La parola “nave” comprende ogni descrizione di imbarcazione acquatica, comprese le imbarcazioni non dislocanti, le imbarcazioni WIG e gli idrovolanti, utilizzati o in grado di essere utilizzati come mezzo di trasporto su acqua. I principali elementi dell’architettura navale sono:
IdrostaticaModifica
L’idrostatica riguarda le condizioni a cui è sottoposta la nave mentre è a riposo in acqua e la sua capacità di rimanere a galla. Ciò implica il calcolo della galleggiabilità, del dislocamento e di altre proprietà idrostatiche come l’assetto (la misura dell’inclinazione longitudinale della nave) e la stabilità (la capacità di una nave di riportarsi in posizione verticale dopo essere stata inclinata da vento, mare o condizioni di carico).
IdrodinamicaModifica
L’idrodinamica riguarda il flusso dell’acqua intorno allo scafo della nave, a prua e a poppa, e su corpi come le pale dell’elica o il timone, o attraverso le gallerie dei propulsori. Resistenza – resistenza al movimento in acqua causata principalmente dal flusso d’acqua intorno allo scafo. Propulsione – per muovere la nave attraverso l’acqua usando eliche, propulsori, getti d’acqua, vele ecc. I tipi di motore sono principalmente a combustione interna. Alcune navi sono alimentate elettricamente utilizzando energia nucleare o solare.Movimenti della nave – coinvolge i movimenti della nave in mare e le sue risposte in onde e vento.Controllabilità (manovra) – comporta il controllo e il mantenimento della posizione e della direzione della nave.
Flottazione e stabilitàModifica
Mentre in cima a una superficie liquida un corpo galleggiante ha 6 gradi di libertà nei suoi movimenti, questi sono classificati in rotazione o traslazione.
- La traslazione avanti e indietro è definita surge.
- La traslazione trasversale è chiamata sway.
- La traslazione verticale è chiamata heave.
- La rotazione intorno a un asse trasversale è chiamata trim o pitch.
- La rotazione intorno a un asse anteriore e posteriore è chiamata heel o roll.
- La rotazione intorno a un asse verticale è chiamata imbardata.
Stabilità longitudinale per inclinazioni longitudinali, la stabilità dipende dalla distanza tra il centro di gravità e il metacentro longitudinale. In altre parole, la base in cui la nave mantiene il suo centro di gravità è la sua distanza posta equamente da entrambe le sezioni di poppa e di prua della nave.
Mentre un corpo galleggia su una superficie liquida, incontra ancora la forza di gravità che spinge verso il basso su di esso. Per rimanere a galla ed evitare di affondare c’è una forza opposta che agisce contro il corpo, conosciuta come le pressioni idrostatiche. Le forze che agiscono sul corpo devono essere della stessa grandezza e della stessa linea di movimento per mantenere il corpo in equilibrio. Questa descrizione dell’equilibrio è presente solo quando un corpo che galleggia liberamente è in acqua ferma, quando sono presenti altre condizioni la grandezza di cui queste forze si sposta drasticamente creando il movimento ondeggiante del corpo.
La forza di galleggiamento è uguale al peso del corpo, in altre parole, la massa del corpo è uguale alla massa dell’acqua spostata dal corpo. Questo aggiunge una forza verso l’alto al corpo per la quantità di superficie per l’area spostata al fine di creare un equilibrio tra la superficie del corpo e la superficie dell’acqua.
La stabilità di una nave nella maggior parte delle condizioni è in grado di superare qualsiasi forma o restrizione o resistenza incontrata in mari agitati; tuttavia, le navi hanno caratteristiche di rollio indesiderate quando l’equilibrio delle oscillazioni in rollio è due volte quello delle oscillazioni in heave, causando così il capovolgimento della nave.
StruttureModifica
Le strutture comportano la scelta del materiale di costruzione, l’analisi strutturale della resistenza globale e locale della nave, le vibrazioni dei componenti strutturali e le risposte strutturali della nave durante i movimenti in mare aperto. A seconda del tipo di nave, la struttura e il design varieranno in quale materiale usare e quanto di esso. Alcune navi sono fatte di plastica rinforzata con vetro, ma la stragrande maggioranza è in acciaio con forse un po’ di alluminio nella sovrastruttura. L’intera struttura della nave è progettata con pannelli di forma rettangolare costituiti da un rivestimento in acciaio supportato su quattro bordi. Combinati in un’ampia superficie i Grillages creano lo scafo della nave, il ponte e le paratie mentre forniscono ancora il supporto reciproco dei telai. Anche se la struttura della nave è abbastanza robusta da reggersi da sola, la forza principale che deve superare è la flessione longitudinale che crea uno sforzo contro il suo scafo, la sua struttura deve essere progettata in modo che il materiale sia disposto il più avanti e il più indietro possibile. I principali elementi longitudinali sono il ponte, il fasciame del guscio, il fondo interno che sono tutti in forma di grigliati, e ulteriori stiramenti longitudinali a questi. Le dimensioni della nave sono al fine di creare abbastanza spazio tra gli irrigidimenti per prevenire l’instabilità. Le navi da guerra hanno usato un sistema di irrigidimento longitudinale che molte navi commerciali moderne hanno adottato. Questo sistema era ampiamente usato nelle prime navi mercantili come la SS Great Eastern, ma in seguito si passò alla struttura a telaio trasversale, un altro concetto nella progettazione dello scafo della nave che si dimostrò più pratico. Questo sistema fu poi implementato su navi moderne come le petroliere a causa della sua popolarità e fu poi chiamato sistema Isherwood. La disposizione del sistema Isherwood consiste nell’irrigidire i ponti sia laterali che inferiori con membri longitudinali, essi sono separati abbastanza in modo da avere la stessa distanza tra loro dei telai e delle travi. Questo sistema funziona distanziando i membri trasversali che sostengono i longitudinali di circa 3 o 4 metri, con l’ampia spaziatura questo provoca la forza trasversale necessaria spostando la quantità di forza che le paratie forniscono.
DisposizioneModifica
La disposizione coinvolge il design del concetto, il layout e l’accesso, la protezione antincendio, l’assegnazione degli spazi, l’ergonomia e la capacità.
CostruzioneModifica
La costruzione dipende dal materiale utilizzato. Quando si usa l’acciaio o l’alluminio, questo comporta la saldatura delle piastre e dei profili dopo la laminazione, la marcatura, il taglio e la piegatura secondo i disegni o i modelli di progettazione strutturale, seguita dal montaggio e dal varo. Altre tecniche di giunzione sono utilizzate per altri materiali come la plastica rinforzata con fibre e la plastica rinforzata con vetro. Il processo di costruzione è pensato con cautela, considerando tutti i fattori come la sicurezza, la forza della struttura, l’idrodinamica e la disposizione della nave. Ogni fattore considerato presenta una nuova opzione per i materiali da considerare così come l’orientamento della nave. Quando la forza della struttura è considerata, gli atti di collisione della nave sono considerati nel modo in cui la struttura della nave è alterata. Pertanto, le proprietà dei materiali sono considerate attentamente, poiché il materiale applicato sulla nave colpita ha proprietà elastiche, l’energia assorbita dalla nave colpita viene poi deviata nella direzione opposta, quindi entrambe le navi passano attraverso il processo di rimbalzo per prevenire ulteriori danni.
