Tecnologia: Cause di rottura del timone e come evitarle

Per quanto riguarda i requisiti minimi dei sistemi di governo degli yacht, la Direttiva 2013/53/UE sulle imbarcazioni da diporto è così scarna che potrebbe essere omessa. Il punto 5.4 recita: "I sistemi di governo e di controllo della propulsione devono essere progettati, costruiti e installati in modo da consentire la trasmissione delle forze di governo in condizioni operative prevedibili".

Di conseguenza, per ottenere la conformità CE di un'imbarcazione di serie non basta la semplice presenza e il funzionamento soddisfacente di un timone. La norma per il componente più importante di uno yacht, accanto allo scafo e al sartiame, comprende un totale di sole quattro righe di testo. In confronto, la Gazzetta Ufficiale dell'Unione Europea dedica più di quattro pagine alla qualità dei motori e stabilisce persino un chilometraggio minimo oltre ai limiti di emissione dei gas di scarico: 450 ore di funzionamento o dieci anni per i motori marini diesel. Da nessuna parte si dice quanto debbano durare le funi di governo o i cuscinetti del timone.

Maggiori informazioni sull'incidente:

• In pericolo nel Pacifico: prima si rompe il timone, poi l'Arcona affonda
• I proprietari raccontano come hanno vissuto l'incidente che ha coinvolto la loro Arcona 460

È evidente che esiste un vuoto normativo. Si sta almeno discutendo di una riforma della direttiva relativa alle macchine di governo. Essa è destinata a fornire specifiche molto più dettagliate e concrete e potrebbe essere presto adottata. Diverse fonti che hanno familiarità con il processo lo hanno confermato in modo indipendente a YACHT. Per il momento, tuttavia, la solidità e l'integrità del sistema di governo sono di esclusiva responsabilità dei cantieri, dei progettisti e degli installatori, nonché degli armatori per quanto riguarda la manutenzione.

Negli ultimi anni, gli attacchi delle orche sulla costa occidentale portoghese e nello stretto di Gibilterra hanno sottolineato quanto sia critico il problema. Ogni stagione decine di yacht subiscono gravi incidenti, diventando privi di timone o affondando a causa dell'ingresso di acqua nella zona di sospensione del timone.

Le collisioni con i flotsam possono avere conseguenze altrettanto gravi, soprattutto per le imbarcazioni con timoni gemelli le cui pale non sono protette dall'impatto con la chiglia. Questo vale anche per i difetti tecnici o i guasti materiali del sistema di governo, come dimostrano due casi recenti: questa primavera, ad esempio, un Arcona 460 è affondato nel Pacifico a 300 miglia nautiche a est delle Isole Marchesi dopo che il calcio del timone si è staccato sotto il quadrante.

Due anni e mezzo fa, durante l'Atlantic Rally for Cruisers (ARC), un equipaggio olandese abbandonò il suo X 4.9 perché l'albero si era staccato dal cuscinetto superiore del timone. Come nel caso dell'Arcona, l'albero che ne è derivato ha provocato una crepa nel laminato e un'infiltrazione d'acqua che i marinai non sono riusciti a fermare a causa della forte mareggiata; si sono fatti trainare da un partecipante all'ARC che è accorso in loro aiuto. Prima di abbandonare la barca, hanno acceso il generatore per evitare che la pompa di sentina rimanesse senza corrente. E infatti, una settimana dopo, una società di recupero è stata in grado di rimorchiare la "Brainstorm" a Gran Canaria, il che ha permesso di effettuare un'indagine dettagliata sulle cause del danno.

Gli incidenti hanno chiamato in causa Niels Jeppesen che, in qualità di fondatore e progettista pluridecennale di X-Yachts, ha molta dimestichezza con la costruzione di barche di serie moderne. "Come costruttori e architetti, dobbiamo garantire la sicurezza tecnica degli yacht", afferma in un'intervista a YACHT. Questo vale in particolare per un componente centrale come la timoneria.

Riconoscere i problemi in fase iniziale è difficile

Dovrebbe essere progettato in modo tale da "non diventare un punto nevralgico del sistema complessivo" - soprattutto perché la sezione dietro la paratia di poppa non è a tenuta stagna sulla maggior parte delle navi e quindi rischia rapidamente la perdita totale, come è successo nel caso dell'Arcona 460 "IdaLina". In effetti, questa è l'insidia dei danni al timone: a causa delle enormi forze di leva, possono comparire rapidamente delle crepe nello scafo o nel cuscinetto inferiore, che si associano immediatamente a un notevole ingresso d'acqua - e questo non può essere facilmente evitato.

È difficile per gli armatori riconoscere tempestivamente i potenziali problemi o risolverli da soli", afferma Jeppesen, che ora lavora per Arcona Yachts e che a gennaio ha vinto il titolo di "European Yacht of the Year" con l'Arcona 50. "Facciamo tutti troppo affidamento sul fatto che il timone regga", avverte. "Facciamo tutti troppo affidamento sul fatto che il timone regga", avverte.

A differenza dell'impianto del gas, del motore o della scatola del cambio, per esempio, per i quali sono comuni ispezioni regolari, e a differenza delle vele, che sono sempre in vista, non c'è "un senso di urgenza per la manutenzione" quando si tratta dei comandi. Tuttavia, secondo il progettista, non c'è spazio per la negligenza con un sistema così esposto e rilevante per la sicurezza. Jeppesen non è un allarmista. Il suo obiettivo è trasmettere una consapevolezza fondamentale del problema. Ritiene che sia necessario intervenire, sia da parte dell'utente che da parte del costruttore.

Se si chiede agli armatori quando hanno effettuato l'ultima manutenzione del sistema del timone o se lo hanno smontato da soli, la risposta è spesso che non è affatto necessario. La maggior parte lascia che sia il rituale scuotimento dell'estremità inferiore della pala del timone durante il rimessaggio invernale. Se non ci sono giochi importanti e l'albero ruota liberamente nel cuscinetto, il problema è risolto.

Cuscinetti orientabili a rulli estremamente affidabili e durevoli

Nel corso della ricerca su questo argomento, un progettista, che rimarrà anonimo, ha persino confessato di aver appena smontato e pulito i cuscinetti della propria barca, per la prima volta in oltre 20 anni. Si sono dimostrati impeccabili e probabilmente dureranno altrettanto a lungo.

Infatti, i cuscinetti orientabili a rulli autoallineanti oggi comunemente utilizzati sono estremamente affidabili e durevoli. Come suggerisce il nome, compensano l'inclinazione e la leggera torsione dell'asse del timone. Mentre un tempo i cuscinetti a strisciamento erano soggetti a usura e dovevano essere sostituiti più frequentemente, i cuscinetti a rulli correttamente dimensionati e installati con boccole sferiche sono praticamente esenti da manutenzione. Quando si smonta la gru in autunno, di solito è sufficiente sciacquare accuratamente il cuscinetto inferiore per eliminare i residui di sale. Tuttavia, non devono essere lubrificati.

Forse è per questo che i velisti danno per scontato il funzionamento del sistema di controllo, proprio perché rimane così poco visibile. Il leader di mercato Jefa Marine costruisce cuscinetti autoallineanti di tutte le dimensioni e di diversi livelli qualitativi da quasi 35 anni. Molti dei più noti cantieri navali acquistano dallo specialista di Greve, a 20 chilometri a sud-est di Copenhagen. "Abbiamo già consegnato più di 150.000 cuscinetti", afferma Jan Faurschou che, in qualità di responsabile vendite e assistenza, è un po' lo spirito, l'anima e il volto dell'azienda. I problemi sono estremamente rari, ci assicura. "Di solito sono dovuti alla corrosione galvanica", cioè all'elettrolisi causata da un cattivo isolamento elettrico, ad esempio nell'azionamento dell'autopilota. La gabbia di alluminio del cuscinetto inferiore del timone e l'asta del timone possono quindi diventare un anodo sacrificale e dissolversi gradualmente. Questo è uno dei motivi per cui l'intero sistema di governo deve essere ispezionato regolarmente.

I danesi hanno dedicato una pagina separata del loro sito web a questo argomento e sono anche proattivi quando si tratta di fornire informazioni ai loro clienti. I disegni di progetto e gli esplosi di tutti i componenti sono disponibili online e accessibili a chiunque, così come le istruzioni dettagliate per la manutenzione. Tuttavia, si tratta di un patrimonio di conoscenze di scarsa utilità se non viene utilizzato e applicato nella pratica di bordo.

Gli errori durante gli interventi di manutenzione possono avere gravi conseguenze

La risposta all'incidente che ha coinvolto l'X 4.9 "Brainstorm" durante l'ARC dimostra quanto Jefa lavori con coscienza. Il team di Jan Faurschou è stato coinvolto nel caso fin dall'inizio; anche quando l'equipaggio ha contattato X-Yachts via telefono satellitare per discutere i possibili tentativi di riparazione in mare, il cantiere ha chiamato i tecnici di Greve. Sebbene Jefa non fosse responsabile del guasto tecnico, ha modificato il processo di assemblaggio una volta disponibile il rapporto di indagine.

Il caso è così rivelatore perché la compagnia di assicurazione ha ordinato un'analisi completa della scatola dello sterzo difettosa. Il centro di analisi dei materiali Element, con sede ad Amsterdam, ha esaminato da vicino sia i cuscinetti che l'albero. Il loro rapporto analizza tutte le possibili cause dello sfilamento dell'asta del timone dal cuscinetto superiore.

Il progettista di X-Yachts Thomas Mielec, che ha accompagnato l'indagine come rappresentante del cantiere e ha ispezionato l'imbarcazione danneggiata subito dopo il rimorchio, ha riassunto i risultati a YACHT come segue: "Gli esperti di Element Materials Technology sono stati in grado di dimostrare che il cuscinetto superiore del timone era stato montato correttamente all'origine e che la vite cruciale per bloccare la filettatura era stata inserita correttamente". Hanno anche scoperto la marca e il tipo di bloccaggio della filettatura nello spettrometro: Würth Thread Locker Medium Strength. Ciò significa che si può escludere un errore di fabbricazione.

Tuttavia, il collegamento a vite dell'anello di serraggio, che collega l'albero del timone al cuscinetto, è stato aperto in un secondo momento e non è stato fissato correttamente contro lo sfilamento. "È molto probabile che questo abbia causato l'incidente", afferma Thomas Mielec. Egli ritiene quindi provato che l'errore si sia verificato durante i lavori di manutenzione del cuscinetto del timone della "Brainstorm", eseguiti da un cantiere spagnolo poco prima della partenza dell'ARC.

Le soluzioni ridondanti hanno senso

Tuttavia, Jan Faurschou, capo di Jefa, ha colto l'occasione per marcare la testa del grano in questione - etichettato "Fuse 1" nel disegno qui sotto - con della cera rossa dopo il serraggio. In questo modo si vuole segnalare ai costruttori di imbarcazioni di tenere completamente lontane le mani dalla vite o di procedere con la massima cautela quando la si reinstalla. I proprietari possono anche riconoscere a colpo d'occhio se la vite è serrata, purché si avvicinino abbastanza alla sede del cuscinetto superiore. Tuttavia, questo spesso non è molto facile da manutenere e l'accesso ai componenti del timone lascia di solito molto a desiderare.

Altrettanto importante del fissaggio dell'alloggiamento, che porta l'anello di serraggio in Jefa, è il collegamento tra l'albero e il cuscinetto. Il collegamento avviene tramite tre viti orizzontali in acciaio inox, che devono essere utilizzate con del grasso per evitare la corrosione galvanica dell'albero del timone, che di solito è in alluminio.

Jefa consiglia non solo di serrarli alla coppia corretta (7 Nm per i bulloni M6, 35 Nm per gli M10), ma anche di praticare dei fori ciechi a qualche millimetro di profondità nell'albero per ottenere un accoppiamento positivo oltre al serraggio. Questo è estremamente vantaggioso per gli alberi del timone in acciaio inox e ha senso almeno per gli alberi in alluminio. Naturalmente, non tutti i cantieri navali si prendono questo disturbo.

Niels Jeppesen vorrebbe che il sistema di controllo fosse ancora più curato e affidabile, soprattutto nei sistemi in cui il timone è tenuto in posizione solo da una vite di collegamento. Alcuni cantieri navali offrono già soluzioni ridondanti. Hallberg-Rassy, ad esempio, avvita l'albero non solo al cuscinetto superiore del timone, ma anche a quello inferiore; se un dispositivo di sicurezza si guasta, l'albero rimane comunque nella nave. Per i modelli più grandi, come il nuovo Hanse 590, Hanseyachts adotta un approccio diverso: l'azienda di Greifswald monta il cuscinetto superiore in un compartimento intermedio e preme i quadranti direttamente sopra di esso sull'albero in modo che non possa scivolare fuori.

Troppo raramente nella costruzione di yacht si trova un'altra garanzia, probabilmente la più efficace contro la perdita della nave a causa della rottura del timone, che avrebbe dato maggiore sicurezza anche all'equipaggio dell'Arcona 460: un compartimento di poppa sigillato ben al di sopra della linea di galleggiamento. Solo pochi cantieri lo offrono e purtroppo non è scontato che la prossima revisione della Direttiva UE sulle imbarcazioni da diporto lo richieda.

Intervalli di manutenzione

1. Timone d'emergenza: Il coperchio può essere utilizzato per bloccare l'albero del timone con un talje se si è sfilato dal cuscinetto.
2. Cuscinetto superiore del timone: Dovrebbero essere rimossi e controllati ogni tre-cinque anni.
3. Collegamento dall'albero al cuscinetto: Assicurarsi ogni anno del corretto collegamento a vite!
4. Funi di comando in filo o DyneemaUna tensione eccessiva mette a dura prova le pulegge folli e la scatola del cambio, mentre una tensione troppo bassa può provocare un salto. Controllare ogni anno!
5. Albero del timone: Dopo lo svuotamento, verificare la tenuta dei cuscinetti; dopo l'immersione, verificare la facilità di movimento.
6. Quadrante: Assicurare la tenuta del collegamento a vite; ispezione visiva annuale
7. Coker: Controllare la resistenza e la tenuta! Sostituire il manicotto in neoprene ogni sette-dieci anni.
8. Cuscinetto inferiore del timone: Vedi punto 2
9. Rinforzo in laminato: Attenzione alle crepe
10. Pala del timone: Quando si rimuovono i cuscinetti, controllare attentamente la flangia sull'albero del timone.

Guida perfetta, componenti critici

Come sono costruiti i cuscinetti orientabili a rulli autoallineanti e perché piccole viti di fissaggio possono causare il cedimento dell'intero meccanismo di guida.

Mentre all'inizio della produzione in serie i timoni degli yacht erano solitamente guidati da semplici cuscinetti a strisciamento, dagli anni '80 i cuscinetti orientabili a rulli autoallineanti sono diventati sempre più popolari. A causa della forma allungata dei rulli cilindrici, vengono anche chiamati cuscinetti a rullini. Funzionano in modo più fluido e preciso e, se correttamente dimensionati e installati con cura, sono anche praticamente esenti da usura.

Oltre al leader di mercato danese Jefa Marine, anche Lew- mar, Solimar, JP3 e altri produttori offrono questi componenti. Il design è in gran parte simile; le differenze risiedono nei dettagli, come il collegamento tra l'asse del timone e il cuscinetto.

Nei modelli di fascia alta di Jefa, si tratta di un design particolarmente elaborato. Un anello di bloccaggio fissa l'albero, che poggia su due cuscinetti a sfera in un alloggiamento avvitato alla boccola del cuscinetto a rulli superiore tramite un'ampia flangia. Questo garantisce una perfetta trasmissione della potenza e un funzionamento regolare. Tuttavia, le quattro viti di bloccaggio - tre per l'albero e una per l'alloggiamento dell'anello di bloccaggio - devono essere serrate e fissate con la coppia corretta.

Questo articolo è apparso per la prima volta su YACHT 20/2024.