Navi moderne  -  Aliscafi e veicoli a cuscino d'aria

Navi moderne

Le navi sono notevolmente cambiate da quando il Great Britain, primo piroscafo in ferro spinto da un elica, attraversò l'Atlantico nel 1843. Verso a fine dei XIX secolo l'acciaio sostituì il ferro come materiale da costruzione per scafi e vi fu il declino della vela. Inizialmente le vele erano indispensabili come ausiliarie alle navi equipaggiate con le prime rudimentali macchine a vapore, ma vennero progressivamente abbandonate man mano che aumentava l'affidabilità delle motrici. Nel 1918, sulle principali rotte oceaniche navigavano ormai ben poche navi a vela.

Tipi di navi

Dall'epoca del vapore è sempre valsa una suddivisione delle navi non da guerra in tre gruppi fondamentali: navi passeggeri, da carico o mercantili ed imbarcazioni di servizio. Le più grandi navi passeggeri sono i transatlantici, tra cui quelli che batterono numerosi primati sulle rotte del Nord Atlantico nel XX secolo. La concorrenza dei viaggio aereo, più veloce, è stata fatale per le grandi navi di linea che ormai sopravvivono come transatlantici da crociera, portando turisti verso luoghi esotici invece che viaggiatori su rotte fisse.

Per soddisfare le aumentate richieste dei viaggi-vacanza organizzati, oggi vengono progettate imbarcazioni per questo tipo di turismo.

Le navi passeggeri a medio raggio e i traghetti hanno dimostrato di saper meglio sostenere la concorrenza dei viaggio aereo. I progressi nella costruzione di navi, infatti, hanno permesso di trasportare veicoli stradali su navi traghetto rendendo più rapidi i viaggi e riducendone il costo.

Un tempo le navi passeggeri di linea erano le più grandi tra le navi non da guerra, ma dal 1950 sono state superate dalle petroliere, sempre più richieste dato l’aumento del consumo mondiale di prodotti petroliferi. La portata lorda delle singole navi è andata aumentando da una media di 50000 tonnellate di stazza lorda nel 1955 a 500000 tonnellate nel 1976 (per stazza lorda si intende il peso massimo comprendente carico, zavorra, carburante, acqua, equipaggio e passeggeri). La "superpetroliera" è relativamente lenta, ma è governata da un equipaggio ridotto ed è il sistema di trasporto più economico per il petrolio greggio. L'aumento di dimensioni sarà probabilmente limitato da fattori di sicurezza e dal rischio di inquinamento nel caso si manifestassero perdite. 

La nave da carico è ancora un mezzo essenziale per i traffici mondiali, ma vi è stato un impressionante aumento delle sue dimensioni. Al fine di ridurre le spese di gestione le navi da carico per merci sciolte come minerali di ferro, grano o carbone hanno raggiunto portate lorde superiori a 100000 tonnellate. Alcune possono essere attrezzate per scaricare la loro merce da sole, anche se navi che trasportano per esempio sale, grano e carbone hanno bisogno degli impianti portuali.

Lo sviluppo più importante nel trasporto via mare è stato l'introduzione della nave portacontainer su cui vengono caricate, per mezzo di speciali gru portuali, merci già preimballate in container a tenuta d'acqua. Il vantaggio è che si riduce il tempo di permanenza nel porto e che i container vengono facilmente rimossi mediante un sistema di binari. 1 rischi di danneggiamenti e furti vengono così eliminati e i container sono facilmente smistati per strada o ferrovia. Vi è però lo svantaggio che le navi portacontainer possono operare solo su rotte fisse tra terminali appositamente attrezzati ed in tal senso assomigliano ai vecchi transatlantici di linea.

Naviglio minore

Benché il loro scopo non sia più di spostarsi tra i porti raccogliendo ogni tipo di merce, le tradizionali navi da carico non sono scomparse. Ora esse agiscono su rotte dove le navi portacontainer sarebbero troppo costose, o hanno funzioni di raccordo con le rotte dei container. Le navi frigorifero restano pure importanti per il trasporto di merci deperibili. Anche le più piccole navi e petroliere costiere per il trasbordo di merci da porto a porto hanno vitale importanza sia per il collegamento e la distribuzione delle merci tra i porti minori, sia come collegamento con porti principali e terminali per container. Piccoli traghetti sono impiegati per il trasbordo di rimorchi e veicoli leggeri. Un'altra versione è il LASH, o mercantile portachiatte, cioè una grande nave con le chiatte issate a bordo. Dopo essere state calate in acqua alla foce di un fiume, le chiatte vengono rimorchiate lungo il suo corso senza operare alcun trasbordo di merci.

La navigazione non potrebbe funzionare senza imbarcazioni di servizio. Prima tra queste è il rimorchiatore, il cui scopo è di manovrare le navi più grandi in limitati specchi d'acqua. è inoltre

usato per recuperare in alto mare navi in avaria e per spegnere incendi, mentre speciali rimorchiatori da spinta conducono chiatte su fiumi e canali. Le draghe mantengono aperti i canali nei porti ed estuari, e una varietà di piccole imbarcazioni è impiegata per pilotaggio, manutenzione di boe ecc.

Motori marini

I principali sistemi propulsivi navali sono i motori diesel e le macchine a vapore che azionano le eliche. I motori diesel sono preferiti perché semplici ed economici ed hanno decisamente rimpiazzato i motori di un tempo. Le navi più grandi e veloci sono equipaggiate con turbine a vapore; quelle portacontainer e per merci sciolte, studiate per una navigazione veloce, sono spinte, per la prima volta in campo navale, da sistemi propulsivi a vapore ad alta velocità. Pure le turbine a gas sono state sperimentate, ma non si sono ancora dimostrate abbastanza affidabili ed economiche. Anche l'energia nucleare è ancora antieconomica ed il ridotto numero di navi mercantili a propulsione nucleare non sembra destinato ad aumentare fino a che non sarà realizzato un reattore compatto e poco costoso.

Aliscafi e veicoli a cuscino d'aria

Gli aliscafi ed i veicoli a cuscino d'aria sono moderni mezzi di trasporto che rispecchiano l'esigenza odierna di maggiori velocità e flessibilità. Come gli aeroplani e gli elicotteri, questi veicoli devono spendere energia sia per alzarsi che per avanzare. Lo scafo di un aliscafo viene sollevato sopra la superficie dell'acqua per ridurre la resistenza all'avanzamento (attrito) e ciò gli consente di viaggiare più veloce di una nave tradizionale. Un veicolo a cuscino d'aria, noto anche con il suo termine originale inglese "hovercraft", si solleva per rendersi indipendente dalla superficie su cui viaggia e che può essere acqua, neve, palude sabbia.

Gli aliscafi ed i loro impieghi

I primi aliscafi furono costruiti all'inizio del XX secolo. I progettisti stabilirono che una superficie alare in acqua poteva essere molto più piccola di una ala aerea capace di fornire la stessa por­tanza (forza di sollevamento). I primi esperimenti furono fatti con le superfici alari disposte a scala  che rimanevano immerse sempre in minor numero con 1’aumento della velocità del natante. Dal 1940 furono preferite le più efficienti superfici alari a “V”. In questo tipo di aliscafo le grandi ali sono inclinate dalla mezzeria verso l'alto con le estremità emergenti dall'acqua. Con questo tipo di superficie portante si ottiene una buona stabilità in virata e sulle onde.

Per la maggior parte i moderni aliscafi appartengono a questo tipo, benché siano comuni anche quelli di altri due tipi. Molti aliscafi sovietici hanno le superfici portanti orizzontali ad effetto di profondità che si stabilizzano automaticamente a pochi centimetri sotto la superficie dell' acqua e sono l'ideale per battelli di piccolo pescaggio per acque interne, ma inadatte con mare molto agitato. In quest'ultimo caso le ali immerse rappresentano la miglior soluzione e sono quelle maggiormente adottate dai velocissimi aliscafi militari. Piccole ali corrono immerse nell'acqua sopportando lo scafo per mezzo di montanti di forma idrodinamica. L'angolazione delle ali è variabile per mezzo di un pilota automatico e consente al natante di viaggiare con assetto corretto perfino con mare grosso.

La maggior parte degli aliscafi sono relativamente piccoli: pochi modelli per impiego civile raggiungono le 150 t, mentre le versioni militari più grandi arrivano a 320 t. Come traghetti costieri essi possono viaggiare a velocità elevate senza che le loro scie possano recar danno alle sponde o disturbo ai natanti più piccoli ed inoltre hanno una marcia tranquilla in acque agitate. Nell'impiego bellico gli aliscafi costituiscono agili piattaforme per cannoni, missili e sistemi di ricerca ed attacco antisommergibili. Alle basse velocità un aliscafo si comporta esattamente come una nave tradizionale il cui scafo galleggia sull'acqua. La governabilità rimane buona ed il natante è in grado di superare anche onde di notevole altezza.

La storia dei veicoli a cuscino d'aria

Un aliscafo può andare solo sull'acqua, ed inoltre alle basse velocità necessita di acque profonde per poter galleggiare. Al contrario, un hovercraft può andare ovunque.

Nel XIX secolo alcuni ingegneri tra cui John Thornycroft (1843‑1928) tentarono di ridurre la resistenza all'avanzamento pompando aria da fori ricavati nello scafo di una nave. La successiva evoluzione degli hovercraft seguì agli esperimenti condotti negli anni '50 da Christopher Cockerel (n. 1910), che si rese conto che era essenziale una "parete" di tipo qualsiasi per trattenere sotto al veicolo il cuscino d'aria atto a sollevarlo in relazione ai limiti praticamente imposti dalla potenza del motore.

I moderni hovercraft corrono su una unica bolla o cuscino d'aria soffiata da ventilatori attraverso fessure o getti attorno alla superficie inferiore della piattaforma. La parte principale della piattaforma costituisce una riserva di galleggiabilità con la quale un hovercraft per impiego sull'acqua può galleggiare quando viene tolta la forza di sostentamento. L'aria pompata attraverso le fessure solleva il veicolo su di un cuscino d'aria lievemente pressurizzato e sfugge dai bordi nella stessa quantità in cui è introdotta. Gli organi di propulsione e di sostentamento possono essere azionati sia da un unico apparato motore che da motori separati. I primi hovercraft avevano il fondo piatto e quando erano in funzione erano completamente sollevati, anche se soltanto di pochi centimetri. Per migliorare le loro prestazioni sulle onde e su altri ostacoli, gli hovercraft furono in seguito dotati di una bordatura flessibile capace di trattenere il cuscino d'aria, ma anche di passare facilmente sopra agli ostacoli. Gli hovercraft sono veramente anfibi e quindi possono muoversi ugualmente bene sia sull'acqua che sulla terra. A differenza degli aliscafi, i veicoli a cuscino d'aria non hanno limiti di grandezza ed infatti ve ne sono di molto grandi in servizio come traghetti per passeggeri ed autovetture. Sono stati sperimentati diversi sistemi di propulsione e guida, in alcuni casi abbinati.

Altri impieghi dei cuscino d'aria

A parte il normale trasporto di passeggeri, gli hovercraft si sono dimostrati particolarmente interessanti come mezzi militari ed inoltre il principio del cuscino d'aria è stato applicato con successo ad altri sistemi di trasporto. Riducendo quasi totalmente l'attrito, esso può essere applicato ad un treno che corre su una pista piana e che sfrutta come mezzi propulsivi dei ventilatori intubati o dei motori lineari ad induzione. Come veicoli per carichi pesanti, gli hovercraft possono trasportare macchinari da 500 t sopra superfici che non possono essere attraversate da veicoli su ruote o su rotaia. I "pallet" a cuscino d'aria usati nell'industria sono facili da muovere ed agiscono con un basso carico specifico sul suolo.

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