A. Vega I propulsori navali

8. I Propulsori navali.

8.1 – Generalità sui propulsori navali.

Le navi sono classificate in base al

tipo di propulsore di cui sono dotate. Nella

classificazione delle navi si fa una differenza

tra :

- navi o imbarcazioni a remi

- navi o imbarcazioni a vela

- navi o imbarcazioni a motore.

Queste ultime vengono a loro volta

suddivise in navi o imbarcazioni entrobordo

o fuoribordo, asseconda che il motore sia

sistemato nello scafo o al di fuori di esso. Le

grandi navi da traffico, i motopescherecci ed i

grossi yacht hanno sistemazioni del tipo

entrobordo con motori solitamente a ciclo

diesel. Ovviamente esistono svariati tipi di

motori, ma qui intendiamo occuparci

esclusivamente dei propulsori e non degli

apparati motori di cui sono dotate le navi.

Il propulsore per eccellenza in campo

navale è l’elica, oggi universalmente

applicata e di cui ci occuperemo ampiamente

nel seguito. Tuttavia nel corso dello sviluppo

della propulsione meccanica, che soppiantò la

propulsione velica unica conosciuta per le

navi da traffico fino alla fine del XIX secolo e

fino alla metà del XX secolo, fecero la loro

comparsa altri tipi di propulsori. Il primo ad

essere ideato ed utilizzato fu la ruota a pale,

costituita da un cilindro sulle cui generatrici

venivano fissate delle pale.

L’elica comparve subito dopo e dopo

di essa sono arrivati il propulsore voith ( o

cicloide), costituito da un disco cilindrico

dotato di pale e sporgente dalla carena

ruotante orizzontalmente e, più recentemente,

l’idrogetto, che sfrutta il principio

dell’azione-reazione per far avanzare lo scafo

pompando dell’acqua.

A. Vega I propulsori navali

8.2 La ruota a pale.

La propulsione meccanica venne adottata sulle navi con il perfezionamento e la diffusione

delle macchine a vapore a partire dai primi anni del XIX secolo. Il primo propulsore navale ad

essere adottato fu la ruota a pale costituita da un cilindro sulle cui generatrici sono fissate in varia

maniera le pale. Essa agisce esercitando una pressione sull’acqua, dovuta al moto rotatorio che ad

essa viene fornito da un sistema di bielle collegato al motore. La ruota è generalmente posta a

poppa, con l’asse del cilindro ortogonale all’asse longitudinale della nave.

In figura è mostrato quanto appena

descritto. Come si può vedere tale sistema di

propulsione è adoperata su battelli fluviali a

scopo turistico, soprattutto negli Stati Uniti,

dove unità di questo tipo hanno segnato

un’epoca. Nell’esempio di figura è

rappresentata una ruota a pale fisse che risulta

essere poco efficiente in termini di

rendimento, soprattutto durante il beccheggio

della nave. Per migliorare le prestazioni venne

ideata la ruota a pale articolate, dotate di un

sistema di biellismi atto a mantenere sempre

perpendicolare alla superficie del liquido la

sezione della pala. Un’altra via che venne

seguita fu quella di sistemare due ruote a pale

una per murata in prossimità della sezione

maestra, ma le oscillazioni dovute al rollìo

della nave provocavano la fuoriuscita delle

stesse con conseguente aumento delle

vibrazioni e rotture del sistema di biellismo.

La prima nave a vapore costruita in Italia che

adottava un simile sistema di propulsione fu

la Ferdinando I costruita nel 1818 a Napoli

dal cantiere Filosa (rappresentata nella figura

della pagina precedente) era lunga 39 metri e

raggiungeva una velocità di 6 nodi .

8.3 – L’elica .

L’elica navale deriva dall’elica geometrica che è una linea tracciata su di cilindro che

interseca le sue generatrici secondo un angolo costante. Si può pensare decritta da un punto

materiale che si muova di un moto composto da una rotazione uniforme attorno ad un asse e dalla

traslazione uniforme in direzione dell’asse stesso; questo è chiamato moto elicoidale. L’asse ed il

raggio del cilindro che contiene l’elica sono detti asse e raggio dell’elica. Le parti che costituiscono

l’elica navale sono il mozzo, simile ad un’ogiva, sul quale vengono calettate in vario modo le pale.

Un’elica navale è caratterizzata da alcuni elementi geometrici :

- il diametro

- il numero di pale

- la proiettata

- l’angolo di calettamento

- il senso di rotazione

- il passo

- il regresso

- il regresso percentuale

A. Vega I propulsori navali

Il diametro è ovviamente dato dal doppio del raggio della circonferenza che contiene l’elica

in esame. Il numero di pale è variabile tra 2 e 810 e dipende dalle caratteristiche di velocità e

potenza necessarie alla nave cui l’elica è accoppiata.

La proiettata rappresenta l’area utile delle pale ottenuta proiettando la loro superficie su di

un piano perpendicolare all’asse dell’elica.

L’angolo di calettamento rappresenta l’angolo di inclinazione che la corda della sezione

della pala forma con l’asse dell’elica. L’angolo di calettamento risulta variabile procedendo dal

mozzo verso il bordo esterno delle pale.

Il senso di rotazione può essere destrorso ( o sinistrorso) se guardando da poppa verso

prora l’elica ruota in senso orario ( o antiorario) all’avanzare della nave.

Dal diametro e dal numero di pale può già intuirsi qualche caratteristica dell’elica. Eliche di

potenza ( per esempio quelle dei rimorchiatori o dei pescherecci a strascico) hanno un grande

diametro, 4 o 5 pale ed una bassa velocità di rotazione. Eliche destinate a navi veloci hanno

diametro più piccolo e una maggiore velocità di rotazione ( per esempio le eliche dei fuoribordo).

Il passo dell’elica p rappresenta lo spazio di cui avanza l’elica in un giro completo. Il

valore del passo dipende dal raggio dell’elica e dall’angolo di calettamento come mostrato nella

figura in apertura di pagina. Nella figura sottostante sono rappresentati esempi di eliche a tre,

quattro e cinque pale.

8.4 Il regresso.

Il passo p rappresenta lo spazio di cui avanza in un giro completo di 360° l’elica da sola,

cioè senza essere accoppiata alla nave. In realtà quando l’elica è accoppiata ad una carena lo spazio

di cui avanza in un giro completo di 360° il complesso elica-nave è inferiore e viene indicato con il

nome di avanzo a.

La differenza tra p ed a viene detta regresso dell’elica ed indicato con r :

r = p – a

A. Vega I propulsori navali

Il regresso rappresenta in qualche modo una misura dell’energia dissipata dal propulsore per

vincere le resistenze al moto di avanzamento della nave.

Consideriamo l’espressione:

= p

ap 100

essa rappresenta il cosiddetto regresso percentuale dell’elica. Se ragioniamo sul fatto che la

velocità di avanzamento in acqua dell’elica dipende sicuramente dal passo p e dal numero di giri al

minuto n che la stessa fa, si può ottenere facilmente la velocità teorica dell’elica Vt secondo la

semplice relazione :

Vt = 60

np

Analogamente, considerando l’avanzo a può ottenersi la velocità della nave Vn :

Vn = 60

na

Ricavando da ciascuna di queste espressioni il valore del passo p e dell’avanzo a si ottiene:

p = n

Vt 60 e a = n

Vn 60

Sostituendo quanto adesso ricavato nell’espressione del regresso percentuale si ottiene:

n

Vt 60 n

Vn 60 (Vt Vn) n

60 (Vt Vn)

= 100 = 100 = 100

n

Vt 60 Vt n

60 Vt

La relazione sopra ottenuta permette di valutare l’entità del regresso percentuale note la

velocità teorica dell’elica Vt e la velocità della nave Vn (che può essere sostituita anche con la

velocità propulsiva Vp ), ciò consente in definitiva di comprendere in maniera intuitiva che l’elica

“perde” in velocità quando lavora accoppiata ad una carena e permette di dedurre l’esistenza delle

resistenze idrodinamiche dello scafo.

8.5 – Funzionamento dell’elica.

Due sono le teorie che tentano di spiegare il funzionamento dell’elica marina: la teoria

impulsiva e la teoria alare.

La teoria impulsiva è stata formulata per prima e permette di determinare la spinta T che l’elica

fornisce alla nave. Non spiega però come la spinta ha origine sulla singola pala.

A. Vega I propulsori navali

Nella teoria impulsiva si considera la traslazione assiale del flusso d’acqua attraverso il

disco dell’elica e mette in relazione la massa (dell’acqua) con la variazione di velocità e di

pressione.

In figura è schematicamente mostrato il principio di funzionamento dell’elica in base alla

suddetta teoria. Si nota bene dal grafico che la massa d’acqua che entra nel disco dell’elica

attraversandolo ne esce con una maggiore velocità, mentre il moto che ne risulta è

contemporaneamente rotatorio e traslatorio. Anche la pressione del flusso d’acqua che attraversa

l’elica subisce importanti variazioni; si può notare una diminuzione di pressione a monte del disco

dell’elica, un notevole aumento di questa in corrispondenza del disco dell’elica ed una progressiva

diminuzione a valle di questo. Il valore della pressione finale eguaglia quello iniziale a sufficiente

distanza dall’elica.

La teoria impulsiva pur con i suoi limiti sull’origine della spinta T fornita dall’elica permette

di quantificarla, fornendo comunque utili informazioni sui parametri di accoppiamento tra elica e

carena.

Sappiamo dalla fisica che la quantità di moto q di un corpo è fornita dal prodotto della

massa per la velocità ovvero :

q = m V

La variazione della quantità di moto della quantità di acqua che attraversa il disco dell’elica

può essere indicato da :

q = m (V – V’)

dove con V si indica la velocità d’ingresso dell’acqua e con V’ la velocità di uscita dell’acqua a

valle del disco dell’elica; evidentemente il termine (V – V’) rappresenta la variazione di velocità

dell’acqua attraverso il disco dell’elica.

In fisica si definisce impulso il prodotto di una forza F che agisce per un piccolo intervallo

di tempo dt ovvero :

I = F dt

l’impulso I può però essere espresso anche mediante la variazione della quantità di moto; quindi

ragionando per analogie si può scrivere:

I = F dt = q = m (V – V’)

A. Vega I propulsori navali

e ponendo dt = 1 si ottiene :

relazione che esprime la Teoria Impulsiva dell’elica e secondo la quale una stessa forza di spinta T

può essere fornita:

- o agendo su di una grande massa d’acqua che subisce una piccola variazione di velocità

- o agendo su di una piccola massa d’acqua facendole subire una forte variazione di velocità.

Con la prima soluzione si ottengono eliche di grande diametro ed a bassa velocità come

quelle dei rimorchiatori, con la seconda soluzione si ottengono le eliche veloci e di piccolo diametro

come i motoscafi, i fuori bordo o per le navi bielica (a due eliche) come è il caso delle navi militari

o navi dove la velocità è una necessaria qualità nautica.

La teoria alare trae origine dallo studio della portanza, la forza che permette ad un aereo di

volare mantenendosi in aria. La portanza P si origina quando una lastra posta in fluido si trova in

moto relativo rispetto ad esso e viene inclinata rispetto al flusso della corrente: nascerà una forza P

perpendicolare alla velocità dei filetti fluidi che compongono la corrente ed una forza R opposta

alla velocità degli stessi filetti fluidi. La somma R + P rappresenta la forza F che agisce sulla

lastra. La genesi della portanza P si può spiegare con il fatto che la presenza della lastra costringe i

filetti fluidi ad addensarsi sulla faccia superiore e a diradarsi su quella inferiore; ciò provoca una

depressione sul dorso che risucchia la lastra verso l’alto ed una pressione sul dorso inferiore che

tende a spostarla nello stesso verso. La portanza è dunque generata dall’azione combinata di una

pressione e di una depressione. Se al posto di una lastra si considera un profilo alare, ovvero una

superficie spessa le cui facce sono curvate in maniera diversa, la portanza generata risulta essere

superiore a quella della lastra. È questo che si fa con le ali degli aerei, da cui il termine profilo

alare cioè sezione di un’ala.

Se, come illustrato in figura, si considera una pala dell’elica ed una sezione di questa tra

quelle indicate dal tratteggio si ottiene una figura molto simile a quella di un profilo alare.

F = m (V – V’)

A. Vega I propulsori navali

In figura è rappresentata la sezione della pala dell’elica assai simile al profilo di un’ala: si

notano l’angolo di calettamento , la corda del profilo e la portanza P. Quest’ultima è evidente

scomponibile nelle due componenti :

= P cos e r = P sin

Il termine rappresenta la spinta utile prodotta dalla sezione di pala, mentre il termine r

rappresenta la resistenza al moto. Ovviamente quanto appena ricavato vale per la sezione di pala in

considerazione per determinare la spinta complessiva fornita dalla pala risulta necessario

considerare l’infinità di possibili sezioni ottenibili, quindi moltiplicare per il numero di pale tenendo

però presente la diversa velocità che ciascuna di esse avrà rispetto all’acqua e nei diversi istanti. Ne

consegue che il calcolo non è per nulla facile. Come si diceva all’inizio del paragrafo, per

determinare la spinta T fornita dall’elica si adopera la teoria impulsiva, per spiegare l’origine della

spinta è necessario considerare la teoria alare.

8.6 – Il fenomeno della cavitazione dell’elica.

La sezione di una pala si presenta simile ad

un profilo alare quindi il moto relativo all’acqua

determina una depressione sul dorso ed un aumento

di pressione sulla faccia. Il principale contributo alla

spinta prodotta dall’elica proviene dalla depressione.

Se la pressione in un punto qualunque della pala

scende al di sotto di un valore limite si producono

delle bolle di vapore che successivamente

implodono. Questo fenomeno è detto cavitazione e

può risultare dannoso per il buon funzionamento

dell’elica in quanto l’implosione delle bolle ( o

cavità ) produce rumore, corrosione della superficie

delle pale, aumento delle vibrazioni e diminuzione

del rendimento.

Per evitare il fenomeno della cavitazione si tende a far diminuire le differenze di pressione

che si hanno sul profilo delle pale, allo scopo di compensare la diminuzione della spinta propulsiva

viene aumentata la superficie di queste.

A. Vega I propulsori navali

Durante le fasi di carenaggio è

abitudine ripristinare la superficie delle

pale mediante levigazione come mostrato in

figura. Sulle eliche lente e molto immerse

come quelle delle navi mercantili il fenomeno

della cavitazione è raro.

È più frequente nelle eliche molto

veloci e poco immerse come quelle dei

motori fuoribordo o nelle navi militari.

Tuttavia oggi si progettano anche

eliche supercavitanti, nelle quali il numero di

giri è talmente elevato che la cavitazione è

estesa uniformemente a tutta la superficie

delle pale.

Eliche di questo tipo richiedono l’impiego di materiali dotati di elevate caratteristiche

meccaniche.

8.7 – Eliche a pale reversibili.

Per accoppiare un elica ad una carena (nave) è necessario eseguire dei calcoli sui dati di

partenza sui quali il progetto si sviluppa:

- la velocità della nave

- la potenza all’asse occorrente per tale velocità

- il numero di giri al minuto (rpm)

Poiché questi elementi dipendono dal

variare delle condizioni di esercizio della nave,

nasce la necessità di stabilire il valore di detti

parametri per una determinata condizione

operativa della nave.

In questa condizioni l’elica funziona con il

massimo rendimento, mentre allontanandosi da

esse il rendimento tende a diminuire.

Si deduce quindi che il funzionamento ottimale dell’elica si verificherà solo per la

condizione d’esercizio presa a riferimento per la sua progettazione.

Per eliminare questo inconveniente sono state

ideate e realizzate le eliche a passo variabile o

eliche a pale reversibili. Si tratta di eliche le cui

pale possono ruotare intorno al proprio asse; la

rotazione delle pale provoca conseguentemente la

variazione del passo dell’elica p, per cui queste

eliche sono dette a passo variabile.

I principali vantaggi delle eliche a passo variabile

sono :

- possibilità di mantenere inalterato il

regime di funzionamento della macchina pur

variando la velocità della nave con il variare del

passo;

A. Vega I propulsori navali

- massimo rendimento in ogni condizione di carico e per qualunque velocità;

- inversione del moto della nave indipendentemente dalla macchina con evidenti

vantaggi per la sicurezza;

- facilità e rapidità di manovra, in quanto le variazioni di velocità della nave e

l’inversione del moto si ottengono variando l’orientamento delle pale direttamente

dalla plancia, senza variare il regime di funzionamento della macchina, con ulteriore

notevole beneficio di quest’ultima.

Eliche a passo variabile trovano

applicazione sulle navi traghetto (vedi foto)

che hanno necessità di manovre pronte e

frequenti durante l’attracco in porto e, per le

identiche ragioni, sulle navi passeggeri.

Difficilmente eliche a passo variabile

trovano applicazione sulle grosse navi da

carico.

8.8 – Il propulsore Voith Shneider.

Solitamente una nave che adotta tale tipo di propulsione monta due voith uno a prua e uno a

poppa. Per alloggiare un propulsore voith la carena deve avere una forma piatta verso le estremità

prodiera e poppiera, per questa ragione solitamente questo tipo di propulsore viene impiegato sulle

navi traghetto bidirezionali quali le unità

classe “Agata” e classe “Riace” delle Ferrovie

dello Stato in sevizio nello Stretto di Messina

o le unità classe “Isola di Caprera” della

Saremar di Navigazione del gruppo Tirrenia

Finmare in servizio in Sardegna.

Il propulsore Voith Shneider o rotor o

cicloide è un sistema di propulsione

alternativo all’elica.

Si presenta come un grosso disco dal

diametro di 5 metri circa con asse di rotazione

verticale e con delle pale articolate

(solitamente cinque) sporgenti verso il basso,

visibili nella figura a lato .

A. Vega I propulsori navali

Un tale sistema di propulsione non richiede la presenza di eliche di manovra. Usualmente ad

ogni voith è abbinato un motore collegato tramite un asse ed un giunto cardanico. Una sistemazione

di questo tipo permette alla nave di ruotare anche di 360° da ferma e di accostare ed evoluire

liberamente. L’articolazione delle pale consente un rapido passaggio dalla marcia indietro alla

marcia avanti e viceversa, una rapida partenza da fermo e una buona manovrabilità in fase di

attracco e alle basse velocità.

Di contro tra i limiti del propulsore voith

vi è la scarsa immersione e la chiglia piatta che

espone questo tipo di nave ai movimenti di

rollìo e beccheggio, la vulnerabilità delle pale

che sporgendo dal profilo della carena possono

toccare il fondo danneggiandosi, la velocità

massima non molto elevata, solitamente intorno

ai 15 nodi.

8.9 – L’idrogetto.

Come mostrato in figura un sistema di propulsione a idrogetto è costituito essenzialmente da

una presa a mare da dove entra l’acqua, da una pompa e da un ugello orientabile che rappresenta

l’uscita.

A. Vega I propulsori navali

L’acqua aspirata entra dalla presa a mare e, attraverso il tunnel, giunge alla girante della

pompa dove acquista velocità, quindi viene pompata verso l’ugello da dove fuoriesce fornendo la

spinta all’imbarcazione.

La pompa è connessa meccanicamente

mediante un asse ed un riduttore ad uno o più

motori diesel o ad una turbina a gas.

L’idrogetto è assimilabile ad un

propulsore entro fuoribordo.

Il sistema di propulsione a idrogetto ha

trovato una prima applicazione nella nautica

da diporto come utile alternativa al motore

fuoribordo.

Successivamente ha cominciato ad

essere applicato sulle unità più grandi, trovando

una diffusione notevole sulle unità veloci HSV

(High Speed Vessel) capaci di raggiungere

velocità anche di 40 nodi e oltre come il

“Guizzo” della Tirrenia Finmare prima unità

HSV a svolgere servizio regolare di linea in

Italia.

Una delle caratteristiche delle unità HSV è lo scafo costruito in leghe di alluminio allo scopo

di garantire la necessaria robustezza allo scafo e contemporaneamente un dislocamento leggero che

lo faccia immergere poco.

A. Vega I propulsori navali

Proprio la scarsa immersione rappresenta uno dei limiti degli HSV che hanno difficoltà a

tenere il mare in presenza di moto ondoso e sono molto sensibili all’azione del vento.

Ma la stessa scarsa immersione e la leggerezza dello scafo contribuiscono a dare a queste

unità una buona manovrabilità in porto e con poco fondale a disposizione, elementi che hanno

decretato il loro successo e la crescente diffusione.

Tra gli altri vantaggi va considerato il maggiore comfort per i passeggeri data la notevole

riduzione di rumore e di vibrazioni rispetto alle navi ad elica.

Un punto debole si è rivelato il consumo di carburante a parità di potenza impiegata rispetto

alle navi tradizionali, anche se compensato dalla possibilità di invertire la marcia senza provocare

contraccolpi al basamento del motore e sul riduttore come avviene sulle navi ad elica.

Tuttavia oggi il propulsore a getto trova larga applicazione nei catamarani passeggeri che

riescono a compensare i problemi di consumo che invece hanno afflitto gli HSV.

8.10 – Il propulsore azipodale (AZIPOD).

A partire dagli anni novanta ha cominciato a trovare applicazione sulle navi il propulsore

azipodale , cioè azimutale con motore propulsivo elettrico montato in un “pod” (piede a guscio

A. Vega I propulsori navali

sommerso) che porta un’elica a passo fisso. Il nome con il quale è maggiormente noto questo tipo di

propulsore è AZIPOD. Pur trattandosi di un nome commerciale legato alla ditta che lo ha proposto,

brevettato, prodotto e commercializzato per prima, nell’ambito di questo lavoro verrà indicato con

tale nome.

L’azipod è un propulsore ad elica a passo fisso connessa ad un motore elettrico alloggiato

all’interno di in un “siluro” che può ruotare di 360° intorno al suo asse verticale. La velocità del

motore è controllata da convertitore di frequenza che rende possibile la sua rotazione da zero alla

massima velocità in entrambi i sensi di marcia . Tutto il blocco del propulsore è posto sotto la

chiglia della nave. Delle apposite guarnizioni garantiscono la tenuta stagna del blocco e la libera

rotazione del sistema.

Dal 1997 la produzione e la

commercializzazione degli azipod

inizia ad interessare le grandi navi

passeggeri da crociera con propulsione

diesel/elettrica.

Su ogni impianto nave vengono

montati due azipod laterali azimutali.

In alcuni casi ne vengono istallati tre,

con quello centrale fisso così da

eliminare il timone convenzionale.

Ciò rappresenta una piccola rivoluzione

in campo navale in quanto l’ azipod

unifica le funzioni di propulsione e di

governo della nave.

Nello schema di figura è mostrato lo

spaccato di un impianto azipod con le

sue componenti. Partendo dall’alto si

nota sulla sinistra il motore elettrico

per il moto azimutale, al centro

l’ingranaggio di interfacciamento,

sulla destra l’impianto di

raffreddamento a circolazione di aria

fredda. Scendendo si nota il blocco di

installazione e subito sotto il siluro che

contiene il motore elettrico connesso

all’elica schematicamente

rappresentata a sinistra e i cuscinetti di

accoppiamento sulla destra.

L’installazione di un propulsore

azipod comporta un risparmio del

1015 % sul costo totale della nave,

risparmio e facilità di manutenzione.

A. Vega I propulsori navali

A fianco è mostrato un impianto pilota a

tre azipod per una moderna nave passeggeri.

Ai lati si vedono bene i due azipod capaci di

ruotare a 360° mentre quello centrale è fisso

ed ha una disposizione che richiama la tipica

sistemazione per le eliche tradizionali.

I principali vantaggi dell’impiego

dell’azipod sono:

- l’eliminazione del timone

- l’eliminazione della linea d’assi

dell’elica

- l’eliminazione dei ringrossi e dei

braccetti

- il miglioramento del fattore di scia

- la semplificazione della forma della carena

- il miglioramento della propulsione e della manovrabilità

- l’aumento del comfort per i passeggeri a causa delle ridotte vibrazioni

Le applicazioni del propulsore azipodale riguardano tipicamente navi bielica passeggeri da

crociera come la “Costa Fortuna” (mostrata in figura) e le unità gemelle Costa atlantica e Costa

Mediterranea, numerose altre unità della Carnival Cruise (Carnival Paradise, Carnival Pride,

Carnival Glory, Carnival Spirit) navi traghetto, navi posatubi, navi posacavi, rompighiaccio, navi

feeder chimichiere e shuttle tanker.

Tuttavia, proprio a causa del fatto

che i grossi motori elettrici sporgono

sotto la poppa, l’azipod risulta esposto al

rischio di danneggiamenti esterni durante

la navigazione e nelle manovre in porto

o su bassi fondali.

Inoltre la tenuta stagna del blocco

propulsivo potrebbe essere compromessa

in caso di urti con il fondo.

L’introduzione degli azipod ha di

fatto incrementato l’utilizzo della propulsione diesel elettrica con una progressiva riduzione della

lunghezza degli assi delle eliche e un sensibile miglioramento del confort dei passeggeri a causa

della progressiva diminuzione delle vibrazioni.

A. Vega I propulsori navali

Molto interessante risulta il sistema

CODLAG (COmbined Diesel-eLectric And Gas)

che è un sistema di propulsione navale basato

sull'impiego di motori elettrici direttamente

connessi agli assi (generalmente due) delle eliche. I

motori vengono alimentati da generatori diesel e

per avere velocità maggiori, viene inserita la

turbina a gas che viene disconnessa dal sistema di

trasmissione per tornare alla velocità di crociera,

come avviene nei sistemi di propulsione CODAG

(COmbined Diesel And Gas -- Combinato diesel e

gas) che a sua volta è un tipo di propulsione navale

per imbarcazioni che richiedono una velocità

massima considerevolmente superiore a quella di

crociera, in particolare navi militari.

Quest’ultimo sistema consiste in motori diesel per la velocità di crociera e turbine a gas che

possono essere inserite per i tratti ad alta velocità. Nella maggior parte dei casi la differenza di

potenza tra il solo motore diesel e il combinato tra diesel e turbina a gas, è tanta da richiedere eliche

a passo variabile per limitare la rotazione in modo che i motori diesel possano continuare ad operare

senza cambiare il rapporto di trasmissione degli ingranaggi

Il sistema CODLAG che usa i motori diesel sia per la propulsione che per la produzione di

energia elettrica per i servizi di bordo riduce notevolmente i costi, poiché diminuisce il numero dei

motori diesel destinati ai diversi servizi della nave e i motori elettrici necessitano una minore

manutenzione. Inoltre potendo i motori elettrici lavorare più efficacemente in un più ampio numero

di giri, e potendo essere direttamente collegati all'asse dell'elica, risultano più semplici i sistemi di

trasmissione per accoppiare e disaccoppiare i sistemi diesel-elettrici con la turbina a gas.

Altro vantaggio della trasmissione diesel-elettrica

è che, non essendo necessaria una connessione

meccanica, i generatori diesel possono essere isolati

acusticamente dallo scafo della nave, rendendola

meno rumorosa. L'isolamento acustico dello scafo,

molto usato nei sottomarini risulta molto utile anche

in navi di superficie

L'energia prodotta, oltre che ad alimentare i servizi di bordo della nave, alimenta anche i

motori elettrici di propulsione collegati direttamente alle eliche (diversamente dal CODAG elettrico

dove i motori elettrici sono collegati alle eliche tramite degli ingranaggi di trasmissione). Questo

sistema è usato sulla nave passeggeri inglese Queen Mary 2 con propulsori azimutali.

La propulsione diesel-elettrica sulle

navi da crociera è una soluzione ampiamente

diffusa poiché offre le più alte prestazioni in

termini di rumorosità e di spazio e migliora

l'esperienza dei passeggeri a bordo. Questa

soluzione sta diventando sempre più utilizzata

anche su altri tipi di navi tra cui: navi

mercantili, FPSO (Floating Production,

Storage and Off-loading vessel) e altre navi

per applicazioni speciali perché offre minori

costi di manutenzione e spazio ridotto.