Le proprietà dei materiali utilizzati per la realizzazione di un’imbarcazione
La progettazione di un’imbarcazione oltre a dare come output un design accattivante e confortevole, delle buone performances marine, impianti efficienti, deve essere in grado di garantire al natante caratteristiche di leggerezza, ma al contempo robustezza per resistere alle diverse sollecitazioni che la barca subisce.
Fra l’altro, lo strutturista che esamina un’imbarcazione deve fare i conti con sollecitazioni estremamente complesse che dipendono dall’azione del mare oltre che dal modo in cui essa viene condotta. Per fare un parallelo con l’ingegneria tradizionale, mentre le sollecitazioni a cui può essere sottoposto un edificio, un solaio, un tetto sono ampiamente prevedibili e – pressoché – costanti nel tempo, per un’imbarcazione il discorso sarà assolutamente diverso se la si considera in rada o mentre ‘plana’ a 35 nodi. Ad ogni modo, fortunatamente, per ogni progettista esistono delle indicazioni fornite dai principali registri navali come il nostrano R.I.Na (ma anche l’American Bureau of Shipping, il Lloyd Register, il Bureau Veritas, etc.), i quali ‘normano’ in maniera abbastanza dettagliata in merito, per poter prevenire indesiderati fenomeni di rottura. Comunque sia, i materiali che saranno scelti dal progettista per costruire un’imbarcazione dovranno possedere una serie di proprietà che li rendano adatti allo scopo. Si noti che a prescindere dal fatto che si decida di utilizzare il legno, il metallo o il composito, tutti i materiali individuati dovranno essere strutturati in modo tale da non ‘cedere’ sotto le sollecitazioni complesse che il natante subisce. Non solo. Oltre a ciò (e qui, invece, ci si riferisce in particolar modo ai metalli) le imbarcazioni dovranno resistere anche ad altri tipi di fenomeni, stavolta non di natura squisitamente meccanica, ma di natura ‘fisica’ come la corrosione. Per tale motivo, chiameremo Proprietà Fisiche (per l’appunto) la resistenza alla corrosione, la conduttività elettrica, la conduttività termica, etc.; mentre si parlerà di Proprietà Meccaniche nel caso della resistenza alle sollecitazioni statiche, Resistenza alla fatica e della Durezza. Ma cerchiamo, a questo punto di inquadrare meglio il concetto di resistenza meccanica e di comprendere quali le principali differenze fra i vari tipi di resistenza statica:
Si parlerà, innanzitutto, di Resistenza alla Trazione (quando un corpo viene sollecitato secondo due forze opposte che tendono ad allungarlo), Resistenza alla Compressione (quando il corpo viene compresso), Resistenza alla Flessione, Resistenza alla Torsione o Resistenza al Taglio. Nella figura sopra si riporta il ‘classico esempio’ di Momento Inarcante positivo. Nelle condizioni indicate, l’imbarcazione viene ad essere sollecitata in quanto ‘appoggia’ sull’onda alle due estremità di poppa e prua.
Questa condizione di carico crea ‘enormi’ sollecitazioni sia di trazione che di compressione.
In ultimo, ma non per importanza – come si accennava prima – bisogna citare altri due tipi di resistenza meccanica.
La prima (strettamente interconnessa con i concetti precedentemente espressi) è quella relativa alla Resistenza alla fatica ossia alla capacità di un’imbarcazione di resistere agli sforzi variabili e ripetuti nel tempo. La seconda, invece, è la ‘Resistenza alla Durezza’, ossia alla capacità che il materiale oppone alla penetrazione di una punta.
Nelle imbarcazioni, specialmente per quelle in vetroresina, la durezza del laminato viene rilevata durante la costruzione con uno strumento che si definisce ‘durometro barcoll’.
Il cantiere attento, difatti, ‘non dovrebbe’ stratificare su skin-coat apparentemente molli o che comunque non hanno raggiunto valori di durezza barcoll adeguati, specialmente se si fa ricorso a tecnologie di produzione come l’infusione di resina sottovuoto. Se non si dà il ‘giusto peso’ alla durezza dello skin, infatti, si rischia di ottenere antiestetiche tramature alle parti visibili delle imbarcazioni.
