Antivibranti e Supporti per settore nautico cantieristica navale

La dinamica delle vibrazioni nella cantieristica navale: sollecitazioni meccaniche e corrosione salina

L’ambiente marino sottopone le strutture di bordo a sollecitazioni dinamiche continue, originate sia dalle forze idrodinamiche esterne sia dal funzionamento delle macchine rotanti interne. L’interazione tra lo scafo e il moto ondoso genera accelerazioni multidirezionali che sollecitano i vincoli meccanici in modi difficilmente riscontrabili nelle applicazioni industriali terrestri. A questo scenario si somma l’azione aggressiva degli agenti chimici marini: l’elevata salinità e l’umidità costante innescano rapidi processi di corrosione galvanica e intergranulare, degradando rapidamente i materiali non idonei.

Isolare le vibrazioni a bordo significa agire su due fronti: l’isolamento attivo, volto a limitare la trasmissione delle forze dinamiche generate dai motori e dai generatori verso l’ossatura dello scafo, e l’isolamento passivo, necessario per proteggere le apparecchiature elettroniche di navigazione sensibili dalle vibrazioni strutturali. Per raggiungere questo obiettivo, l’accoppiamento gomma-metallo deve garantire non solo eccellenti proprietà viscoelastiche per lo smorzamento delle frequenze di disturbo, ma anche una stabilità chimico-fisica nel tempo. DAB Antivibranti vende prodotti in cui l’elastomero è chimicamente vulcanizzato a supporti metallici resistenti alla corrosione, assicurando la tenuta del vincolo anche in condizioni di totale immersione o costante esposizione ad aerosol marino.

La scelta dei materiali: perché l’acciaio inox AISI 304 e 316 è imprescindibile per i supporti elastici nautici

Nella cantieristica navale, la scelta metallurgica per i componenti strutturali e di supporto è un fattore critico che determina la sicurezza e l’intervallo di manutenzione del natante. L’acciaio al carbonio standard, anche se zincato, mostra rapidamente limiti di resistenza in atmosfera salina, portando alla delaminazione della gomma dal metallo a causa della ruggine sottosquadro. L’impiego dell’acciaio inossidabile austenitico AISI 316 (corrispondente alla sigla EN 1.4401 o 1.4404) risolve questa problematica grazie alla presenza di molibdeno, che conferisce un’eccezionale resistenza alla corrosione per vaiolatura (pitting) e interstiziale in ambienti ricchi di cloruri.

Per comprendere l’efficacia dei diversi materiali metallici comunemente impiegati nei sistemi di isolamento delle vibrazioni in ambito navale, è utile analizzare le differenze prestazionali dirette in ambiente salino:

DAB fornisce Supporti antivibranti in acciaio inox AISI 316 per l’industria nautica proprio per rispondere a questi rigorosi standard metallurgici, accoppiando l’acciaio inossidabile a mescole elastomeriche sintetiche o siliconiche formulate per resistere all’invecchiamento termico e al contatto accidentale con idrocarburi, oli lubrificanti e fluidi idraulici.

Criteri di calcolo e dimensionamento: carico statico, carico dinamico e frequenza di risonanza a bordo

Il corretto dimensionamento di un sistema di isolamento elastico a bordo di un natante richiede una rigorosa analisi ingegneristica. Il primo parametro da considerare è il carico statico, ovvero la forza costante esercitata dal peso proprio del macchinario su ciascun punto di appoggio. A questo deve essere sovrapposto il carico dinamico, che include le forze alterne generate dal funzionamento della macchina stessa e le sollecitazioni inerziali indotte dai movimenti di rollio, beccheggio e imbardata dell’imbarcazione.

Per evitare fenomeni di amplificazione delle vibrazioni, è fondamentale studiare la relazione tra la frequenza di eccitazione della sorgente (strettamente legata al regime di rotazione espresso in giri al minuto) e la frequenza propria (detta anche frequenza naturale) del sistema isolato. Se la frequenza di eccitazione si avvicina alla frequenza propria, si entra in condizioni di frequenza di risonanza, una situazione critica che può causare danni strutturali gravissimi e sollecitazioni intollerabili per l’equipaggio. Lo smorzamento interno della mescola di gomma, misurato tramite la durezza Shore, agisce limitando l’ampiezza massima di oscillazione proprio durante il transitorio di passaggio attraverso la risonanza.

Isolamento attivo dei motori marini entrobordo: l’efficacia dei silent block e dei supporti per la trasmissione del moto

I motori marini, siano essi entrobordo o fuoribordo, generano forze alternative sbilanciate e coppie di reazione variabili in base alle fasi di combustione interna e alla velocità dell’albero a gomiti. L’energia cinetica rilasciata durante la trasmissione del moto all’elica è notevole. Di conseguenza, la trasmissione di queste eccitazioni strutturali allo scafo si traduce in forti vibrazioni che possono compromettere l’integrità strutturale del natante e ridurre drasticamente il comfort di bordo, soprattutto sulle imbarcazioni di dimensioni contenute. L’uso di specifici Supporti antivibranti per motori marini è indispensabile per interrompere questo ponte acustico e meccanico, salvaguardando l’assieme dello scafo.

I supporti elastici per propulsori marini devono assolvere a una duplice funzione: consentire una sufficiente deformazione elastica per isolare le vibrazioni ad alta frequenza e, al contempo, limitare gli spostamenti macroscopici causati dalla spinta dell’elica. L’impiego di silent block antivibranti per motori marini entrobordo dotati di sistemi di limitazione della corsa integrati (dispositivi di sicurezza antistrappo fail-safe) assicura che il motore rimanga vincolato al basamento anche in caso di forti impatti ondosi o brusche decelerazioni, preservando il corretto allineamento dell’asse di trasmissione entro le tolleranze di progetto.

Comfort acustico su yacht e navi: l’isolamento antivibrante dei gruppi elettrogeni e generatori marini

Se i motori principali sono attivi prevalentemente durante la navigazione, i gruppi elettrogeni ausiliari rimangono in funzione per lunghi periodi anche durante le soste in rada o in porto. Questo rende lo smorzamento delle loro vibrazioni un fattore determinante per il comfort di bordo, in particolare su yacht da diporto, navi da crociera e imbarcazioni passeggeri. Il rumore generato da un generatore marino non è solo di natura aerea, ma è in gran parte rumore strutturale trasmesso attraverso i piedi di fissaggio e reirradiato sotto forma di fastidioso ronzio dalle paratie della cabina.

L’isolamento vibro acustico dei gruppi elettrogeni richiede un approccio mirato, poiché le frequenze d’eccitazione sono costanti e legate al regime di rotazione standard del generatore, tipicamente 1500 o 3000 giri al minuto per i sistemi a 50 Hz.

L’adozione di supporti antivibranti specifici permette di abbattere la trasmissione strutturale fino al 95% e consente una  corretta distribuzione dei carichi d’appoggio per evitare momenti flettenti indotti dal baricentro disassato del gruppo motore-alternatore.

Sistemi ausiliari e pompe di bordo: l’applicazione di antivibranti cilindrici, a campana e tappetini elastici

Oltre ai motori principali e ai generatori, un natante ospita una miriade di sistemi ausiliari indispensabili per i servizi di bordo: pompe di sentina, autoclavi, impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC, dall’inglese Heating, Ventilation, and Air Conditioning), compressori d’aria e ventilatori di estrazione. Ciascuna di queste unità rappresenta una sorgente di microvibrazioni che, se accoppiata rigidamente a paratie sottili, può generare risonanze acustiche fastidiose nelle aree living.

Per questi componenti si ricorre all’installazione di diverse tipologie di antivibranti del catalogo DAB:

• Antivibranti cilindrici: disponibili in gomma naturale o silicone, con parti metalliche in acciaio inox AISI 304 o 316. Sono ideali per carichi medio-bassi e sollecitazioni prevalentemente a compressione o taglio.
• Antivibranti a campana: caratterizzati da una calotta metallica superiore che protegge l’elastomero interno dallo stillicidio di oli, idrocarburi e agenti atmosferici, offrendo una rigidezza progressiva e una protezione integrata contro i carichi di trazione anomali.
• Tappetini antivibranti e piastre elastiche: utilizzati come interfaccia superficiale continua sotto basamenti estesi o banchi di accumulatori, utili per dissipare le vibrazioni ad alta frequenza e ridurre il rumore strutturale ad alta impedenza.

Supporti linea SURMAC e antivibranti a flangia per grandi carichi: soluzioni DAB per la cantieristica pesante

La cantieristica navale pesante, che comprende navi da crociera, pescherecci industriali, navi mercantili e rimorchiatori, richiede soluzioni in grado di sopportare carichi statici estremamente elevati senza compromettere la capacità di isolamento elastico. I principi dell’isolamento attivo e passivo delle vibrazioni applicati agli impianti industriali trovano qui la loro massima espressione, poiché la propagazione di onde elastiche non dissipate provocherebbe l’usura precoce dei componenti meccanici, il disallineamento degli organi rotanti e severi cedimenti delle strutture di sostegno di bordo.

DAB propone per questi scenari operativi i supporti antivibranti della linea SURMAC e gli antivibranti a flange per grandi carichi. Questi componenti sono progettati per sostenere pesi rilevanti garantendo cedimenti controllati ed elevati valori di smorzamento interno. Grazie alla flangia di fissaggio integrata, distribuiscono in modo omogeneo le sollecitazioni di taglio e flessione indotte sulla struttura del ponte di coperta o sui madieri del doppio fondo. L’utilizzo di mescole a elevato spessore assicura un isolamento ottimale anche per le frequenze più basse, tipiche dei grandi propulsori navali a ciclo diesel a basso regime di rotazione.

Errori da evitare nella scelta e nel posizionamento dei supporti antivibranti in un layout navale

L’errore più comune nella progettazione di un layout di isolamento acustico e meccanico a bordo è la sottovalutazione delle forze non assiali. Su un’imbarcazione in movimento, i supporti sono costantemente soggetti a forze di taglio e trazione dovute all’inclinazione dello scafo. Utilizzare un antivibrante progettato esclusivamente per lavorare a compressione in presenza di forti sollecitazioni di taglio può portare al rapido distacco della gomma dal metallo o alla rottura del perno.

Un altro errore frequente è il mancato controllo della compatibilità chimica dell’elastomero con l’ambiente della sentina, dove la presenza di idrocarburi emulsionati può degradare rapidamente la gomma naturale standard. Per ovviare a questo problema, DAB offre supporti con mescole elastomeriche sintetiche speciali  capaci di mantenere inalterate le proprietà elastiche anche a contatto diretto con carburanti e solventi.