Il rollio è il moto oscillatorio della nave attorno al suo asse longitudinale, cioè l’alternanza di inclinazioni verso dritta e verso sinistra. È uno dei sei moti fondamentali di una nave in mare ed è particolarmente importante per sicurezza, comfort e integrità del carico.
Il rollio nasce dall’azione delle onde, del vento, delle manovre o di spostamenti interni di massa. La risposta dipende dalla stabilità trasversale, dal momento d’inerzia della nave e dallo smorzamento prodotto da carena, appendici, alette antirollio e fluidi interni.
Per piccoli angoli, il periodo naturale di rollio può essere stimato in forma semplificata come:
dove è il raggio d’inerzia trasversale e l’altezza metacentrica. Una elevata tende a ridurre il periodo, producendo un rollio più rapido.
Il rollio diventa critico quando la frequenza delle onde si avvicina alla frequenza naturale della nave, causando amplificazioni risonanti. Per questo la previsione del rollio è centrale nella progettazione di navi passeggeri, militari, da ricerca e unità con carichi sensibili.
Smorzamento del rollio
Il rollio sarebbe molto più ampio se non esistessero meccanismi di smorzamento. La carena dissipa energia attraverso vortici, onde generate dal moto oscillatorio e attrito viscoso. Appendici come chiglie di rollio, pinne stabilizzatrici e serbatoi antirollio aumentano questa dissipazione.
Le chiglie di rollio sono semplici appendici longitudinali laterali: non impediscono il rollio, ma ne riducono l’ampiezza dissipando energia nel flusso. Le pinne stabilizzatrici attive generano invece forze controllate, efficaci soprattutto a nave in movimento. I serbatoi antirollio sfruttano il moto di liquidi interni accordati con la frequenza della nave.
Rollio parametrico
Una forma particolarmente insidiosa è il rollio parametrico, che può verificarsi quando la stabilità della nave varia periodicamente a causa dell’incontro con le onde, specialmente con mare di prora o di poppa. Se la variazione di avviene con frequenza opportuna, il rollio può crescere anche senza onde laterali dominanti.
Il fenomeno è rilevante per navi con forme di carena e distribuzioni di volume che producono variazioni marcate della stabilità al passaggio dell’onda. Portacontainer e unità con grandi variazioni di geometria al galleggiamento possono essere vulnerabili in certe condizioni.
Effetti su bordo e carico
Il rollio genera accelerazioni laterali che influenzano persone, macchinari e carico. Container, veicoli, merci alla rinfusa e attrezzature scientifiche devono essere fissati considerando queste accelerazioni. Anche se la nave non è in pericolo di capovolgimento, un rollio severo può rendere impossibili operazioni di bordo, ridurre velocità o richiedere cambio di rotta.
La gestione del rollio combina progetto e condotta. Rotta rispetto all’onda, velocità, zavorra e uso degli stabilizzatori possono modificare la risposta. Per questo il rollio è un fenomeno dinamico, non una semplice inclinazione alternata.