La resistenza all’avanzamento è la forza complessiva che l’acqua oppone al moto di una nave. Determina la potenza necessaria a navigare a una data velocità e quindi i consumi: è il parametro centrale della progettazione idrodinamica dello scafo. Vincerla è il compito del sistema propulsivo.
La resistenza totale si scompone in diverse componenti, ciascuna con un’origine fisica distinta:
| Componente | Origine |
|---|---|
| Resistenza d’attrito | viscosità dell’acqua sulla superficie della carena |
| Resistenza d’onda | energia spesa per generare le onde di prua e poppa |
| Resistenza di forma (di pressione viscosa) | distacco del flusso, scia |
| Resistenza dell’aria | sulla parte emersa |
La resistenza d’attrito nasce dalla viscosità: l’acqua a contatto con lo scafo viene trascinata, e questo strato limite dissipa energia. Cresce con la superficie bagnata e con la velocità. È dominante alle basse velocità.
La resistenza d’onda è spesso la più importante alle alte velocità: muovendosi, la nave genera un sistema di onde (di prua e di poppa) che trasportano via energia. Questa componente cresce molto rapidamente con la velocità, e impone un limite pratico alla velocità delle navi a dislocamento.
Un parametro chiave per studiarla è il numero di Froude, che lega velocità, lunghezza e gravità e governa la generazione delle onde. Due scafi con lo stesso numero di Froude generano sistemi d’onda simili: è il principio che permette di prevedere la resistenza di una nave reale provando un modello in scala in vasca navale, rispettando la similitudine di Froude.
La progettazione cerca di minimizzare la resistenza ottimizzando la forma della carena: prue affusolate, bulbi di prua (che generano onde in opposizione di fase per ridurre la resistenza d’onda), superfici lisce. Ridurre la resistenza significa minori consumi e minori emissioni, obiettivo sempre più rilevante. La resistenza all’avanzamento è il punto di partenza per dimensionare motore ed elica e per valutare l’efficienza energetica di una nave.