La prua: Come cambia per una navigazione più sostenibile e confortevole?

La prua è l’elemento più importante di una nave, in quanto la parte anteriore dello scafo. A lei si devono infatti molte caratteristiche delle imbarcazioni. Dalle prestazioni velocistiche alla resistenza, tutto passa attraverso la forma delle prue. Per questo è al centro di numerosi studi di idrodinamica. Soprattutto ora, con l’interesse verso nuove navi più ecologiche, per diminuire la resistenza generata. Vedremo alcune delle migliori innovazioni navali in questo campo.

La prua a bulbo

La prua a bulbo, o bulbo di prua, è forse la più nota nel panorama navale. Ha infatti molti lati positivi. Ma, come ogni applicazioni ingegneristiche, ha anche alcuni lati negativi. Il disegno del bulbo pare provenga da un’evoluzione dei rostri delle corazzate e incrociatori pre-dreadnought. Infatti, gli ingegneri si accorsero che il rostro aumentava le capacità dinamiche delle navi. Convenzionalmente si pone la nascita dell’invenzione quando è stata utilizzata per la prima volta, sulla USS Delaware BB-28. L’ingegenere americano David W Taylor ha per primo pensato a questa soluzione. È interessante come in realtà non sia stato sfruttato sin da subito. Come molte invenzioni, all’inizio non ha goduto di una grande simpatia.

Il problema del bulbo di prua è che serve solo se la nave ha un regime di velocità piuttosto ristretto. Solitamente si usa la velocità massima come regime di velocità attorno cui fare i calcoli. Quindi, è utilizzabile per tutte quelle imbarcazioni in cui la velocità di crociera coincide con la massima o è di poco diversa da quella massima. Questo si deve al funzionamento del bulbo. Infatti, la forma produce un’onda prima di quella di prua, di modo da avere interferenza distruttiva al posto dell’onda di prua. Questo serve a diminuire la resistenza d’onda, di conseguenza diminuisce anche il consumo di carburante.

Ma le prue delle navi, soprattutto di questo tipo, provocano anche problemi. Visto che questa galleggia, con onde alte, può provocare problemi. Alcuni di questi problemi sono dati dal ciclico sollevamento della prua fuori dall’acqua e il “tuffo” che si ha quando ri-impatta l’acqua. Tutte queste sono azioni non particolarmente piacevoli, sia per i passeggeri o il carico che per le strutture. Infatti, si rischia di instabilizzare l’imbarcazione, soprattutto se lunga rispetto alla larghezza.

La prua invertita

Per risolvere il problema delle prue galleggianti sopra l’acqua, si sono sviluppate delle forme diverse. La caratteristica di questo tipo di prua è che la massima lunghezza dello scafo non si ha all’altezza del ponte, ma appena sopra la linea di galleggiamento. Questo accorgimento, solitamente (ma non sempre) accoppiato a uno scafo particolarmente slanciato nella parte anteriore, permette alcune migliorie prestazionali. Difatti, a differenza del bulbo, non serve una configurazione diversa fatta su misura per ogni nave, a seconda dell’onda che generano.

La maggiore differenza di queste prue è che non sono prue “galleggianti” come si suole definirle. Sono solitamente definite wave piercing, foratrici di onde. Questo esprime perfettamente il concetto di utilizzo di queste prue. Quando incontrano un’onda, invece di galleggiare, avendo un limitato galleggiamento in prua, effettivamente bucano l’onda. Di conseguenza, aumenta il confort delle persone a bordo e delle strutture. Si può dire che questo tipo di prua sia molto più antico di quello che si pensi. Mentre il bulbo di prua risale ai primi del Novecento, si può dire che le prue invertite risalgano a molto prima. Difatti, sin dalla pentecotera greca, e dalle prime navi rostrate, le navi presentavano questa configurazione.

L’X bow

Il cantiere navale norvegese Ulstein Group ha sviluppato questo tipo di prua per primo. Come dice il nome commerciale, le prue prendono una forma ad X. Si tratta di un particolare tipo di prua invertita, soprattutto usata sulle navi di supporto a installazioni offshore. Infatti, secondo il gruppo Ulstein, aiuta a diminuire la resistenza idrodinamica. Inoltre, secondo il cantiere navale, aiuta anche a mantenere stabilità in mare grosso, soprattutto quando si affrontano le onde di prua. Questo avviene per una differente distribuzione di pesi e di sforzi nelle prue delle navi equipaggiate con questo sistema. Conseguentemente, ha anche un effetto di tagliare il mare meglio delle prue tradizionali.

Questo tipo di prua viene spesso utilizzato in zone ad alta possibilità di mari tempestosi. Solitamente viene utilizzato, come già detto, per navi di supporto, che siano esse supporto di piattaforme petrolifere o installazioni eoliche. Ma non si deve pensare che siano fermi solo a questo tipo di installazione. Anche alcuni armatori di traghetti RoPax hanno ordinato navi con questa soluzione tecnica. Inoltre, tre navi da crociera sono state costruite con questa struttura. Difatti sono navi utilizzate in crociere polari, con alta possibilità di maltempo. Sono quindi un valore aggiunto, se non vitale, per evitare di essere ricordati dai passeggeri solo in virtù del mare grosso sopportato.

La Sea Axe

Questo tipo di prua nasce nei Paesi Bassi, nell’università di Delft. A differenza della precedente categoria la prua ad “accetta”, che chiameremo con il suo nome commerciale, sea axe, non è invertita. Infatti, è più un’evoluzione della prua dritta delle navi da guerra e commerciali del primo Novecento. Se si guardano ad esempio le navi della classe Olympic, si nota come la prua vada dritta, o a piombo, verso l’acqua. A differenza di questo tipo di navi, la Sea axe bow è caratterizzata da un galleggiamento inferiore e una maggiore lunghezza della prua. Infatti, si può dire che questa sia caratterizzata da una prua tradizionale fuori dall’acqua, ma con un prolungamento sulla verticale. Il funzionamento di questa prua non si allontana molto da quello delle prue invertite.

Si può considerare questa prua come una diversa risposta allo stesso problema già risolto dalla prua invertita. Infatti, hanno gli stessi lati positivi, diminuendo i lati negativi delle prue a bulbo. Non solo migliorano la resistenza all’avanzamento della nave, ma oltretutto diminuiscono i problemi dati dal mare grosso, per la capacità di tagliare il mare. Hanno però un problema rispetto alle navi dotate di X-bow. Infatti, necessitano di prue più allungate e snelle. Questo ovviamente non è un grande problema per la maggior parte delle imbarcazioni, perché basta una riorganizzazione delle distribuzioni di pesi. Va comunque tenuto presente quando lo si deve progettare. Viene utilizzata per navi molto diverse, dalle nuove navi da crociera di classe Excellence alle lance della guardia costiera olandese.