La stabilità della nave è un fenomeno complesso
Quando si progetta un'imbarcazione, uno degli obiettivi più ovvi è quello di mantenerla in posizione verticale. Sebbene possa sembrare un'idea sciocca, i costruttori navali e gli architetti hanno impiegato molto tempo per comprendere realmente i fenomeni in questione, per modellarli e per essere in grado di calcolarli e prevederli. La famosa storia dell'affondamento del Vasa non appena è stato lanciato.
Grazie all'esperienza, sono state sviluppate formule matematiche, che non approfondiremo in questa sede, per stimare la capacità di un'imbarcazione di ritrovare l'equilibrio, caratterizzata dal cosiddetto momento raddrizzante. In breve, la curva rappresenta graficamente lo sforzo necessario per sbandare la barca in funzione dell'angolo di sbandamento.
Il calcolo evidenzia due fattori chiave, chiamati stabilità della forma e stabilità del peso.
La forma dello scafo, prima garanzia di stabilità
Se si prendono due barche dello stesso peso, ma con forme di scafo diverse, la loro stabilità sarà diversa. Un tronco lungo, stretto e rotondo non si comporterà allo stesso modo di una vasca corta e larga, che è molto più difficile da sbandare, almeno all'inizio.
La larghezza è un elemento chiave. Una barca stretta sbanda gradualmente e accetta grandi angoli senza capovolgersi. D'altra parte, una barca larga sarà molto stabile a piccoli angoli di sbandamento, prima di rovesciarsi più bruscamente. Matematicamente, la stabilità è legata all'inerzia della linea di galleggiamento della barca rispetto al suo asse. Il caso estremo è quello di un multiscafo, che è molto largo, ma che perde improvvisamente stabilità quando solleva uno scafo e quindi perde l'inerzia della linea di galleggiamento.
Per ottenere una maggiore stabilità di forma, gli scafi vengono allargati o vengono aggiunti dei galleggianti. Nelle navi commerciali, i traghetti che col tempo si appesantiscono con le attrezzature vengono talvolta "gonfiati", cioè vengono dotati di rigonfiamenti supplementari sui lati al galleggiamento per migliorare la stabilità.
Lester la barca, nel posto giusto!
L'altra garanzia di stabilità è il peso. Anche in questo caso, bisogna metterlo nel posto giusto. Ancora una volta, l'istinto ci dice che mettere una pietra in cima all'albero non è una buona idea, e i calcoli lo confermano! In realtà sono la massa e la distanza tra il centro di gravità e il centro dello scafo, cioè il centro del volume sommerso, a definire il momento raddrizzante.
Fu probabilmente questa tendenza a decorare in alto per essere visibili a causare l'affondamento del Vasa. I marinai si resero presto conto che le loro navi senza carico rischiavano di rovesciarsi e tendevano ad appesantirle con pietre nella stiva. Gradualmente, la chiglia, che si riferisce alla parte strutturale che corre longitudinalmente all'asse della nave, assunse anche la funzione di zavorra, idealmente collocata sul fondo della nave. I moderni yacht a bulbo concentrano il peso il più possibile, scegliendo materiali densi come la ghisa o il piombo. Più l'imbarcazione è pesante e più il suo centro di gravità è basso, più è stabile.
Una storia di compromessi
L'architettura navale è l'arte del compromesso. Tenendo conto delle esigenze della vita a bordo, delle prestazioni e del gusto, è necessario trovare un equilibrio tra stabilità della forma e stabilità del peso. I "Ballasted lanes", gli yacht a chiglia profonda e altamente zavorrati progettati dagli inglesi per l'America's Cup, erano in contrasto con le "Champagne Cup" americane che enfatizzavano la stabilità della forma alla fine del XIX e all'inizio del XX secolo. Comprendendo le basi della stabilità, per il velista sarà più facile scegliere tra un'imbarcazione a basso pescaggio con un forte dislocamento o un'imbarcazione a pescaggio leggero con un grande dislocamento, e le 50 sfumature tra le due!
