Dynamic Positioning: quando l’ormeggio non è possibile

Immaginate di star camminando sul lungomare, osservando placidamente le navi che solcano l’orizzonte. Il/la vostro/a amico/a ingegnere navale indica un puntino in lontananza e nomina poche ma insensate parole “Vedi quella nave in fondo? Quella è dotata di Dynamic Positioning”. Dinanzi ad un così chiaro tentativo di rovinare una giornata perfetta quale sarebbe il vostro primo pensiero? Probabilmente “Oh no, un’altra sigla coniata dagli ingegneri per sembrare più fighi”. Cerchiamo ugualmente di dare un significato a queste due lettere.

Cos’è il Dynamic Positioning?

La sigla per intero è Dynamic Positioning, in italiano Posizionamento Dinamico. Cerchiamo di fare un esempio semplice, anche se non strettamente legato all’ambito ingegneristico. Immaginate un bambino che, giocando alle costruzioni, pezzo dopo pezzo realizza una torre sempre più alta ma con una base estremamente piccola. Man mano che l’altezza aumenta la stabilità della costruzione si riduce e le oscillazioni diventano sempre più evidenti.

Urge un intervento. A meno che nei paraggi non ci sia il fratello maggiore che di prepotenza abbatte l’opera del piccolo architetto, accorre il genitore tutto fare che con lembi di corda assicura la costruzione al pavimento. Problema risolto. Peccato che l’intenzione del bimbo sia quella di costruire una nuova torre di Babele e così, impavido e arrogante, continua imperterrito ad aggiungere mattoncini su mattoncini. A questo punto abbiamo ottenuto una torre infinitamente alta e con oscillazioni così forti che il crollo è scontato.

Cosa possiamo fare in questo caso? Ovviamente, sarebbe impossibile realizzare delle corde così lunghe, gli sforzi e le tensioni in gioco assumerebbero dei valori estremamente grandi. Ecco che entra in gioco il fantomatico Dynamic Positioning, ossia l’insieme delle soluzioni tecnologiche utili per garantire il mantenimento della posizione desiderata di una nave impossibilitata ad avvalersi dei tradizionali ormeggi.

Il Dynamic Position in ambito marittimo

Cerchiamo ora di trasferire l’esempio del bambino nella sfera marittima. Una nave come una posatubi, avente la necessità di mantenere una data posizione per un arco di tempo moderatamente lungo, può lavorare tanto in prossimità della costa quanto in lontananza, ossia nelle cosiddette operazioni offshore. Fintantoché la profondità del fondale lo permette, nessuno vieta di collegare, mediante ormeggi, il vascello con il fondo.

Il problema inizia a porsi quando l’installazione deve essere effettuata a distanze considerevoli dalla costa e, quindi, con profondità tali da non poter consentire il posizionamento degli ormeggi, sia perché il diametro di cavi capaci di resistere a tensioni così grandi sarebbe eccessivo, sia perché il loro ancoraggio a tali profondità sarebbe tecnologicamente impossibile. Basta spostare la mente alle trivellazioni offshore dei giacimenti del Nord Europa. Ecco, quindi, che la tecnologia accorre in nostro aiuto.

Moti nave

Una volta dato un significato all’ennesima sigla ingegneristica e condotta un’analisi più dettagliata del perché si rende necessaria la realizzazione del Dynamic Positioning, è importante specificare che una nave, come un qualsiasi altro mezzo di trasporto, è soggetta a dei moti suddivisibili in traslatori ed oscillatori. Per capire il loro funzionamento è necessario immaginare la canonica terna cartesiana (x,y,z), dove l’asse delle x è quello longitudinale, quello delle y è trasversale e, infine, quello delle z verticale. Fatta questa necessaria precisazione è possibile passare all’elenco. I moti oscillatori sono:

• Beccheggio (pitch): rotazione attorno all’asse delle y;
• Imbardata (yaw): rotazione attorno all’asse delle z;
• Rollio (roll): rotazione attorno all’asse delle x.

I moti traslatori sono:

• Avanzo (surge): traslazione lungo l’asse delle x;
• Deriva (sway): traslazione lungo l’asse delle y;
• Sussulto (heave): traslazione lungo l’asse delle z Figura 2-moti di una nave2 I moti della nave possono, ovviamente, essere volontari o meno e, quando si parla di DP, l’interesse è per forza di cose rivolto alla seconda categoria. A rendere più complessa l’intera analisi è il fatto la nave subisce notevoli sollecitazioni da parte di molteplici fonti esterne quali il vento, le onde e le correnti marine, è evidente pertanto l’estrema complessità del problema da affrontare.

Dynamic Positioning: dall’offshore al mercato di lusso

I sistemi di posizionamento dinamico sono largamente diffusi ed installati a bordo di navi da lavoro offshore come le posacavi, posatubi, navi oceanografiche, da ricerca e da supporto alle piattaforme fisse offshore. Allo stesso tempo, è doveroso segnalare l’applicabilità di questa tecnologia anche nell’ambito diportistico.

Ovviamente, per come è stato strutturato l’incipit di questo articolo è difficile immaginare il perché uno yacht di lusso abbia la necessità di dover usufruire di tecnologie offshore, d’altronde, a meno che il miliardario in questione non sia Paperon De Paperoni, ha del surreale l’immagine di un magnate intento a trivellare un pozzo petrolifero con la propria nave di lusso.

In verità, come spesso accade, anche nel caso del Dynamic Positioning si è riusciti a trovarne un uso utile a soddisfare anche gli utenti privati. Non è un caso che il posizionamento dinamico possa essere usato per incrementare il lusso sfrenato di uno yacht dando la possibilità di orientare la barca in maniera tale che il proprietario possa apprezzare un cielo stellato comodamente steso sul proprio letto, prendere il sole sulle sdraio di poppa o godere del panorama in zone in cui l’ancoraggio non è possibile, sia per motivi ambientali (zone protette), che per la profondità.

A questo punto si hanno tutte le nozioni necessarie per capire la logica di un sistema DP: una volta impostata la rotta o la posizione desiderata il sistema preposto al Dynamic Positining cerca di annullare tutte le azioni sbandanti esterne mediante gli organi tipicamente preposti alla propulsione, quali il timone e le eliche laterali di manovra.

Ovviamente, affinché il sistema di bordo sia in grado di esplicare un’azione efficace è indispensabile dotarsi di un modello matematico accurato che contenga non solo una descrizione delle forze in gioco, sia correttive che no, ma anche della resistenza che subisce la nave soggetta a dette sollecitazioni. In questo modo il computer installato valuta l’angolo e l’intensità della spinta da erogare.

Vale la pena specificare che, così come accade in tutte le applicazioni industriali, un’operazione del genere deve essere vantaggiosa anche in termini economici, permettendo il mantenimento della posizione con il minimo consumo di combustibile possibile!

Insomma, a valle di questa trattazione possiamo tranquillamente affermare che quando il/la vostro/a noioso/a amico/a ingegnere/a indicherà un puntino minuscolo all’orizzonte voi sarete pienamente capaci di anticipare la sua barbosa osservazione lasciandolo di stucco e, si spera, in silenzio, almeno per un po’.

A cura di Francesco Maione