Vorrei sapere perché  le navi di grande stazza  utilizzano motori elettrici per la trasmissione  del moto alle eliche. Produrre energia meccanica  utilizzando motori a scoppio, per convertirla in energia elettrica, non andrebbe a discapito del rendimento del sistema ?

La chiave del successo avuto negli ultimi anni dalla propulsione diesel-elettrica sta nell’introduzione, a partire da metà anni novanta, degli “azimuth podded propulsion systems” (in italiano, anche se meno efficace: “sistemi di propulsione a capsule orientabili”).

Si tratta di grandi motori elettrici contenuti in astucci, o gusci, fusiformi (“baccelli”, in inglese pod) applicati esternamente alla nave.  L’elica, che può essere sia del tipo a passo fisso, che a passo variabile,  è integrata all’ estremità prodiera dell’astuccio (cioè: davanti ad esso).  Gli astucci sono orientabili sul piano orizzontale per 360 gradi, consentendo di dirigere la spinta (quindi manovrare la nave) secondo le esigenze.
Alcuni pod  hanno anche un’elica poppiera.


Azipod, della ABB (questa nave ne ha due, più un asse tradizionale) SSP, della Siemens-Schottel

Se la propulsione “pod-azimutale” comporta un lieve calo di rendimento dovuto all’introduzione dalla trasformazione da energia meccanica ad energia elettrica, essa permette un sensibile miglioramento dell’efficienza dell’elica che può lavorare in posizione ottimale, perché:

  • l’asse di rotazione è praticamente orizzontale (e non inclinato, seppur di poco, come nelle navi convenzionali);
  • il flusso che investe l’elica (che si trova, come detto, a proravia del pod) non ha ostacoli
    (nelle navi convenzionali, invece, l’asse è un elemento perturbatore del flusso
    non trascurabile);
  • per effetto della presenza del pod, il flusso in uscita dall’elica (verso poppa) è avviato
    meglio di quanto non avvenga nei sistemi convenzionali;
  • l’elica può essere distanziata opportunamente dallo scafo, in modo da non subirne l’influsso
    idrodinamico negativo.

 

Confronto tra sistemazioni di eliche tradizionali e pod-azimutali  (da: www.marin.nl)

Inoltre, le navi a propulsione pod-azimutale  possono fare a meno degli stern-thrust  (eliche intubate trasversali, utilizzate in manovra per orientare la poppa), del timone e, fatto ancor più vantaggioso,
del costosissimo giunto riduttore, indispensabile sulle navi convenzionali per ridurre il numero dei giri asse del motore ad un numero di giri asse convenientemente basso per il corretto funzionamento delle eliche.  (Si pensi che il giunto riduttore può costituire fino ad un terzo del costo complessivo della nave !)

La propulsione pod-azimutale  è particolarmente vantaggiosa sulle grandi navi da crociera dove, date le impressionanti richieste di energia elettrica dovute al condizionamento dell’aria ed alla fornitura di
servizi per il comfort dei passeggeri, il carico elettrico dei motori di propulsione, per quanto elevato, ha un ordine di grandezza paragonabile ad esse.  Ne risulta la possibilità di asservire i motori di propulsione (compresi i bow-thrust, tutt’oggi necessari in manovra per orientare la prora) quali utenti di un unico sistema produzione-distribuzione dell’energia elettrica relativamente semplice, quindi molto efficiente e, soprattutto, estremamente flessibile.

Altri vantaggi della propulsione pod-azimutale  sono: più precisa regolazione dei giri, minori vibrazioni (per l’assenza dell’asse) e maggior disponibilità di spazio a bordo.

Il principale svantaggio della propulsione pod-azimutale, essendo i motori sommersi, sta nei costi elevati per il controllo della loro efficienza e per la loro manutenzione.  Inoltre, la progettazione dello scafo di una nave a propulsione pod-azimutale comporta delle difficoltà, non tutte risolte data l’ancora relativamente scarsa quantità di dati disponibili ai progettisti.

Il primo motore pod-azimutale  fu l’Azipod della ABB, cui presto seguirono analoghi motori della General Dynamics, John Crane-Lips (oggi Wärtsilä) , Rolls-Royce, Siemes-Schottel (solo per citarne alcuni).

Aggiungo, infine, che già in passato (anni ’20, anni ‘30) si armarono navi a propulsione diesel-elettrica, con motori interni allo scafo e linea d’assi convenzionale.  Il vantaggio era costituito dalla relativa facilità con cui si può invertire il moto in un motore elettrico (per passare da marcia avanti a marcia indietro), considerato che al tempo non esistevano ancora le eliche a passo variabile e che la tecnologia dei motori diesel di
allora ne rendeva complicata o inaffidabile l’inversione di marcia.