggeri sono un insieme di persone non addestrate alle "vere" emergenze. Si procede su due percorsi paralleli: a bordo il personale è istruito per l'assistenza, mentre l'ingegneria pone criteri più restrittivi ove si ritiene siano efficaci per la salvaguardia della vita umana in mare.
Ciò premesso, il criterio di servizio impone, ad esempio, una più densa compartimentazione per la nave da passeggeri, rispetto alla nave da carico. Mentre su una nave da passeggeri, i compartimenti di modesta lunghezza non creano problemi, la nave da carico ha l'esigenza di una minima lunghezza delle stive in relazione al carico trasportato. per esempio si può considerare il vincolo delle dimensioni imposte dai container per le box-ship o la necessità di poter caricare grandi volumi, sia di sfuso che di compatto per navi rinfusiere o cisterne.
Per le navi da passeggeri il criterio di servizio è anche funzione del "numero delle persone" a bordo. Si noti, che, con l'ultima normativa, si considerano tutte le persone a bordo, senza distinguerle fra passeggeri e membri dell'equipaggio o servizi.
Lunghezza ammissibile
Il criterio di servizio ci porta a definire la lunghezza ammissibile.
La lunghezza ammissibile, ha due scopi:
- determinare la distanza massima fra due paratie trasversali,
- determinare la posizione delle paratie.
La distanza effettiva tra due paratie stagne reali, è minore della lunghezza allagabile. La lunghezza ammissibile si ottiene moltiplicando la lunghezza allagabile per il "fattore di suddivisione", che ha valori compresi tra 1 e 0,3, a seconda del tipo di nave, lunghezza e tratte previste.
Esempio di criterio di servizio navi da carico
Curva delle lunghezze allagabili e curva delle lunghezze ammissibili per nave da carico
Esempio di criterio di servizio navi passeggeri
Curva delle lunghezze allagabili e curva delle lunghezze ammissibili per nave da passeggeri.
Come si nota, il criterio di servizio ha imposto limiti più severi.
La permeabilità
"La permeabilità di uno spazio è la proporzione del volume immerso di quello spazio che può essere occupato dall'acqua".
Nel calcolo del volume d'acqua che potrà penetrare nella nave si dovrà considerare che gli spazi in esame, contengano parti di strutture, macchinari, allestimento o carico.
Gli spazi dei volumi interni della nave non sono quindi volumi netti, ma parzialmente (o totalmente) occupati da "cose" che riducono il volume dell'acqua che potrebbe entrare e di conseguenza il volume allagabile. Lo lo spazio netto è già occupato da "cose".
Il volume effettivo di acqua che può invadere gli spazi considerati, sarà inferiore allo spazio netto. Si deve introdurre un fattore a decrescere, inferiore all'unità, denominato permeabilità. La permeabilità dipende dal tipo di spazio o più precisamente dal suo contenuto, ad esempio:
- nel più semplice spazio costituito da una cassa per liquidi, il volume "occupabile dal liquido" sarà pari a quello del volume netto-interno della cassa, meno il volume delle strutture, tubi, valvole ed altri accessori in essa contenute,
- in uno spazio macchine, si dovranno dedurre i volumi delle strutture ed i volumi occupati dai macchinari,
- in un locale contenente una cassa per liquidi, se ne dovrà dedurre il volume complessivo misurato all'esterno della cassa,
- in una cisterna del carico di una cisterniera, il volume delle strutture, dell'allestimento, nonché il carico stesso.
Al fine di evitare calcoli inutilmente complessi, SOLAS ha definito per il sistema deterministico, i valori della permeabilità per alcuni spazi caratteristici:
- Watertight compartment 95/97%,
- Accommodation- spaces 95%,
- Machinery compartments 85%,
- Cargo holds 60%,
- Stores 60%.
Dividendo i valori della curva delle lunghezze ammissibili, per la permeabilità si ottiene il seguente diagramma con le curve delle lunghezze ammissibili corrette in funzione della permeabilità.
Curve corrette con permeabilità
I valori delle lunghezze ammissibili sono stati corretti con l'introduzione della permeabilità relativa alle diverse tipologie di volumi allagabili.
Conclusione
Di seguito un esempio di valutazione e correzione del progetto, avendo considerato differenti lunghezze di falla.
Nell'ipotesi di una nave estremamente semplificata, gli spazi 1 e 2, sono occupati da macchinari, mentre gli spazi 3 e 4 sono occupati dal carico.
Provvedimenti
Lunghezza eccessiva
Il compartimento 2, ha la lunghezza di falla che si posiziona al di sopra della prima curva di permeabilità. Nell'ipotesi che la curva sia relativa alla permeabilità AM, la compartimentazione non soddisferebbe i requisiti.
Correzione della distanza fra le paratie
Si modifica il progetto arretrando la paratia stagna trasversale, posta fra i compartimenti 2 e 3. in tal modo tutti i compartimenti soddiferebbero alla norma.
Due compartimenti allagati
Il sinistro potrebbe aver interessato una (o più) paratie stagne trasversali, Nell'esempio,
1° caso, paratia fra compatimenti 1 e 2: la lunghezza di falla è maggiore della lunghezza ammissibile per AN. Si dovrà inserire una ulteriore paratia.
2° caso, paratia fra compartimenti 3 e 4: la lunghezza di falla è maggiore rispetto alla precedente, ma è contenuta all'interno delle lunghezze ammissibili per il carico, quindi non sono necessarie modifiche strutturali.
Visione complessiva finale
Il diagramma riporta tutte le possibili combinazioni di falla.
