Dal clipper alla propulsione meccanica

Dal Clipper alla propulsione meccanica

Manuel Crugliano 5^C 2007/2008

-Gli anni che sconvolsero la navigazione-

Indice

• Le ultime navi a vela: il clipper e le regate del tè
• Le regate del tè
• Capo Horn
• I velieri mercantili
• I maestosi discendenti dei leggiadri clipper
• Comparsa della propulsione meccanica
• Le operazioni navali nella storia della Grande Guerra
• Genesi del conflitto
• La battaglia dei Dardanelli
• Gran Bretagna contro Germania
• Battaglia di Coronel
• Battaglia delle Falkland
• La Gran Bretagna e il sistema dei convogli
• Battaglia di Dogger Bank
• Battaglia dello Jutland
• La zona delle Fiandre, aprile – maggio 1917
• L’evacuazione delle Fiandre e la fine del conflitto
• Appendice A
• Diary of Capt. J.D. Allen, HMS Kent
• Appendice B-1
• Elementi geometrici della nave, portata resistenza al moto e velocità
• Definizioni
• Rapporti tra volume di carena, larghezza e lunghezza della nave
• Volume di carena e portata
• Velocità e resistenza al moto
• Appendice B-2
• Elementi di propulsione velica
• Premessa
• Equazione di Bernoulli
• Effetto Venturi
• Formazione della forza totale agente sulla vela
• Osservazione finale
• Appendice B-3
• Elementi di propulsione a vapore
• Primo principio della termodinamica
• Il diagramma pressione volume
• Cicli termici
• Ciclo Rankine e produzione del vapore
• Appendice C
• Il problema dell’orientamento in mare: latitudine e longitudine; cenni sulle coordinate polari
• Percorsi tra due punti di una sfera
• Cenni sull’ellissoide
• Appendice D
• Cenni sugli sviluppi del calcolo infinitesimale fino al XIX° Sec.
• Piccolo glossario dei termini nautici e Bibliografia

Le ultime navi a vela: il clipper e le regate del tè

Fin dall’antichità si tendeva a costruire velieri capaci di trasportare grandi quantità di merci durante lunghe ed estenuanti navigazioni (caracche, galee, ecc…). I primi a privilegiare la velocità a scapito della portata furono i costruttori americani, con i brigantini e le golette di Baltimora.

Queste navi, con una superficie velica molto estesa e con gli alberi inclinati verso poppa, erano dotate di un pesante armamento e condotte da equipaggi ben preparati, disposti ad ogni tipo di fatica e, spesso, costretti a difendere la nave da attacchi nemici a costo della propria vita; avevano inoltre caratteristiche nautiche eccezionali: stringevano il vento e viravano di bordo con una rapidità assolutamente impensabile per gli altri velieri.

La loro grande manovrabilità era dovuta a caratteristiche costruttive molto particolari quali il rapporto tra lunghezza e larghezza (erano infatti strette e lunghe), l’assenza del castello, e una elevata insellatura da prua a poppa (cavallino).

Col passare degli anni furono denominate clipper le navi a tre alberi armate a vele quadre, in grande numero tra ordinarie ed aggiuntive, e caratterizzate dall’avere una portata piuttosto limitata: i costruttori avevano puntato tutto sulla velocità accontentandosi di caricare un peso solamente uguale o inferiore alla stazza lorda.

Possiamo distinguere tipi diversi di clipper in base all'anno di costruzione e all'utilizzo a cui furono adibiti:

• Clipper dell'oppio: dal 1830 al 1850, erano principalmente piccoli brigs e schooners di stazza 300 - 400 tonnellate.
• Clipper da tè americani: dal 1846 al 1860, navi a tre alberi di stazza tra 750 e 1800 tonnellate con lunghezze attorno ai 70 metri (90 fuori tutto).
• Clipper da tè inglesi: dal 1850 al 1880 erano come le navi americane.
• Clipper in ferro inglesi: dal 1880 a fine secolo, includono tutte le navi di maggiore dimensione e stazza a partire da 2000 tonnellate.

Fu proprio nei commerci di questo periodo che si formarono i migliori marinai di sempre, che viaggiando verso la Cina, lottavano per miglia e miglia contro i forti monsoni di bolina. Erano marinai coraggiosissimi, in grado sia di affrontare il mare sia di respingere eventuali attacchi nemici.

Uno dei primi clipper prodotti con le nuove concezioni fu il Rainbow di 750 tonnellate. Venne costruito dalla ditta Howlan & Aspiwall, che commissionò la costruzione secondo i disegni di John Griffit. Varato nel gennaio del 1845 il Rainbow dimostrò ottime prestazioni, eseguendo il viaggio da New York a Canton e ritorno in solo 6 mesi e 14 giorni.

Nonostante la sua sfortunata sorte il Rainbow, che si suppone sia affondato al largo di Capo Horn, fu il capostipite di una serie di clippers che rese gli Stati Uniti uno dei principali stati marittimi. Questo tipo di navi offriva prestazioni strabilianti a scapito della facilità di manovra: i comandanti provenienti da navi di vecchia tipologia inizialmente non sfruttavano al massimo il piano velico dell'imbarcazione per paura di disalberare.

Il numero di persone di equipaggio era molto alto per poter governare superfici veliche che arrivavano anche a 3500 metri quadrati. Il viaggio di ritorno, poi, era molto stressante soprattutto quando, con l'inizio delle regate del tè, al comandante del primo bastimento che arrivava a Londra veniva riconosciuta una certa fama nell’ambiente marinaro ed all’armatore un ingente guadagno.

I clipper da tè americani avevano medie di percorrenza fantastiche: circa 115 giorni per arrivare in Cina, e circa 90 giorni per tornare negli Stati Uniti. I comandanti di queste imbarcazioni usavano metodi durissimi, arrivando ad inchiodare le scotte e a mettere ai ferri i primi ufficiali che riducevano le velature.

Le barche però erano spesso eccessivamente sollecitate: esemplare fu il clipper estremo Staghound progettato da Donald McKay, di notevole lunghezza e poca larghezza con una superficie velica spropositata. Durante il primo viaggio perse parte dell'albero di maestra e nonostante questo mantenne una media record di percorrenza di 107 giorni all'andata e 94 al ritorno.

Durante il glorioso periodo della produzione navale americana, in particolare del geniale Donald McKay, non vi furono navi inglesi in grado di eguagliare le avversarie d'oltre oceano. Dopo aver ordinato la costruzione dei primi clippers ai cantieri americani l'orgoglio nazionale inglese promosse la costruzione di navi che nulla avevano da invidiare a quelle statunitensi.

Tra gli altri si evidenziò il cantiere Steele di Greenock, che mise in mare ottime navi introducendo anche la tecnica dell’assemblaggio, e ciò costrinse gli americani ad abbandonare il mercato inglese.

Tale tecnica consisteva nell’unire la robustezza del fasciame in quercia con elementi strutturali allo scafo stesso, quali la chiglia (parte terminale inferiore dello scafo) e le ordinate (elementi trasversali che danno robustezza allo scafo), realizzati in ferro. Navi di questo tipo furono l’Ariel e il famoso Cutty Sark.

Con le migliorie nella siderurgia si avranno poi scafi completamente in ferro, non più adibiti al trasporto del tè, e per questo anche le “tea races” perderanno di importanza. In effetti con l’apertura del canale di Suez nel 1870 e con l’avvento del vapore, il trasporto del tè venne affidato a queste imbarcazioni che non facevano perdere l’aroma del prodotto.

L’evoluzione e il cambiamento tecnologico portarono il fiero clipper ad essere adibito a commerci meno redditizi. Nonostante questo, le navi in ferro avevano qualche lato negativo: erano maggiormente soggette alla flora marina per quanto riguardava l’opera viva (parte immersa dello scafo), ed inoltre la grande massa ferrosa produceva notevoli errori sull’orientamento degli aghi delle bussole (deviazione magnetica), errori difficilmente correggibili a causa delle scarse conoscenze che si avevano all’epoca circa il magnetismo navale.

Le regate del tè

Di particolare interesse erano le regate che ogni anno, dopo il carico del tè, davano il via al ritorno a Londra; si può notare infatti come nonostante l’intento commerciale di questi viaggi, il mare e la vela abbiano fin da allora stimolato la competizione e il miglioramento tecnico per il superamento dell'avversario ma soprattutto di se stessi e del proprio mezzo.

I comandanti dei clippers in corsa cercavano di adottare tutti gli stratagemmi possibili per superare la nave avversaria: realizzavano artifici per migliorare le prestazioni della propria nave, come spostare tutti i pesi più a poppa, il che migliorava la velocità, oppure anche vere e proprie tattiche di regata con l’intento di confondere l’avversario e sorprenderlo, ad esempio salpando nel cuore della notte.

Queste lunghissime regate quindi mettevano alla prova le abilità marinaresche dei comandanti e dei loro equipaggi. Una delle regate del tè rimasta famosa fu quella del 1866 in cui i clippers Ariel, Taeping e Serica, dopo ben 99 giorni attraccarono a distanza di poche ore l’uno dall’altro.

Fa impressione constatare come, nonostante l’enorme distanza percorsa, come si può notare dai punti nave presi dal diario di bordo del comandante Keay dell’Ariel, il distacco tra le tre barche sia sempre stato piuttosto basso.

Alle regate del tè parteciparono numerose imbarcazioni aventi prestazioni differenti, ma ricordiamo oltre al noto Cutty Sark, il suo rivale Termophilae, che si rivelò spesso una delle navi più veloci allora esistenti.

Dopo diversi passaggi di proprietà, nel 1907, l’imbarcazione venne ritenuta obsoleta e durante un rimorchio al largo di Lisbona, probabilmente diretto al cantiere di demolizione, venne silurato da due navi da guerra: fine ingloriosa per una splendida nave, una fine troppo spesso riservata a molti velieri durante la prima guerra mondiale.

Tornando al Cutty Sark, fu probabilmente questa la nave meglio costruita di tutti i tempi: realizzata utilizzando il miglior legno di quercia e le sapienti mani dei maestri d’ascia scozzesi, seppe sopravvivere alle tempeste più dure e agli incidenti più gravi.

Nonostante l’avvento delle navi a vapore, quando queste avevano ancora poca autonomia, risultò molto più vantaggioso usare il Cutty Sark che, sotto la strabiliante conduzione del Comandante Woodget, batté ogni record di velocità: Sydney - Londra in 71 giorni nel 1887-1888.

Questa imponente nave aveva una elevata velocità anche con il mare in poppa (parte posteriore dello scafo), in quanto era stata costruita con la poppa rinforzata, per espressa richiesta dell'armatore.

Il progredire della tecnologia ha inevitabilmente chiuso l’epoca in cui queste incredibili navi e i loro valorosi equipaggi solcavano gli oceani con le loro bianche piramidi di vele, che quando apparivano all’orizzonte non finivano mai di stupire ed entusiasmare gli uomini di mare.

Capo Horn

A questo punto è doveroso spendere qualche parola per descrivere quel luogo che per la gente di mare, quella che ha cavalcato davvero le onde, rappresenta il punto di svolta tra chi è davvero un marinaio e chi invece soccombe.

Si tratta di Capo Horn, già all’epoca dei grandi velieri era croce e vanto per coloro che dovevano doppiarlo. Si trova a 56° di latitudine Sud, fa parte della Terra del Fuoco, detta anche fine del mondo.

Questo capo è diventato leggendario per le condizioni pessime che si possono trovare, che mettono alla prova i marinai e i loro mezzi, spesso costringendoli a rinunciare a doppiarlo, se sono ancora in tempo.

A causa delle violente basse pressioni presenti sul continente antartico, i venti che si sviluppano sono molto variabili come direzione e sicuramente tra i più forti per quanto riguarda l’intensità; la sommatoria tra queste condizioni di vento e le forti correnti che impattano contro la piattaforma continentale, produce un mare violentissimo ed imprevedibile che nasconde onde altissime che improvvisamente si scagliano contro i piccoli natanti.

Queste onde, chiamate dai naviganti “barbe grigie”, sono caratterizzate da creste che a volte si trasformano in frangenti che con la forza del loro impatto possono causare il naufragio dell’imbarcazione.

Ricordiamo, inoltre, che le tempeste in questa zona, spesso avvengono durante l’inverno australe: la lunga assenza del sole nascosto dalle nubi temporalesche, le poche ore di luce che sono concesse a quelle latitudini e la vicinanza all’Antartide, abbassano notevolmente la temperatura fino a far congelare gli spruzzi sulla coperta della barca e sulle vele più basse.

Questo mette a dura prova le strutture dell’imbarcazione.

Sono questi i motivi che resero celebre Capo Horn, oltre ai molti naufragi dei quali si ha conoscenza in prossimità della fatidica isoletta. Ecco perché tra i marinai è diventato motivo di vanto essere un “horner”, ossia un doppiatore del terribile capo.

I velieri mercantili

L’appellativo “windjammer” suonava come un insulto, e tale infatti era nelle intenzioni degli equipaggi dei piroscafi, che lo usavano con disprezzo per descrivere gli enormi scafi a vele quadre che sfidavano tenacemente l’avvento del vapore sulle rotte mercantili.

Quei mostri, dicevano, erano troppo goffi e ingombranti per muoversi con eleganza nel vento. Ma il sarcasmo si trasformò in plauso allorché, nei cinquant’anni della loro operosa esistenza, quei maestosi velieri rivelarono per intero la loro effettiva supremazia toccando, dopo secoli di gloriosa evoluzione, il punto più alto nell’arte della vela.

In fuga sotto i sibili delle raffiche di Capo Horn o volando veloci al soffio degli alisei, questi imponenti vascelli dalle bianche ali erano senza pari per dimensioni, forza e bellezza.

Pur con scafi di lunghezza doppia raggiungevano quasi la stessa velocità degli eleganti clipper di legno che li avevano preceduti. Grazie alle immense velature sospese ai loro alberi giganteschi, trasportavano nelle capaci stive migliaia di tonnellate di nitrati, guano, carbone, granaglie e legname, raggiungendo ogni angolo del mondo.

Fin dall’inizio, quando doppiavano il tempestoso Capo Horn e battevano i mari del sud, il fascino degli windjammer attrasse la gente di mare e di terra. E anche giunti al tramonto, il loro spirito indomito li spinse a navigare più veloci di ogni rivale.

I maestosi discendenti dei leggiadri clipper

Dopo il ritiro dei clipper, divenuti ormai antieconomici, la maggior parte degli armatori impiegò navi a vapore. Ma non mancarono però alcuni appassionati che vollero continuare ad avere fede nell’inalterata competitività dei velieri, purché di tipo giusto.

Sul finire dell’Ottocento i cantieri europei produssero una splendida flotta di velieri, conosciuti con il nome di windjammer. Discendenti in linea diretta dai clipper, i nuovi velieri non avevano però scafi in legno, bensì in ferro e in acciaio; le loro dimensioni erano notevoli sotto ogni aspetto.

In quasi tutti lo scafo raggiungeva i 100 m e alcuni superavano i 120 m. L’alberatura, con un diametro di un metro alla base torreggiava fino a più di 60 metri dalla chiglia.

Le vele più grandi pesavano una tonnellata da asciutte, molto di più se bagnate. La lunghezza complessiva di cavi, catene e cime di canapa per le manovre era di migliaia e migliaia di metri.

Sulle lunghe distanze in cui soffiavano alisei forti e regolari, queste nuove navi erano in grado di trasportare carichi enormi, fino a 8000 tonnellate, a grande velocità.

Il loro grande vantaggio consisteva nel fatto di poter trasportare in grandi quantità da località remote e di difficile accesso, le materie grezze necessarie proprio a quell’industria meccanica la cui affermazione avrebbe decretato la loro fine.

Cile, Perù, Australia e America nord-occidentale distavano migliaia di miglia dall’Europa, sulle rotte più pericolose del globo. Le navi che partivano dall’Europa dirette a occidente dovevano combattere contro i forti venti di burrasca, ben noti con il nome di “quaranta ruggenti”, che quasi di continuo imperversavano lungo il 10° di latitudine.

In quei primi anni della navigazione a vapore i grandi velieri presentavano molti vantaggi. Potevano superare ogni tempesta ed emergere indenni da ondate spaventose che avrebbero sbriciolato ciminiere, allagato caldaie, accartocciato eliche come fossero di latta.

Tra il 1880 e il 1890 in condizioni di bel tempo i piroscafi tenevano una media di 7 nodi. I velieri facevano spesso di meglio, salvo in caso di bonaccia o di brezze contrarie.

Inoltre il vento era gratuito mentre le stazioni di rifornimento per il carbone nei mari del Sud erano rare e imponevano prezzi molto alti. Anche i costi di gestione dei piroscafi erano elevatissimi, e seppur il prezzo del carbone saliva a mano a mano che ci si allontanava dal proprio porto, era necessario fare continui trasporti per ricavare il profitto necessario a coprire le spese dell’imbarcazione.

I velieri al contrario avevano un costo di gestione irrisorio e potevano stare per settimane in rada in attesa del carico, per poi salpare verso casa.

Il grande segreto della loro costruzione era l’acciaio. Paratie, piastre per lo scafo e perfino alberi di acciaio conferivano loro un’enorme robustezza e rendevano possibili dimensioni tanto imponenti.

Anche le linee dello scafo iniziavano a cambiare, favorendo le murate alte e verticali con fondi piatti, che consentivano un carico maggiore, piuttosto che fianchi e fondo arrotondati.