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Timone e Motore

IMBARCAZIONI A MOTORE

Le imbarcazioni a motore sono di vario tipo e caratteristiche, dotate generalmente di un solo motore diesel o a scoppio e quindi di una sola elica che può essere destrorsa o sinistrorsa.

L’avviamento del motore è ottenuto con un motorino elettrico alimentato da una batteria, la quale viene ricaricata da una dinamo mossa dallo stesso motore. L’inversione di marcia è generalmente ottenuta per mezzo di un "invertitore di marcia" che può assumere tre posizioni: marcia avanti, folle e marcia indietro.
Per la manovra delle imbarcazioni a motore occorre tenere presenti sia gli effetti del timone sia gli effetti evolutivi dell’elica.

 

TIMONE

Il timone è l' organo che serve a dirigere la nave, cioè a mantenerla sotto governo.
Ciò significa che il timone serve per far andare la nave in una determinata direzione ossia per mantenere la nave in rotta, ma anche per farla evoluire, ossia farla girare e volgere la prora da una parte o dall' altra.

Il timone ha una forma aerodinamica e le sue sezioni orizzontali sono profili alari. 

Il  timone e' l'organo principale della nave, esso e' indispensabile le per manovre della nave. Queste manovre possono essere fatte per accostate di sicurezza, zone ad alto traffico in special modo negli stretti o canali; (Stretto di Singapore,Canale della Manica,Stretto della Florida , canale di Suez o di Panama). Manovre durante la navigazione oceanica, mare aperto o navigazione in acque chiuse,ormeggio e disormeggio nei porti , navigazione costiera e fluviale . La superficie del timone ha una forma rettangolare o trapezoidale,  si trova a poppavia dell'asse di rotazione , se  una  parte guarda verso proravia dell'asse di rotazione , in questo caso , si dice: “ timone compensato”.

Posizioni del timone compensato rispetto alla carena  sono: timone compensato adiacente alla carena; timone compensato distanziato dalla carena; timone semicompensato in prosecuzione della carena.


 



 

 

Facciamo un esempio di  nave senza elica con timone : nave a vela, in navigazione con un moto rettilineo ed una velocita' “ V “.

Diciamo che , nell'istante in cui il timone e' inclinato di un angolo dR (d=delta Greco) rispetto al piano diametrale, il timone si comporta come una superficie alare che si sposta nell'acqua con la stessa velocita' della nave “ V “ e con un angolo di incidenza a= dR (d=delta Greco) . Sulla pala del timone nascono “ la portanza” e  “ la resistenza” applicate nel centro di pressione” P “.
Installazione del timone: il timone e' installato in modo che possa essere inclinato rispetto al piano diametrale anche di angoli maggiori di 35/40 gradi , (normalmente la massima banda della pala“angolo” dritta o sinistra e' di 35°) , cio' e' dovuto al fatto che in fase evolutiva non sussiste piu' l'uguaglianza fra “ l'angolo di incidenza  e l'inclinazione del timone”.

 Il timone inclinato con un angolo di barra (a ) su una nave in moto ,produce i seguenti cinque effetti :

  • rotazione nel piano orizzontale (evoluzione)

  • Resistenza al moto.

  • Deriva

  • Sbandamento

  • Appruamento

Tutti gli effetti sono dovuti alla forza “FN” . Si consideri una nave in moto rettilineo e il timone inclinato di un angolo aR; la forza FN che agisce sul timone si consideri applicata in O; da scomporsi  in una componente longitudinale XR e una trasversale YR. 

Quindi risulta :            XR = FN sen dR                 YR = FN cos dR.     (d=delta Greco) 

La forza XR si somma alla “ resistenza  al moto” e produce un effetto indesiderato; effetto dannoso sull'economia d'esercizio della nave, esso si puo' risolvere ottimizzando l'uso del timone durante il moto rettilineo della nave. L'effetto prodotto da YR si nota meglio se nel baricentro G della navesi applicano due forze uguali e contrarie a YR. 

La nave sottoposta ad una coppia (YR , -YR) fa ruotare la prora nave dalla stessa parte in cui risulta inclinato il timone, e l'altra forza  produce una “ deriva “ dalla parte opposta.
Il momento della coppia si chiama “ momento evolutivo” NR, la rotazione causata e' l'unico effetto desiderato; NR =
XR   OG .
 

Lo “ sbandamento”, normalmente chiamato anche sbandamento di saluto , e “ l'appruamento “  son dovute dal fatto che le forze XR e YR non agiscono alla stessa altezza del baricentro.  Applicando nel baricentro due forze uguali e contrarie, si nota che le coppie tendono a sbandare ed appruare la nave.

La forza  che tende a sbandare la nave e' la piu' pericolosa e dannosa nel momento in cui il timone  si trova tutto alla banda ( sinistra o dritta) , avvengono sbandamenti anche vistosi, in special modo se la nave e' veloce ( tutta forza avanti) ed ha il baricentro in alto. 

Dati utili:

Tre tipi di timone vengono normalmente usati per la navigazione : sospeso, su corno e su calcagnolo.

Sospeso: 
vantaggi: di semplice costruzione, sistema idrodinamico ,se il rapporto di forma e di profilo garantiscono una sufficiente efficacia, si dice positivo.
Svantaggi
: l'asse del timone deve sopportare forti sollecitazioni flessibili e torsionali

Rischio di sfilamento del timone.

Su corno:
vantaggi:
viene preferito a quello sospeso e a calcagnolo per questione disicurezza, Esso produce un portanza massima con una  resistenza che si mantiene su valori bassi. Installato su gran parte delle navi mercantili “monoelica “con pala rettangolare, ottimale per lo sviluppo planare ovvero quello ellittico, per un allungamento il piu' elevato possibile e dati idrodinamici che operano su fluidi omogenei.
La pala rettangolare e' l'unica che presenta una simmetria rispetto alla corda media ( Cm ) ,tale da farla assomigliare ad una pala molto vicino a quella ideale.Svantaggi: non risulta nessuna forma o situazione peggiorativa rispetto agli altri due tipi di pale.
Il timone su calcagnolo,non viene considerato per le navi mercantili, in quanto, il rischio e' alto, eccetto per pescherecci e piccole imbarcazioni.
 

Evoluzione: si dice evoluzione nave: quando mantenendo la stessa velocita' si passa da una traiettoria nave rettilinea ad un moto circolare uniforme con il massimo angolo di barra.

Comando dato all'accostata della pala: Plancia di comando tramite ruota del timone o pilota automatico; agghiaccio del timone (poppavia della nave); asse della pala.
Il suddetto comando da' la modalita' di risposta della nave all'azione generata dal sistema di controllo:

fase di entrata: quando si passa da un moto rettilineo all'inizio dell'accostata. 

fase di evoluzione:
misurata dallo spazio manovriero della nave e  capacita' di modificare la rotta, con la capacita' di effettuare manovre di emergenza e manovre anticollisione. 

fase di girazione: la nave prosegue il suo moto rotatorio (circolare uniforme) su un diametrodetto diametro di girazione, il raggio di girazione (Rg)  corrisponde al raggio della traiettoria nella fase stabile di accostata. 

Angolo di deriva:
e' dato dalla velocita' della nave durante l'accostata ed a fine manovra. 

Sbandamento:

-Sbandamento di saluto : sbandamento verso l'interno della traiettoria causato dalla forza del timone.

-Sbandamento di evoluzione : forza di reazione di idrodinamica trasversale, creando uno      sbandamento di evoluzione verso l'esterno.

-Sbandamento di girazione verso l'interno: causato dalla forza idrodinamica,creando un momento maggiore di quello della forza del timone.

-Appruamento della nave: applicando nel baricentro due forze uguali e contrarie  che tendono oltre  a sbandare anche ad appruare la nave.

Nota: lo sbandamento puo' essere pericoloso per navi che accostano ad alta velocita' , ed e' molto rischioso per navi con elevata velocita' relativa = (FN>0,25).

 

EFFETTI DEL TIMONE

Quando il timone è al centro, rispetto al piano di simmetria, non produce alcun effetto, quando invece esso viene inclinato da un lato mentre l’imbarcazione è in movimento, produce i seguenti effetti:

accostata della prora dalla parte in cui è inclinato il timone, nella marcia avanti; dalla parte opposta nella marcia indietro;

ritardo del moto;

spostamento laterale verso la parte esterna dell’accostata (deriva);

sbandamento prima verso l’interno rispetto all’accostata (sbandamento di saluto) e poi verso l’esterno.

 

EFFETTI SECONDARI DEL TIMONE

Gli effetti che il timone alla banda produce sulla nave animata da moto progressivo sono:

Accostata della prua e quindi della nave verso lo stesso lato del timone  alla banda.
                             
Perdita di velocità.

Deriva verso la parte esterna della traiettoria.

Appruamento (debole e trascurabile).

Inclinazione di saluto (dal lato interno alla curva) all' inizio dell' evoluzione.

Sbandamento (dal lato esterno alla traiettoria) durante l' evoluzione.
 

EFFETTI EVOLUTIVI DELL' ELICA

 L’elica, oltre a produrre la propulsione dell’imbarcazione, genera anche degli effetti evolutivi che influenzano il governo e la manovra dell’imbarcazione. Consideriamo un’imbarcazione avente una sola elica destrorsa. Se l’elica fosse sinistrorsa, basterebbe invertire le conclusioni corrispondenti. Prendiamo in esame solo gli effetti dovuti alla "corrente dell’elica " ed alla "pressione laterale delle pale" l’elica, nel suo movimento, aspira l’acqua da una parte e la respinge da lato opposta imprimendole un moto vorticoso; si generano così due correnti una aspirata ed una respinta, che generano effetti evolutivi.
 La massa d’acqua cacciata indietro dall’elica esercita una reazione sulle pale: questa reazione oltre a produrre il moto dell’imbarcazione dà luogo ad una spinta laterale che tende a far accostare la prora.

Corrente aspirata – genera effetti solo in marcia indietro con il timone alla banda. La prora accosta dal lato opposto a quello in cui è messo il timone (ciò vale anche se l’elica è sinistrorsa).

Corrente respinta – Con il timone al centro, sia in marcia avanti sia in marcia indietro la prora accosta a dritta.
Con il timone a dritta: in marcia avanti la prora accosta a dritta, in marcia indietro la prora accosta a dritta od a sinistra a seconda che prevale l’effetto dell’elica o quello del timone.
Con il timone a sinistra: sia in marcia avanti che in marcia indietro la prora accosta a sinistra.

Pressione laterale delle pale – sia in marcia avanti sia in marcia indietro la prora accosta dal lato opposto al senso di rotazione dell’elica, vale a dire se l’elica gira verso destra (senso orario) la prora accosta a sinistra, se l’elica gira verso sinistra (senso antiorario) la prora accosta a dritta (cio’ vale anche se l’elica è sinistrorsa).

Osservazione – tenendo conto degli effetti menzionati se ne deduce che: dovendosi affiancare ad una banchina con un’imbarcazione ad elica destrorsa, conviene affiancarsi con il lato sinistro; se invece l’imbarcazione ha l’elica sinistrorsa, conviene affiancarsi con il lato dritto. Ciò perché, mettendo la macchine indietro per fermare l’abbrivio, la poppa si avvicina alla banchina e l’imbarcazione si dispone così parallelamente ad essa.

ORDINI AL MOTORISTA

Gli ordini al motorista, se detti a voce, devono essere pronunciati chiaramente e con tono secco. Quando invece si utilizza il clacson o la campana, i segnali da farsi per la manovra del motore sono i seguenti:

colpo breve: AVANTI ADAGIO;

colpo lungo: AVANTI A TUTTA FORZA;

colpi brevi: MACCHINA FERMA;

colpi lunghi o 3 colpi brevi: MACCHINA INDIETRO A TUTTA FORZA.

Struttura del motore fuoribordo

Il motore nel suo insieme è essenzialmente costituito da un cilindro entro cui scorre uno stantuffo (pistone) al qual è collegata la biella e, questa, al perno di manovella che fa parte dell’albero motore. Il motore può essere a scoppio (benzina) e Diesel (gasolio), con il ciclo di funzionamento a quattro tempi, garantito dagli impianti di: accensione, alimentazione, distribuzione, lubrificazione e raffreddamento.

Motore a 4 tempi: il ciclo completo di lavoro si compie in quattro corse del pistone e in due giri dell’albero motore. L’alimentazione è provocata dalla scintilla che scocca fra le punte della candela; l’entrata del combustibile nel cilindro e l’uscita del gas combusto sono assicurate da due luci-apertura, sulla testata, che si aprono e si chiudono mediante valvole.

Motore a due tempi: a differenza del quattro tempi qui mancano gli organi di distribuzione e di lubrificazione e non esistono valvole; il ciclo completo di lavoro si compie in due corse del pistone e in un solo giro dell’albero motore. La lubrificazione è assicurata dall'olio introdotto nel carburante, per formare la miscela, la quale può essere costituita dal 2-3%di olio speciale per imbarcazioni; oppure da un miscelatore automatico che provvede ad inserire la quantità d'olio necessaria ad una buona lubrificazione, direttamente nella camera di scoppio.

Le fasi del motore a scoppio a quattro tempi

L’accensione: * sono organi dell’accensione la batteria, produttore-accumulatore di corrente; la bobina, organo che trasforma la corrente proveniente dalla batteria da bassa ad alta tensione; lo spinterogeno, che porta la corrente alle candele secondo l’ordine di scoppio del motore; la dinamo, che azionata dall’albero motore, alimenta e mantiene carica la batteria; il motorino d’avviamento, alimentato dalla stessa batteria.

L’alimentazione: è costituita dall’impianto che garantisce il costante apporto di carburante al motore.

La lubrificazione: è costituita dall’impianto che garantisce la costante lubrificazione delle parti del motore.

La distribuzione: è costituita dall’insieme degli apparati e delle condutture che garantiscono al motore un regime ideale di funzionamento.

 

Il raffreddamento: nei motori fuoribordo, di norma,i il sistema di raffreddamento e quasi sempre ad acqua: libero o forzato. Nel primo caso la circolazione dell’acqua e simile a quella che avviene nel termosifone; nel secondo caso, invece, una pompa aspirante preleva acqua dal mare, lago, fiume e la invia a contatto delle parti da raffreddare.

*Alcuni motori, meno potenti, utilizzano per l’accensione il magnete, produttore di corrente a forte voltaggio.

Irregolarità, avarie e modo di porvi rimedio "MOTORE A SCOPPIO"

 

Se il motore non funziona o funziona irregolarmente, prima di tutto si verifichino l’afflusso di carburante e l’accensione. Se la miscela giunge al carburatore, si tolga la candela appoggiandone la base sul blocco motore; tirando leggermente il cavetto d’avviamento e possibile controllare che la scintilla scocchi regolarmente. Se la carburazione e l’accensione sono a posto controllare la seguente tabella:

Il motore non parte o perde colpi:

Serbatoio vuoto, rubinetto o foro sfiatatoio del serbatoio otturati, batteria scarica, presenza d’acqua nel carburante;

carburatore sporco: scoperchiare la vaschetta, ripulirla e soffiare sugli spruzzatori;

carburatore ingolfato: chiudere il carburante e insistere; pulire o sostituire le candele;

calotta spinterogeno o bobina, umide o bagnate: asciugare con un panno o carta soffice assorbente o pelle di daino;

punte magnete non registrate o sporche: ripulire o registrare.

 

Il motore batte dopo un certo tempo che funziona:

Può essere dovuto all’accensione troppo anticipata. In questo caso occorre rettificare la posizione della leva di anticipo; oppure ad accensione spontanea, per eccessivo riscaldamento del motore, a causa di: presa d’acqua di circolazione chiusa; acqua nel serbatoio eccessivamente calda; pompa di circolazione che non funziona regolarmente; tubazione dell’acqua ostruita.

Rotture: a) della cordicella d’avviamento b) della spina* dell’elica del fuoribordo.

 a- Fare un nodo alla cordicella residua ed inserirla nella puleggia d’emergenza;

b- Staccare il cavo di accensione, togliere la copiglia che blocca l’ogiva e svitare quindi l’ogiva stessa. Si proceda poi alla sostituzione dello spinotto.

MOTORE DIESEL

Nel Diesel la mancata accensione può dipendere da ostruzione, o irregolare taratura degli iniettori (necessiterà revisione); più spesso, da bolle d’aria nel circuito del gasolio**, nel qual caso necessiterà spurgare, aprendo la valvola sulla pompa d’iniezione ed azionando la pompetta di adescamento fino alla fuoriuscita di tutta l’aria. Quindi, si potrà richiudere e bloccare la pompetta. Se il motore perde colpi, l’irregolarità può dipendere dal filtro del gasolio sporco (sostituire), acqua o impurità nel gasolio (spurgo acqua dal filtro o sostituzione), valvole bloccate, condotto d’iniezione rotto.

Il motore non da tutta la potenza: valvole bloccate, segmenti e pistoni consumati, gioco delle valvole eccessivo, segmenti bloccati, messa in fase dell’iniezione insufficiente.

Il motore non tiene il minimo: vite del minimo mal registrata, molle delle valvole rotte, infiltrazioni d’aria nel regolatore.

*Essa e di protezione in quanto si trancia quando (l’elica, girando alla velocità massima, incontra un ostacolo; ma alle basse velocità non si ottiene una rapida azione di tranciatura, per cui può anche avvenire che l’elica venga seriamente danneggiata. A tale proposito, ricordiamo che, nel fuoribordo, l’azione di «ribaltamento» del motore, che avviene quando il piede incontra un ostacolo, manca quando si fa marcia indietro.

**Ciò che tra l’altro può accadere quando, per disattenzione, si avvia il motore dimenticando i rubinetti dei serbatoi chiusi.

Principali strutture di uno scafo

Gli elementi costitutivi fondamentali di una imbarcazione a motore sono: scafo (corpo galleggiante), motore-elica (complesso propulsivo), timone (organo direzionale). Il tradizionale scafo di legno e costituito da uno scheletro del quale il pezzo principale è la chiglia, una robusta trave che corre nella parte più bassa, da prora (parte anteriore) a poppa (parte posteriore), rafforzata sopra e sotto da tre controtravi, detti rispettivamente controparamezzale, paramezzale e controchiglia.  Alla chiglia sono fissati gli elementi trasversali dell’ossatura, detti ordinate o costole (la parte che incrocia la chiglia e detta madiere), a loro volta collegati da traversine longitudinali dette serrette, e superiormente, da travi orizzontali detti bagli. Su questi, sostenuti da puntali, (sopra ai quali s’interpone una traversina longitudinale detta anguilla) sono poste le tavolate che formano il ponte, o piano di coperta, (le due tavole estreme esterne sono dette trincarini) e sulle ordinate sono sovrapposte le tavolate costituenti il fasciame. (le due tavole incastrantesi sul paramezzale: torelli).  

 


 

 

 

Alle estremità della chiglia si congiungono i pezzi rispettivamente detti ruota di prora (la parte che fende l’acqua), dritto di prora (la parte più alta) e dritto di poppa (la sua base e il calcagnolo) ove sono fissate le femminelle che alloggiano gli agugliotti del timone. La parte laterale di ognuno dei lati di prua si chiama mascone, la parte più o meno rotondeggiante della poppa, specchio di poppa, mentre giardinetto e il punto della poppa simmetricamente opposto al mascone. La parte sotto la linea di galleggiamento si chiama carena od opera viva, la soprastante, opera morta e la fascia compresa tra i due galleggiamenti (natante a pieno carico e natante scarico) e detta bagnasciuga.  

Il piano che copre il fondo del natante si chiama pagliolo, lo spazio sotto sentina. Le piccole aperture per l’aria e la luce, sono gli oblò (rotondi) o i portelli (quadrati). Le aperture praticate in coperta sono dette boccaporti, le aperture per il passaggio delle catene delle ancore si chiamano cubie, i vani ripostigli si dicono gavoni. Le ringhiere laterali, composte da candelieri (verticali) e da draglie (orizzontali) sono dette battagliole; quelle alle estremità di prora e di poppa si dicono pulpiti.

Lunghezza fuori tutto: misurata dall'estrema prua all'estrema poppa;

Lunghezza al  galleggiamento: misurata sulla linea di galleggiamento;

Larghezza: misurata lungo la sezione centrale trasversale (sezione"maestra");

Altezza (o puntale): misurata tra il paramezzale e la congiungente le estremità del baglio maestro;

Immersione (o pescaggio): la profondità dello scafo sotto la linea di galleggiamento;

Bordo libero: l'altezza dello scafo tra la linea di galleggiamento e l'orlo di coperta.


 


 
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