Manovrare la Ever Given nel Canale di Suez? E che ci vuole?

In questi giorni molti articoli più o meno seri si sono occupati dell’incidente della Evergreen/Ever Given*, rimasta incagliata nel canale di Suez. Trattandosi di un ferro grande e grosso e che, suo malgrado, passerà alla storia, poteva forse Rollingsteel.it esimersi dal trattare l’argomento? No, non poteva, e infatti eccoci qui. Ma prima che vi facciate delle facili illusioni vi avviso che in questo articolo non vi spiegherò perché la Ever Given si è incagliata nel canale di Suez mandando a putt ramengo i piani del 10% dell’economia mondiale e soprattutto di vostra moglie che aveva ordinato le scarpe su Wish. 

*Anche se tutti ricorderemo per sempre la scritta EVERGREEN sulla fiancata della nave incastrata nel mezzo del Canale di Suez, il vero nome della nave è Ever Given: con una lunghezza di quasi 400 metri (399,94), parliamo di una delle più grandi navi portacontainer del mondo

Perché no? Semplicemente perché non lo so. Le cause potrebbero essere centinaia, dall’errore umano, al guasto tecnico o alla sfiga (ecco quella c’entra di sicuro) o più probabilmente ad una combinazione di questi fattori. Si, ma allora, direte voi, di che si parla? Si parla del fatto che, nella storia dell’uomo, riuscire a far passare qualcosa di grosso per un piccolo pertugio non è mai stata cosa facile, a partire dal cammello nella cruna dell’ago di biblica memoria (anche voi avete pensato a quello vero?) fino ad arrivare ad una  mega nave nel canale di Suez.  

Partiamo dalle basi. Cosa è che fa muovere una nave? Due cose: elica e timone. L’elica, nella maggior parte delle grandi navi commerciali è accoppiata in presa diretta ad un grande motore diesel a due tempi che la fa girare mediamente tra i 35 e i 100 rpm a seconda della velocità a cui si vuole andare. 

Avete letto bene, in presa diretta, senza nessun riduttore. E se mi voglio fermare? Fermo il motore. E se voglio andare indietro? Fermo il motore e lo faccio ripartire facendolo girare in senso opposto. Ovviamente esistono altri sistemi più complessi come eliche a passo variabile, azimutali, idrogetti ecc. ma il sistema sopra descritto è il più usato sulle grandi navi commerciali (Ever Given compresa) perché è relativamente semplice, affidabile e poco costoso. Quindi la nostra elica aspira un certo volume d’acqua e lo spinge indietro e per il principio di azione e reazione la nave si sposta in avanti. Tutto semplice no? Non esattamente, perché, vuoi per una certa quantità d’acqua che viene spostata di lato, vuoi per la differenza di pressione idrostatica tra la pala che sta più in alto e quella che sta più in basso, vuoi per l’interazione tra lo scafo e il flusso d’acqua, l’elica oltre a spingere in avanti spinge anche un pochino di lato creando quello che si chiama effetto evolutivo. In poche parole se io ho un’elica destrorsa (cioè quella che, guardandola da dietro gira in senso orario) a marcia avanti avrò una componente laterale che mi sposta la poppa verso dritta (destra per i non marittimi) e a sinistra a marcia indietro. L’intensità dell’effetto evolutivo cambia da nave a nave ma in genere a marcia avanti e alta velocità è quasi impercettibile, ma comincia a farsi sentire alle basse velocità e diventa importante quando si da macchina indietro. Immaginate di essere con la vostra bella nave in un canale stretto ed ad un certo punto di dovervi fermare. Se avete tempo e spazio riducete la velocità gradualmente e gestite tranquillamente la cosa, ma se un tizio davanti a voi con una nave sempreverde si è messo di traverso e siete costretti a dare macchina indietro con una certa decisione la situazione potrebbe diventare imbarazzante…

 Ora che sapete più o meno tutto sull’elica passiamo al timone e prima di tutto permettetemi di sfatare un mito. Questo non è un timone:

 Questa è una ruota del timone, nello specifico una ruota a caviglie, ma non aspettatevi di trovarla nella plancia di una nave moderna, dove invece troverete qualcosa del genere:

  La ruota è ciò che serve a dare i comandi ma il timone vero e proprio è questo:

Il timone è un’appendice dinamica, quindi ha bisogno di pressione sulla pala per lavorare, non a caso è messo subito a poppavia dell’elica. Maggiore è la spinta dell’elica maggiore è l’effetto del timone. Quindi la nave “governa” solo oltre una certa velocità. La velocità minima di governo è una caratteristica peculiare di ogni nave, ci sono navi che ad un nodo governano ancora e altre che sotto i 5 nodi vanno a scogli. L’effetto del timone è solo in minima parte creato dal movimento della nave, nel senso che se non c’è il flusso dell’elica il timone perde la sua efficacia anche a velocità relativamente alte. Quindi magari la vostra nave a due nodi con l’elica in moto governa bene ma se l’elica si ferma mentre state facendo 13 nodi dopo pochi secondi non siete già più in grado di manovrare. Ovviamente la risposta è diversa a seconda della velocità: se ad alta velocità basteranno pochi gradi di timone per accostare, a velocità basse dovrò darne molto di più e la rotazione sarà comunque più lenta. Per questo motivo un bravo timoniere, nelle manovre a bassa velocità, deve essere sempre pronto ad avvisare il comandante che la nave “non governa più” cioè che la velocità è troppo bassa e il timone non ha più nessun effetto. Se la nave ha abbrivio in avanti ma si dà macchina indietro il timone perde praticamente qualsiasi efficacia. Quindi se vi dovete fermare all’improvviso come detto prima e la poppa se ne va di lato a causa dell’effetto evolutivo dell’elica non potete compensare col timone. Mentre se la nave sta andando a marcia indietro la massa d’acqua che la nave “incontra” nel suo moto fa si che il timone abbia un certo effetto. Ora entra in gioco un altro fattore importante cioè l’inerzia. Quando si spostano decine (se non centinaia) di migliaia di tonnellate va tenuto conto che ci vuole tanta energia per iniziare a muoversi ma una volta preso l’abbrivio ce ne vuole quasi altrettanta per fermarsi. Questo vale sia per il movimento in avanti o indietro che per la rotazione. Un bravo timoniere deve saper dosare il timone in funzione della velocità e sapere in anticipo quanto dovrà “scontrare” (cioè dare timone dal lato opposto) per fermare la rotazione nel momento desiderato. Considerate un’altra cosa: quando date timone la prima cosa che si sposta è la poppa (in pratica all’inizio è come se la nave scodasse), poi si sposta la prora dal lato opposto, ma nel frattempo state anche continuando a muovervi in avanti. Quindi se siete in un canale e vi trovate troppo vicino all’argine destro, se date timone a dritta allontanate la poppa dall’argine ma rischiate di sbattere di prua, mentre se date timone a sinistra rischiate di finire con la poppa in terra.

A questo punto quelli di voi che non si sono ancora addormentati diranno: ok l’elica ti tira di lato e il timone ha dei limiti ma la Ever Given doveva andare dritta ed il canale in quel punto è rettilineo, come ha fatto a fare il pelo alle piramidi? E qui entra in gioco il canale stesso e il modo come questo interagisce con lo scafo. Il primo problema è causato dal cosiddetto squat.

Lo so che la prima cosa che vi viene in mente è il sedere della tizia che, casualmente, va in palestra al vostro stesso turno, ma non è quello a cui mi riferisco. L’effetto squat è quell’effetto che fa “affondare” di più la nave all’aumentare della velocità (e contemporaneamente tende ad appruarla). Per darvi un’idea, su una petroliera di 180 metri a 14 nodi l’immersione può aumentare anche di tre metri rispetto al pescaggio a nave ferma. Questo effetto si accentua sui bassi fondali, quindi in un canale non troppo profondo devo tenerne conto e per limitarlo devo ridurre la velocità (ma così riduco l’effetto del timone e i tempi di risposta in caso di emergenza si allungano…). Il secondo problema è il bank effect. In pratica è simile all’effetto della squat ma laterale. In parole povere, se navigo in un canale e da un lato ho meno acqua perché sono più vicino all’argine, lo scafo tenderà ad essere “attirato” dall’argine stesso. Ma non solo, oltre a spostare la nave verso l’argine, il bank effect tende a farla ruotare con la poppa verso terra (bank suction) e la prua verso il centro del canale (bank cushion).  Anche qui se voglio ridurre l’effetto devo ridurre la velocità. Va da se che più grande è la nave, maggiore è il volume d’acqua che sposta, maggiori sono gli effetti dello squat e del bank effect. In pratica una nave in teoria può procedere dritta in un canale col timone al centro solo se il profilo del canale stesso è perfettamente simmetrico e la nave si trova esattamente al centro. Diversamente sarà necessario imprimere delle frequenti correzioni con il timone.

Ora supponiamo per un momento che la Ever Given si sia ritrovata per un motivo qualsiasi troppo vicina al lato destro del canale, la poppa si sarebbe spostata verso terra, a questo punto il timoniere avrebbe dato barra a dritta per allontanare la poppa da terra e probabilmente il comandante avrebbe aumentato la macchina per aumentare l’effetto del timone, ma questa manovra avrebbe mandato la prora verso terra mentre l’elica spingeva a tutta forza facendola piantare sull’argine. Tra l’altro il bulbo bloccato avrebbe fatto da perno e la macchina avanti col timone a dritta avrebbe fatto allargare ancora di più la poppa traversando la nave.

Non sto dicendo che sia successo questo ma è solo uno dei tanti scenari plausibili, che però non tiene conto del vento. Giustamente qualcuno potrebbe pensare che in uno scenario del genere sarebbe stato meglio ridurre la velocità e lasciar strisciare la nave sull’argine ma l’istinto di qualsiasi comandante è sempre quello di tenere lontana la poppa dagli ostacoli per evitare danni a elica e timone. Si fanno un’infinità di danni in meno incagliandosi di prua piuttosto che toccare il fondo con la poppa. E poi a poppa ci son le casse di fuel che se si squarciano creano inquinamento e la sala macchine che non è compartimentata e se allagata manda la stabilità a quel paese e si rischia anche di provocare il capovolgimento della nave.

Oltre all’interazione tra scafo e canale va considerata l’interazione tra due navi in movimento. Nel suo avanzamento lo scafo sposta in avanti una grande massa d’acqua. Quando due navi si incrociano in un canale le due masse d’acqua che si scontrano provocano un effetto cuscino che fa allontanare le due prue l’una dall’altra (quindi il timoniere dovrà compensare dando timone dal lato dell’altra nave). Arrivati and un certo punto però l’effetto cuscino cessa ed è sostituito dall’effetto risucchio vero la poppa dell’altra nave (a causa della diminuzione di pressione causata dalla scia) quindi a questo punto la prora della nostra nave tenderà a ruotare in senso opposto verso la poppa dell’altra, quindi il timoniere dovrà essere pronto a compensare al contrario. Anche qui, più le navi son grandi, più la velocità è alta e maggiori son gli effetti. Ma se diminuisco la velocità diminuisco anche la mia capacità di manovrare.

A questo punto i più pessimisti penseranno che forse era meglio fare il camionista mentre i più ottimisti diranno che tutto sommato, una volta che ho un buon timoniere, una nave efficiente ed ho regalato sei casse di Marlboro al pilota Egiziano cosa potrebbe andare storto?

Eh si, c’è ancora da considerare il fattore meteo. La Ever Given a pieno carico ha una superficie “velica” laterale di circa 20 mila metri quadri (L’Amerigo Vespucci completamente invelata ne ha poco più di 2600).

Un vento al traverso di 30 nodi su una superficie del genere crea una forza di 270 tonnellate (un rimorchiatore portuale ne produce mediamente 70/80). Per farvi capire cosa questo comporta faccio una piccola divagazione con due definizioni tecniche. La “rotta vera” di una nave è l’angolo compreso tra la direzione del moto della nave e il nord, espresso in gradi. Quindi rotta 000° significa che sto andando a nord, rotta 180° significa che sto andando a sud ecc. La prora vera è l’angolo tra l’asse longitudinale della nave e il nord, in pratica il valore che leggo sulla bussola. In condizioni ideali prora e rotta coincidono ma in condizioni di vento (o corrente) la nave trasla di lato quindi se, per esempio, voglio tenere 000° di rotta vera dovrò impostare la prora a 350°. La differenza tra i due valori si chiama scarroccio se causato dal vento o deriva se causato dalla corrente, ma gli inglesi semplificano tutto usando un unico termine: drifting.

Ma non basta questa correzione, avrò anche bisogno di velocità, perché se la spinta del vento è più forte della spinta che mi da la propulsione non sarò in grado di mantenere la rotta voluta. Ora, non è difficile capire che fare tutto questo con una nave lunga 400 metri in un canale largo 350 non è semplicissimo. Anche perché aumentando la velocità aumentano lo squat, il bank effect e compagnia cantante…

Tutto questo spiegone per far capire, che a prescindere da quale sia il motivo per il quale la Ever Given sia finita ad arare i campi, gestire la manovra di una nave del genere non è affatto semplice. Certamente a volte gli incidenti succedono perché la gente è incompetente, ma questo lasciamolo dire a chi si occupa di indagare seriamente sull’incidente. 

P.S. e i bow thruster???

Le eliche di manovra (bow thruster se sono a prua e stern thruster se sono a poppa), sono delle eliche trasversali che servono alle navi per ruotare durante le manovre in porto. La Ever Given ha due bow thruster, ma allora perché non li ha usati? Semplicemente perché non sarebbero stati efficaci. Queste eliche si trovano all’interno di un tunnel che attraversa lo scafo da un lato all’altro. In navigazione l’acqua scorre ai lati dello scafo quindi l’elica non riesce ad “aspirare” una quantità tale da creare una spinta. Questo le rende efficienti a nave quasi ferma o comunque a velocità molto basse (entro 2/3 nodi) ma del tutto inutili a velocità superiori.

Testo di Antonello Corona, il nostro inviato nel mare della conoscenza.