Costruzione Navale in Legno: Scopri la Sezione Trasversale e l’Evoluzione delle Tecniche Antiche e Moderne!

Il legno è il più antico di tutti i materiali utilizzati nella costruzione navale. E continua a conservare il suo valore, anche con un così ampio uso di materiali moderni. Tuttavia, gli yacht in legno hanno guadagnato popolarità negli ultimi anni. Sono durevoli e leggeri e hanno anche un aspetto bello e originale. Non c'è dubbio che quando si costruisce uno yacht secondo un progetto unico d'autore, quando è necessario garantire la sopravvivenza della nave con una massa relativamente piccola, solo il legno dovrebbe essere scelto come materiale da costruzione.

Il Legno come Materiale Strutturale per la Costruzione Navale

Il legno rimane un materiale da costruzione naturale di successo, e in effetti è uno dei materiali più forti e stabili mai usati dall'uomo per una varietà di scopi. È anche un dato di fatto che l'umanità non è ancora riuscita a sintetizzare un materiale simile al legno in un intero insieme di proprietà. La struttura fatta di legno di qualità avrà una massa inferiore rispetto a una struttura simile fatta di materiali di altra origine, compresi Kevlar o compositi di carbonio. L'essenza delle proprietà del legno risiede nella sua struttura organica. La struttura dell'albero è costituita da tubi cavi formati da cellule morte, orientati in una direzione e microcellule fatte di cellulosa. Questi tubi strutturali rappresentano la metà della massa totale del legno. I tubuli sono strettamente legati tra loro da una sostanza resinosa - la lignina, e questo composito naturale spesso funziona come i moderni laminati epossidici. La proporzione di lignina va da 1/4 a 1/3 della massa dell'albero. La struttura cava del legno, sotto forma di tubi (tracheidi) allungati lungo il tronco dell'albero, gli conferisce resistenza, pur lasciandolo leggero. È un materiale unidirezionale, e le tracheidi in esso sono vicine in forza a tubi simili fatti di acciaio, e più forti di tubi fatti di alluminio. Fasci separati di fibre si formano nel massiccio di qualsiasi legno, il che impedisce la distruzione della struttura dell'intero materiale durante i sovraccarichi. I tubi cavi di cellulosa si sgualciscono sotto stress, raramente si rompono. Inoltre, questi tubi sono in grado di prevenire la propagazione delle rotture nello spessore del materiale. Sotto azione meccanica, il legno distribuisce una forza distruttiva al maggior numero possibile di tubi, rispondendo all'intrusione di un oggetto distruttivo e assumendo la sua contro-forma. Così, il legno viene stabilizzato e mantiene la struttura dal collasso.

Nonostante la sua capacità di assorbire acqua nel tempo, il legno non è soggetto a distruzione grazie alla presenza di una forte struttura cellulare elastica. La putrefazione del legno può essere prevenuta con una corretta selezione della specie e l'uso di pitture e impregnanti efficaci durante la lavorazione. Uno degli inconvenienti critici del legno quando utilizzato nella costruzione navale è la differenza di resistenza lungo e attraverso le fibre, ma con la creazione di compensato e strutture multistrato laminate, questo inconveniente è stato praticamente eliminato insieme a un altro inconveniente: la distorsione della forma sotto l'influenza dell'umidità.

Scelta del Legno e Confronto con Altri Materiali

Le specie arboree utilizzate nella moderna costruzione navale sono pino, abete rosso, larice, abete, cedro, faggio, quercia, acero, ecc. Il pino è il più popolare grazie alla sua elevata resistenza meccanica e diffusione. Il cedro si conserva bene in acqua e può servire come sostituto del pino. In termini di resistenza e resilienza ai fattori biologici di distruzione, non c'è uguale al larice, tuttavia, a causa della lontananza dei luoghi di crescita di questa specie arborea dai cantieri navali, è utilizzato in misura limitata.

L'idea di costruire uno yacht da acciaio è attraente, principalmente per la possibilità di realizzare uno scafo durevole a basso costo, specialmente se si prevede di creare uno scafo con zigomi affilati. Gli yacht con scafi in acciaio sono quasi il doppio più pesanti di quelli in legno, e anche gli yacht in vetroresina sono in realtà più pesanti di quelli in legno, ma nessuno può garantire un così lungo periodo di funzionamento. È improbabile che un costruttore navale principiante debba preferire la vetroresina solo per la mancanza di attrezzature appropriate. La mancanza di esperienza con questo materiale dovrebbe spingere il costruttore navale ad abbandonarne l'uso, lasciando questo lavoro ad artigiani esperti. È noto che, dopo aver ricevuto molti rapporti da diverse parti del mondo sulla bassa resistenza degli yacht in vetroresina, la fase di sviluppo della costruzione di yacht in plastica è stata sostituita dalla fase di un atteggiamento equilibrato verso questo materiale. Anche il cemento armato è un materiale difficile per gli amatori quando si costruiscono yacht. Oltre a un inconveniente così significativo come un grande peso, questo materiale può nascondere molti difetti che possono apparire solo dopo anni.

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Evoluzione Storica delle Tecniche di Costruzione Navale

Per mantenere la flotta della Serenissima Repubblica, bisognava conservare produttive le foreste e questo significa tagliare senza depauperare. Vediamo queste enormi zattere di tronchi che scendono sul Po e sull'Adige in piena, per fermarsi proprio alle Zattere, a Venezia, e da lì entrare all'arsenale per uscirne navi, da guerra e da trasporto. La prima modernità però è ferro e carbone e il legno deve cedere il passo anche perché di legna adatta in molti boschi non ce n'è più.

Le fonti iconografiche (ossia i disegni) o letterarie non ci vengono in aiuto per quanto riguarda i metodi di costruzione navale; è invece proprio l’archeologia sottomarina che, attraverso lo studio dei relitti ci ha fornito una grande quantità di informazioni. Sulle navi cucite tra le poche fonti letterarie disponibili per le epoche più antiche sicuramente di grande interesse è l’Iliade che pur trattando di un guerra terrestre ha sullo sfondo della narrazione il mare; i greci infatti raggiunsero Troia via mare con numerosissime navi, come ci racconta Omero nel II libro e ci da un dettaglio molto importante sulla tecnica di costruzione, dicendo che i legni delle navi sono ormai marciti e le corde disciolte, che alla luce delle conoscenze archeologiche possiamo interpretare come navi c.d. cucite di cui parleremo a lungo a proposito della nave di Gela. La più antica testimonianza archeologica in merito è la barca funeraria di Cheope, risalente al III millennio a.C. Del secondo tipo di tecnica per la connessione del fasciame quello c.d. a tenoni e mortase, ce ne parla ancora Omero nell’Odissea descrivendo la zattera che si costruisce Ulisse per lasciare l’isola di Calipso (libro V 228-277); questa sarà la tecnica maggiormente diffusa nel mondo romano. Non sono ancora state chiarite con certezza le motivazioni che determinavano la scelta di una delle due tecniche di costruzione. Sappiamo infatti che la tecnica a tenoni e mortase era già nota a partire dal XV secolo a.C., grazie al ritrovamento del relitto di Ulu Burun in Turchia. Si sta quindi valutando l’ipotesi che questa caratteristica tecnica fosse tipica dei popoli orientali, mentre l’assemblaggio tramite cuciture abbia le sue origini nel mondo greco, seppure già nel V secolo troviamo la commistione delle due tecniche.

Metodi di Costruzione Tradizionali e Moderni

Nel corso del tempo, le tecniche di costruzione navale si sono evolute, distinguendosi principalmente in due approcci fondamentali:

Tecnica su fasciame o a guscio (es. Albenga): con questo sistema la forma della carena è determinata dai corsi di fasciame che man mano vengono montati; si comincia con la posa in opera degli elementi portanti principali, chiglia, dritto di prora, ruota di poppa, cui vengono unite le tavole del fasciame tramite linguette (tenoni) di legno immessi entro cavità scavate nello spessore delle tavole (mortase) e fissati da spinotti (caviglie) e spesso rinforzati da chiodi di ferro o rame. La posa in opera dei primi elementi dello scheletro (madieri e ordinate) avviene dopo il collegamento dei primi corsi del fasciame.
Tecnica su costole o a scheletro: verso la fine dell’antichità e l’inizio dell’alto Medio Evo si assiste all’affermazione di questo sistema che è ancora in uso oggi; consiste nel montare l’ossatura della nave sulla chiglia precedentemente preparata e nel rivestire poi lo scheletro con i corsi di fasciame. Qui è l’ossatura a determinare la forma dell’imbarcazione ed il fasciame ha solo una funzione di rivestimento. Nel corso del tempo, forse per motivi di economia del lavoro, l’evoluzione va verso la soppressione delle linguette (o comunque non sono incavigliate) nel fasciame, con il conseguente indebolimento di quest’ultimo e lo sviluppo dell’ossatura come elemento portante.

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Unione di testa e curvatura sono i problemi tecnici che affronta il carpentiere. La curva a breve raggio la si ottiene bollendo il legno o col vapore, piegandolo poi in fretta prima che si raffreddi. Il legno, anche se ha perso una battaglia, non si da per vinto e alla fine del 1800 nasce un legno nuovo, pronto a dare filo da torcere nell'ambito delle costruzioni navali e non solo: il compensato. Il bello è che non nasce piano, ma curvo e già nel 1911 i Francesi ci fanno aerei monoscocca dove il fasciame, cioè il guscio esterno, viene costruito per primo quindi, rinforzato nei punti nevralgici. Oggi la tecnica del compensato si è evoluta e con le colle moderne, quelle epossidiche, si possono costruire sia ossature 'lamellari' curvate in opera sia fasciami 'monoscocca', talvolta in compensato piano e talvolta in compensato curvo. Il compensato curvo è ottenuto a freddo in opera e i suoi componenti sono strisce diagonali sottili ed elastiche, sovrapposte e incrociate. Così la maestria dei carpentieri si è modificata ed è diventata conoscenza degli adesivi. Ma c’è anche il rovescio della medaglia: la moderna leggerezza che usa strutture a guscio di spessore modesto e con finiture superficiali brillanti, ha bisogno di protezione dall'abrasione. Le barche moderne in legno o almeno molte di loro, sono rivestite da un sottile strato di tessuto di vetro in matrice epossidica. Le tecnologie moderne per la realizzazione di yacht in legno che utilizzano il compensato o il rivestimento diagonale incollato sono sorprendentemente diverse dai metodi consolidati di costruzione di barche in legno.

La Sezione Trasversale e i Componenti Strutturali

La costruzione dello scafo è la fase più affascinante e impegnativa del modellismo navale. La costruzione dello scafo nel modellismo riprende fedelmente i principi della carpenteria navale tradizionale. Tutto ha inizio dalla posa delle ordinate, elementi strutturali che definiscono la forma e la robustezza della futura imbarcazione. Successivamente si procede con il fasciame, una fase delicata che richiede precisione e attenzione. Impermeabilizzare uno scafo significa preservare il cuore in legno del modello da umidità, sbalzi di temperatura e deformazioni.

La costruzione trasversale era il tipo di costruzione più comunemente utilizzato nel passato. Oggi si usa ancora per modeste costruzioni o per casi in cui fosse necessario sostenere carichi su più ponti. Questo tipo di costruzione si identifica per il suo numero di "anelli" collegati da elementi longitudinali. Per "anello" si intende una struttura chiusa o parzialmente chiusa su se stessa, composta da madiere, costola, baglio ed ancora costola che si chiude sull'altra estremità del madiere. L'anello potrebbe anche essere parzialmente aperto in corrispondenza della boccaporta.

Il corpo umano, mirabilmente strutturato, pone la spina dorsale come elemento principale di sostegno del torace, delle braccia, nonché della testa. Le costole, che sono vincolate elasticamente alla spina dorsale, formano due semi-gabbie che si chiudono tramite lo sterno. La nave, a costruzione trasversale, è molto simile a questa posizione del corpo umano, ove la chiglia ed il paramezzale centrale ne sono la spina dorsale. Le costole, che contengono gli organi interni, nella nave conterranno il carico od i macchinari. Esse si chiudono nello sterno, mentre nella nave la funzione è svolta dal baglio e dall'anguilla. In definitiva, la realizzazione di una nave a sistema "trasversale" è formata da anelli chiusi distanziati fra di loro e legati da elementi longitudinali. Nella parte bassa della nave ci sarà il madiere; dalle sue estremità si dipartiranno strutture verticali denominate costole. Le estremità superiori delle costole si chiudono fra di loro tramite una struttura denominata baglio. Madiere, costole e baglio costituiscono un anello continuo chiuso. Molti di questi anelli, opportunamente distanziati, costituiranno il corpo della nave; gli elementi trasversali, come le costole di un organismo vivente, non sono indipendenti fra di loro, ma sono vincolati l'uno all'altro tramite il paramezzale centrale in basso e l'anguilla in alto. Normalmente troveremo altri elementi paralleli a questi, per conferire maggior robustezza alla nave. Un esempio classico di imbarcazione con una costruzione prevalentemente trasversale è il Gozzo ligure. Questa barca in legno ha una costruzione apparentemente trasversale, si notano infatti le costole che si chiudono in basso come se fosse un madiere ed in alto i sedili che fanno da baglio.

Confronto con Strutture Moderne (Metallo)

Le costruzioni in acciaio hanno molti vantaggi rispetto a quelle in legno: Minori rischi di incendi e allagamenti; Maggiore facilità e rapidità di manutenzione e periodo di servizio relativamente lungo (anche più di 40-50 anni); Maggiore leggerezza: l’acciaio ha un peso specifico maggiore del legno, ma l’acciaio è molto più resistente e sono necessari profili più sottili; Maggiore capacità di volume libero disponibile. A fronte di questi vantaggi, ci sono dei piccoli difetti: Deviazione delle bussole magnetiche; Corrosione; Minore resistenza agli urti e maggiore possibilità di lacerazione dello scafo.

Il primo tipo di chiglia utilizzato nelle navi in acciaio fu la massiccia: essa riprendeva il sistema di costruzione delle navi in legno. Presentava quindi una lunga trave sul fondo in senso longitudinale sporgente sotto lo scafo. Dopo venne ideata la chiglia a paramezzale, con due barre d’acciaio sotto il fondo, collegate alle facce laterali dello scafo da una lamiera. Il principale vantaggio di questi due primi tipi di chiglia era la stabilità, ma erano molto ingombranti, pesanti e causavano un incremento del pescaggio. Allora fu creata la chiglia piatta, dove barre e lamiere sono saldate dando maggiore sicurezza, anche se però la stabilità peggiora e a questo inconveniente si può ovviare con opportune soluzioni, tra le quali gli stabilizzatori. Come abbiamo già detto, all’inizio le navi in ferro erano costruite con lo stesso sistema di quelle in legno. Avevano una struttura particolare, con molte ossature trasversali e poche longitudinali, al posto delle quali c’erano dei piccoli ma robusti rinforzi. Infatti questo sistema è detto a struttura trasversale. Questo sistema, usato ancora oggi nelle piccole imbarcazioni, risulta debole longitudinalmente. Nacque, successivamente, il sistema longitudinale. Predominavano dunque le strutture longitudinali, con alcuni rinforzi trasversali e c’erano delle paratie che formavano un telaio. Questo sistema, che ancora una volta si rivelò poco valido, tuttora è utilizzato nelle navi cisterna per la presenza delle paratie a telaio. Infine venne creato lo scafo a struttura mista, che prevedeva ossature trasversali o longitudinali a seconda degli sforzi a cui sono sottoposte. La costruzione è di tipo mista, ovvero longitudinale sul fondo e cielo, trasversale sui fianchi. La costruzione longitudinale soddisfa ad una migliore risposta agli sforzi dovuti alla flessione longitudinale, ponendo la parte resistente ove lo stress è maggiore. Per evidenti necessità di scorrimento del carico la struttura è verticale nelle stive, ovvero di tipo 'trasversale'. La struttura longitudinale non sarebbe utile perché a metà altezza della nave ci si trova in corrispondenza del piano neutro. La struttura delle navi rinfusiere è di tipo longitudinale. Nave cisterna: La nave è realizzata con struttura longitudinale. I correnti (longitudinali) sono legati fra di loro da anelli rinforzati, costituiti da madieri, costole e bagli.

Lavorazione e Finitura del Legno nella Costruzione Navale

Lavorare con il legno è piacevole e sicuro, il materiale naturale è ecologico e assolutamente innocuo, e i risultati di un lavoro eseguito con maestria possono essere ammirati. Navigare su uno yacht in legno è in grado di portare un vero piacere. I progetti di navi in legno sono popolari tra i costruttori navali amatoriali oggi e non c'è dubbio che lo rimarranno in futuro.

Per adattare i listelli alle curve dello scafo, è poi fondamentale piegarli correttamente senza danneggiarli. La tecnica tradizionale di bagnare il legno in acqua calda può compromettere la fibra e causare rotture. Per evitare questo rischio, Amati propone due strumenti dedicati: il piegalistelli elettrico, che utilizza il calore per modellare il legno con precisione, e le pinze piegalistelli, una soluzione meccanica ideale per lavorazioni rapide e controllate. In alcuni casi, quando il modello riproduce navi storiche particolari, il fasciame può essere arricchito con rivestimenti metallici, in rame o ottone, che replicano fedelmente le protezioni impiegate nelle navi reali. Rinforzi in fibra di vetro e resina epossidica, una combinazione che permette di ottenere uno scafo estremamente rigido e resistente, capace di sopportare la pressione dell’acqua e gli eventuali impatti. Stucco bicomponente, utilizzato per colmare micro-imperfezioni, raccordare giunture e ottimizzare il profilo idraulico dello scafo. Gelcoat o vernici nautiche, simili a quelle utilizzate per le imbarcazioni reali. Una volta protetto, lo scafo diventa la base ideale per esprimere lo stile dell’imbarcazione e la visione del modellista. Per una resa professionale, evita finiture troppo lucide su modelli storici. Prediligi vernici acriliche opache o satinate e applicale in più mani sottili, con carteggiature leggere tra uno strato e l’altro per eliminare imperfezioni. Per ottenere un risultato uniforme consigliamo l’utilizzo degli aerografi per modellismo, soprattutto sulle superfici curve dello scafo.

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