Gli apparati motore a bordo delle navi

La classificazione degli apparati motori navali è fatta secondo:

• Tipo di motore primo: motore Diesel, turbina a vapore, turbina a gas.

• Tipo di combustibile impiegato: nafta pesante, Diesel – oil, carbone, materiale fissile per i reattori nucleari.

• Sistema di trasmissione della potenza meccanica dal motore primo all’elica: trasmissione diretta, mediante ingranaggi, idraulica, elettrica. La scelta tra un tipo e l’altro dei suddetti apparati, va fatta in conformità a considerazioni tecnico – economiche, i cui fattori di principale importanza sono:

• Potenza per ottenere le velocità d’avanzamento richieste nelle diverse condizioni.

• Costi iniziali.

• Consumi specifici di combustibile (in altre parole quantità di combustibile da usare per ottenere l’unità di potenza agente sull’elica, per unità di tempo. Questo parametro, viene di solito espresso nell’unità di misura pratica g / CV⋅h).

• Consumi di lubrificante.

• Costi di manutenzione prevedibili.

• Numero e qualifica richiesti per il personale di macchina.

• Comfort a bordo della nave, che dipende in larga misura dai valori di rumorosità e vibrazioni causati dall’apparato motore. A questo proposito, va precisato che in particolare le macchine alternative a ciclo Diesel (che sono le più utilizzate come motori primi a bordo di mezzi navali), trasmettono alle fondazioni forze e momenti variabili, che possono essere ridotti mediante l’applicazione di opportuni contrappesi all’albero a manovelle (questa operazione è chiamata bilanciamento). Tali vibrazioni non si possono però eliminare completamente, quindi occorre usare fondazioni abbastanza robuste e massicce, tali da ridurre ulteriormente l’ampiezza delle vibrazioni trasmesse allo scafo. Le turbine a vapore sono più equilibrate rispetto ai motori Diesel, ma i riduttori di velocità ad ingranaggi a cui sono molto spesso connesse, danno luogo a loro volta a vibrazioni ad alta frequenza ed a rumorosità elevate. Per evitare, o per lo meno per ridurre, gli effetti dannosi causati dalle vibrazioni, oltre ad irrigidire le fondazioni e lo scafo bisogna evitare accuratamente i fenomeni di risonanza meccanica. Inoltre, conviene fare ricorso all’isolamento acustico e strutturale per evitare che rumori e vibrazioni fastidiose siano trasmesse all’esterno del locale in cui sono posti gli apparati motori.

• Costi e disponibilità dei diversi combustibili dei motori termici sulle rotte più probabili.

• Peso e volume richiesto dall’apparato motore e dalla relativa scorta di combustibile che vanno a sottrarsi al carico pagante (merci o passeggeri).

• Oneri relativi alle scorte di pezzi di ricambio da tenere disponibili sia a bordo della nave, sia nella sede di armamento. Tali oneri, sono molto spesso più rilevanti rispetto ad apparati motori usati in altri campi della tecnica, a causa del fatto che in ambito navale è fondamentale la sicurezza di esercizio dell’apparato motore, in quanto da ciò dipende anche la sicurezza e l’autosufficienza della nave.

È evidente che a seconda del fatto che il mezzo navale sia di tipo militare, mercantile o da trasporto passeggeri, alcuni dei suddetti fattori potranno prevalere rispetto ad altri e condurre così alla scelta dell’apparato motore più opportuno.
In conformità a tali parametri possono essere fatti dei confronti tra le varie soluzioni. Ad esempio il motore Diesel rispetto agli impianti con turbina a vapore, a parità di potenza erogata, consente d’avere minori consumi di combustibile, ma richiede maggiori costi di manutenzione, ha pesi ed ingombri notevolmente superiori, eroga una coppia all’asse con una certa irregolarità periodica, ed è vincolato all’utilizzo di un solo tipo di combustibile.
Il carbone rispetto agli oli combustibili, presenta difficoltà di maneggio, pulizia e misura, ed ha volume e peso maggiori, a parità di potere calorifico. Di conseguenza il carbone, è scarsamente utilizzato come combustibile per i motori termici a bordo di mezzi navali.
Le turbine a gas rispetto a quelle a vapore, hanno consumi molto più elevati e richiedono l’utilizzo di nafte di elevata qualità. Tali svantaggi non sono di solito compensati dai ridotti pesi ed ingombri e dalla rapidità di avviamento che hanno le turbine a gas, quindi il loro utilizzo è limitato a particolari unità navali come possono essere alcuni tipi di quelle della marina militare.