Testata Gazzetta
    Pezzi di storia

Antiche navi da guerra a remi (2/4)
di Vernard Foley e Werner Soedel

Le Scienze – giugno 1981

(precedente)

La sistemazione compatta dei rematori all'interno dello scafo fu resa ancora più efficace attraverso una disposizione a scalinata, per cui gli uomini dell'ordine superiore erano davanti di circa mezzo metro rispetto a quelli dell'ordine di mezzo e questi si trovavano spostati più in alto e più in avanti press'a poco della stessa misura rispetto agli uomini alloggiati nella stiva. Anche all'interno di ciascun livello gli uomini erano disposti molto vicini l'uno all'altro, essendo separati fra loro di non più di un metro circa. Perciò, se un uomo avesse remato anche solo leggermente fuori tempo, la sua schiena sarebbe venuta a contatto con le nocche dell'uomo seduto dietro di lui, e le nocche delle sue mani sarebbero venute a contatto col dorso dell'uomo seduto davanti a lui.

stabilità La fisica della stabilità delle navi fu studiata per la prima volta in modo sistematico da Archimede, che visse nel III secolo a.C. Egli concepì il peso della nave come concentrato nel suo centro di gravità e diretto verso il basso verso il centro della Terra (freccia nera). La forza di galleggiamento, diretta verso l'alto (freccia colorata), era al centro di massa della parte dello scafo immersa (in alto). Quando la nave rollava, queste due forze la facevano tornare alla verticale, perché il centro di massa della parte immersa si muoveva nella direzione del rollio (al centro). In termini nautici moderni, si dice che il centro di galleggiamento si trova a una certa distanza verticale dalla linea mediana della nave; la distanza verticale fra il centro di massa della nave e l'intersezione della linea mediana della nave con una linea proiettata verso l'alto a partire dal centro di galleggiamento è l'altezza metacentrica (in basso). Quanto maggiore è quest'altezza, tanto più stabile è la nave.

Gli uomini che vogavano nella stiva avevano anche un altro problema, connesso anche questo alla scarsità di spazio. Come osservò il commediografo Aristofane nella commedia Le rane, quando si spingevano in avanti per cominciare la vogata il loro naso arrivava molto vicino al fondo della schiena degli uomini seduti immediatamente di sopra e davanti a loro. Nello sforzo della trazione, poteva capitare che i rematori liberassero proprio in quel momento effluvi non troppo profumati.
Era necessario che i movimenti dei tre uomini seduti in scala fossero coordinati con grande precisione. Dalla vista laterale di una trireme si può vedere che i remi di ciascun terzetto di rematori devono mantenere durante la voga una posizione parallela, con uno scarto non superiore a 30 centimetri; in caso contrario si verificherebbero intralci che comprometterebbero il sincronismo della palata, coinvolgendo la maggior parte dei remi dello stesso fianco e alterando in tal modo pericolosamente non solo la velocità della nave, ma anche la sua direzione.
Per controllare in modo appropriato il sistema, era necessario un addestramento continuo, e una grande importanza veniva attribuita all'incentivazione. Nell'antichità i vogatori venivano ingaggiati principalmente fra i cittadini liberi, i quali erano interessati alla sopravvivenza della loro città-stato (polis. In generale l'uso di schiavi era limitato a situazioni di emergenza, e anche allora essi venivano usati di solito solo dopo essere stati liberati. Ci si può rendere conto facilmente che la presenza di un solo individuo scontento su una nave poteva comprometterne l'efficienza in un momento critico. La sferza non fu mai usata; un capovoga dava a voce il tempo della voga. Un altro incentivo era costituito dal compenso relativamente elevato che i rematori ricevevano in cambio delle loro prestazioni. L'efficacia di quest'incentivo era tanto maggiore in quanto i vogatori venivano ingaggiati di solito nelle classi più povere delle città, per le quali il costo delle complesse armature indossate dalla fanteria pesante era inaccessibile.
Si può immaginare che fra i vogatori che faticavano sui banchi e i soldati dall'armamento pesante che stavano inattivi sul ponte in attesa di combattere esistesse una certa tensione sociale. Solo negli stati più democratici, come Atene, si contò soprattutto sull'azione distruttiva dello sperone e si ridusse a un minimo il contingente di uomini armati. Nelle triremi impiegate nella guerra del Peloponneso gli ateniesi trasportavano solo 14 uomini armati. La sistemazione compatta dei rematori permise, per contrasto, di comprimere 170 vogatori in uno scafo che non era molto diverso in lunghezza e in larghezza da quello della pentecòntoro.
Il risultato di questo sforzo complesso va visto in un livello sorprendente di velocità e di manovrabilità. Stime ragionevoli della velocità massima di una trireme parlano di 11,5 nodi (21,3 chilometri all'ora). In effetti queste stime potrebbero essere anche troppo prudenti, poiché noi supponiamo che lo scafo avanzando spostasse acqua, mentre taluni ingegneri navali sostengono che le triremi erano abbastanza leggere e veloci da trarre vantaggio da una condizione di quasi scivolamento, come quella che si riscontra nelle imbarcazioni veloci di oggi. In tali condizioni la velocità potrebbe essere stata superiore del 50 per cento. Tali velocità potevano essere mantenute solo per cinque o dieci minuti prima che i vogatori si stancassero, ma in tali brevi intervalli di tempo potevano reggere il confronto con le velocità ottenute nelle cariche dalla cavalleria pesante del Medioevo.

mosaico Polireme romana tipica, forse una quinquereme, illustrata in un mosaico del I secolo a.C. (particolare). Il mosaico è stato fotografato da Casson a Palazzo Barberini a Palestrina, vicino a Roma. I romani ruppero con la preferenza accordata dai greci a navi da guerra veloci. Ispirandosi ai cartaginesi, essi svilupparono infatti poliremi dallo scafo molto largo che potevano trasportare un gran numero di fanti. Rispetto alla trireme ateniese classica, che trasportava solo 14 fanti, le quinqueremi romane ne contenevano sino a 120. Nelle navi costruite in epoca posteriore pare che il posticcio sia stato ingrandito e anche rafforzato in modo da poter sostenere tutti i remi e non solo quelli del banco superiore.

Le triremi impiegavano probabilmente una trentina di secondi per raggiungere la velocità massima dopo una partenza da fermo, ma poiché una velocità intermedia poteva essere raggiunta in forse otto secondi e un quarto di tale velocità in due secondi, non ci voleva molto tempo per impartire alla nave un'energia sufficiente a infliggere un colpo decisivo a una nave nemica. Le triremi erano chiaramente navi molto efficaci nello speronamento. Inoltre potevano vantare una manovrabilità eccellente. Remando all'indietro su un fianco e in avanti sull'altro, per esempio, il loro equipaggio poteva farle ruotare in uno spazio di poco maggiore alla loro stessa lunghezza. Doveva essere davvero impressionante vedere una dozzina di queste navi sfrecciare nell'acqua nel corso di manovre o mentre gareggiavano, dopo un'esercitazione, per vedere quale di esse sarebbe entrata in porto per prima.

Una fra le prestazioni più famose su lunga distanza di una trireme del periodo di cui ci stiamo occupando ebbe luogo nel 427 a.C. La città di Mitilene, nell'isola di Lesbo, si era ribellata contro gli ateniesi, ma era stata poi riconquistata. Il demagogo ateniese Cleone propose allora che l'intera popolazione della città fosse messa a morte e la sua retorica si impose nell'assemblea pubblica. Si affidò allora a una trireme l'incarico di andare a comunicare l'ordine alla guarnigione ateniese. Dato l'alto livello delle passioni politiche ad Atene, la trireme salpò probabilmente presto nel pomeriggio, subito dopo il voto dell'assemblea. Come scrive Tucidide, però, a causa della natura raccapricciante del messaggio che doveva portare, la nave navigò senza affrettarsi particolarmente. Impegnando uno o due ordini di rematori, e procedendo a un ritmo di voga lento, essa non percorreva probabilmente più di quattro o cinque nodi all'ora. La mattina seguente l'assemblea tornò a riunirsi; questa volta ebbero la meglio giudizi più spassionati e l'ordine di massacrare la popolazione fu annullato. Sperando in questo ripensamento, gli ambasciatori di Mileto ad Atene avevano già predisposto una nave veloce e un equipaggio formato da vogatori di prim'ordine, cui fornirono cibi molto energetici per il viaggio e cui promisero un forte compenso in denaro nel caso che fossero riusciti a raggiungere la trireme prima che l'ordine fosse stato eseguito.

onde Il sistema di onde creato dal passaggio di una nave nell'acqua è la forma più importante di resistenza dell'acqua al movimento della nave. A basse velocità (a) la formazione di onde incide molto poco sul movimento della nave. Al crescere della velocità aumentano sia la lunghezza d'onda sia l'ampiezza del sistema di onde. L'onda di prua può accentuare o attenuare l'onda di poppa, a seconda che i due sistemi siano fuori fase (b) o in fase (c). Infine la cresta dell'onda di prua tenderà a sollevare la prua della nave nello stesso tempo in cui la depressione dell'onda di poppa fa abbassare la poppa della nave (d). A questo punto la nave perderà il giusto assetto e si richiederà una frazione crescente della sua potenza per consentirle di risalire l'onda (e). Per evitare il più possibile questa condizione, la nave va costruita il più possibile lunga.

La seconda nave partì per Lesbo, a circa 345 chilometri da Atene, circa ventiquattr'ore dopo la prima. Raggiunse il mare aperto prima di notte e i rematori continuarono a vogare con energia per tutta la notte. Essi venivano addirittura nutriti mentre remavano, con focacce d'orzo inumidite nel vino. La notte era abbastanza chiara per consentire la navigazione e non c'era vento di prua. Per poter mantenere massima la velocità, i comandanti o imbarcarono un numero di rematori sufficiente a dare periodicamente il cambio a uno dei tre banchi, oppure mantennero continuamente ai remi due banchi di rematori al completo concedendo periodicamente un turno di sonno al terzo. Ma qualunque sia stata la tecnica adottata, la nave giunse a Mitilene a mezzogiorno, subito dopo l'arrivo della prima nave. Pare quindi che questa seconda nave abbia impiegato meno di ventiquattr'ore a compiere il viaggio, procedendo a una velocità vicina a nove nodi (16,6 chilometri all'ora). Il messaggio era già stato consegnato, ma la guarnigione non aveva ancora avuto il tempo di eseguire l'ordine. Un traghetto moderno compie il viaggio in 14 ore.
Il successivo passo avanti nella progettazione di navi a remi fu compiuto attorno al 400 a.C. A quest'epoca furono sviluppate navi a quattro banchi di remi, chiamate quadriremi, e nel 399 un gruppo di ingegneri riuniti da Dionisio di Siracusa costruì la prima quinquereme, o nave a cinque banchi di remi. A tutta prima si potrebbe pensare che quadriremi e quinqueremi rappresentassero semplicemente la continuazione di una tendenza iniziata dalle navi a un solo ordine di remi e proseguita poi dalle biremi e triremi, ma non è così. Un certo numero di considerazioni indicano che nessuna nave a remi dell'antichità fu mai costruita con più di tre ordini di remi soprapposti. Fisicamente questa conclusione è giustificata dal fatto che l'angolo formato dei remi con l'acqua, reso necessario dalla creazione di un quarto ordine sovrapposto di rematori, avrebbe reso molto gravoso lo sforzo di questi ultimi. Già su una trireme i rematori dell'ordine superiore faticavano assai più degli altri e ricevevano perciò una paga superiore.
Pare invece che questo sviluppo sia consistito nell'aggiungere un vogatore a uno o più banchi, cosicché una parte dei remi venivano manovrati ora non più da uno, ma da due uomini. Dato lo spazio minimo disponibile nello scafo della trireme, quest'innovazione fu adottata in principio, con ogni probabilità, per il banco superiore, trasformando così la nave in una quadrireme. Solo al livello più alto era infatti possibile trovare spazio sufficiente per alloggiare altre due file di rematori senza modificare in misura considerevole la struttura della nave. Un'impostazione alternativa pare sia stata adottata invece dai cartaginesi, le cui navi remiere seguivano probabilmente la preferenza dei fenici per scafi massicci; pare che i cartaginesi abbiano adottato sin dal principio uno scafo abbastanza largo da poter alloggiare quattro rematori fianco a fianco a ciascun livello. Pare però che la linea principale di sviluppo della nave a remi sia passata in principio per il tipo dallo scafo più stretto.

moto Il moto della nave, che può essere distinto in guinata1, beccheggio e rollio (in alto), ha un forte effetto sulla direzione ottimale di tiro di un'arma come la catapulta. Nel caso delle antiche navi a remi, per esempio, l'alto rapporto tra lunghezza e larghezza le rendeva 50 volte più sensibili al rollio che al beccheggio. Poiché una catapulta, per poter colpire un bersaglio che si trovi a una distanza considerevole, dev'essere inclinata a un forte alzo, la punta della freccia di una catapulta sarà più lontana dal centro di rotazione della nave di quanto non sia la cocca (in basso a sinistra). Al rollare della nave, la punta del proiettile si troverà perciò più spostata di lato rispetto alla cocca (in basso a destra). Il puntamento iniziale poteva aver luogo facilmente solo quando la freccia e il bersaglio si trovavano su un piano verticale comune. Un proiettile scagliato quando la nave si sia discostata anche di poco dalla verticale andava a cadere lontano dal bersaglio. Perciò l'efficacia del tiro di una catapulta si riduceva di molto quando si tirava a un bersaglio nella direzione del moto della nave, per esempio a una nave che si tentava anche di speronare.

Il passaggio dalla quadrireme alla quinquereme richiese evidentemente una nuova progettazione dello scafo, poiché in caso contrario si dovrebbe supporre che i costruttori di navi si accontentassero di collocare i vogatori aggiunti in una posizione così vicina al fulcro del remo che i loro sforzi avrebbero potuto aggiungere ben poco alla velocità della nave. Il mutamento di progettazione più probabile è che i costruttori abbiano trasformato il posticcio per i remi fuori delle murate dandogli una maggiore profondità, così che esso potesse consentire il raddoppiamento del numero dei rematori non solo dell'ordine superiore, ma anche di quello di mezzo, fornendo l'appoggio a due ordini di remi. Il banco inferiore rimase probabilmente con un solo rematore per remo per preservare il più possibile i vantaggi per la velocità connessi a una sezione immersa stretta, anche se ovviamente il pescaggio di una quadrireme o di una quinquereme non poteva non essere accresciuto dal peso dei rematori in più. Poiché il banco superiore nelle triremi alloggiava in origine 31 rematori per lato e gli altri due banchi 27 rematori per lato, le nuove quadriremi avevano probabilmente un totale di 232 rematori e le quinqueremi di 286.
I documenti iconografici più antichi di questa serie di mutamenti cominciano solo un secolo dopo l'introduzione di quadriremi e quinqueremi. In conformità con le richieste fisiche della voga, queste immagini confermano che le poliremi greche, di dimensioni maggiori, del III e II secolo a.C. avevano la maggior parte o la totalità dei loro remi appoggiati non sul bordo della nave, ma su un grande telaio che sporgeva a sbalzo dalle murate. I romani presentarono la tendenza a seguire la preferenza cartaginese per uno scafo più largo con semplici portelli per i remi praticati nelle fiancate. Essi non erano naviganti particolarmente abili e preferivano, ogni volta che ne avevano la possibilità, agganciare le navi nemiche, abbordarle e trasformare quindi le battaglie navali in scontri in cui si potessero impiegare le tattiche della fanteria, in cui essi eccellevano. Perciò per loro la velocità era meno importante della capacità di trasportare truppe.
Durante i primi decenni dell'esistenza di quadriremi e quinqueremi queste innovazioni si diffusero lentamente nelle marine da guerra dei paesi del Mediterraneo. Nel 330 a.C. Atene aveva nella sua flotta solo 18 quadriremi, contro 492 triremi. Nei sei anni successivi il numero delle quadriremi fu però più che raddoppiato ed ebbe inizio la costruzione di quinqueremi. Nel valutare le ragioni della lenta adozione iniziale delle poliremi più pesanti, è utile confrontare dettagliatamente alcune fra le caratteristiche fisiche di triremi, quadriremi e quinqueremi.

tiro L'efficacia del tiro con catapulta da una nave che stava cercando di evitare lo speronamento veniva accresciuta dalle sue caratteristiche di stabilità e dalla forma del suo bersaglio. Poiché le lunghe poliremi erano particolarmente sensibili al rollio, i proiettili della nave sulla difensiva, tirati in direzione più o meno perpendicolare all'asse longitudinale della nave, subivano una dispersione considerevole in elevazione; tale dispersione dava origine a un'area di caduta dei proiettili in forma di un'ellisse allungata (in alto e al centro). Poiché in questo caso la nave che stava attaccando era però a sua volta lunga e stretta, si aveva una buona corrispondenza fra la figura dell'area di caduta dei proiettili e la forma del bersaglio e quindi una maggiore probabilità di colpire quest'ultimo. (La disposizione a scalinata dei vogatori all'interno dello scafo accresceva a sua volta le probabilità che più di un uomo venisse colpito da un singolo proiettile.) Per contrasto, il rollio della nave che stava attaccando doveva avere come conseguenza una considerevole dispersione laterale dei suoi proiettili, dal momento che essa tirava più o meno nella direzione del suo moto (in basso). Se la nave bersaglio offriva il fianco, questa dispersione non avrebbe dovuto avere conseguenze molto gravi, ma la piccola profondità da essa offerta al tiro faceva sì che anche piccole variazioni di alzo, come quelle causate dal carattere discontinuo della propulsione a remi, potevano rendere la traiettoria del proiettile troppo lunga o troppo corta. Il tiro effettuato con catapulte fra navi era a quanto pare considerevolmente più favorevole alla nave che si difendeva che non alla nave che attaccava.

E' ovvio dal disegno della trireme che uno fra i problemi principali che i suoi progettisti dovevano affrontare era quello di evitare un peso eccessivo a prua. Le condizioni che stabiliscono se una nave è stabile e se sarà capace di raddrizzarsi quando si inclina vengono considerate oggi in relazione all'altezza metacentrica della nave stessa. Questo concetto non risale a prima del Settecento, anche se la maggior parte dei principi fisici e matematici in esso impliciti erano noti ad Archimede. In effetti ci sono indicazioni del fatto che le ricerche di Archimede sui galleggianti sarebbero state motivate dallo studio dei problemi della stabilità delle navi. Consideriamo il caso di una nave tipica vista in sezione trasversale. Il suo baricentro si troverà in un qualche punto all'interno dello scafo e, per ragioni di simmetria, su un qualche punto della linea mediana.
Possiamo immaginare che la nave si comporterebbe come se la sua massa fosse concentrata in quel punto e venisse attratta in basso, verso il centro della Terra, dalla gravità. Se la nave si inclina da un lato, il baricentro di quella piccola sezione dello scafo che è immersa si sposterà nella medesima direzione. La spinta idrostatica dell'acqua agirà attraverso il centro di gravità della sezione immersa, spingendola verticalmente verso l'alto. Finché il centro di massa della sezione immersa si muove abbastanza nella direzione dell'inclinazione così che la sua forza di galleggiamento orientata verso l'alto possa compensare l'attrazione verso il basso della forza di gravità trasferendola sul lato depresso dello scafo, l'effetto netto dell'azione simultanea delle due forze sarà quello di far raddrizzare la nave. L'altezza metacentrica della nave è la distanza fra il suo baricentro e il punto in cui la forza di galleggiamento diretta verso l'alto interseca la linea mediana della nave. Come si può vedere dall'illustrazione, quanto maggiore è quest'altezza, tanto più stabile sarà la nave.

Oggi sappiamo abbastanza sulle dimensioni delle triremi e sulla posizione del loro equipaggio e di altri pesi all'interno dello scafo per poter stimare la loro altezza metacentrica. I valori che si ottengono sono soggetti a variare a seconda degli assunti su fattori come il pescaggio della nave, la quantità di legname usata nella costruzione dello scafo e la disposizione dei vogatori al suo interno. Anche piccoli spostamenti di uno o più di questi fattori possono determinare mutamenti di cinque o sei chilometri all'ora nella forza del vento capace di rovesciare la nave. Finché però si mantengono costanti i parametri da un tipo di nave all'altro, il rapporto fra i valori metacentrici sarà corretto anche se nessuno dei due numeri ha una grandezza assolutamente precisa. Perché quest'impostazione rimanga valida si deve quindi supporre che nel passaggio dalla trireme alla quadrireme o alla quinquereme lo scafo e il suo contenuto siano stati variati il meno possibile. Poiché l'ingegneria nautica ha manifestato storicamente un senso di estrema prudenza e conservazione nell'operare tali mutamenti, quest'assunto sembra del tutto plausibile.
Il principale imponderabile in quest'analisi è la quantità di zavorra trasportata dalla nave, poiché nelle antiche poliremi era presente nello scafo abbastanza spazio da imbarcare una zavorra sufficiente a modificare in misura considerevole le caratteristiche di stabilità della nave. Nella stima della zavorra abbiamo scelto di mantenere lo scafo il più possibile leggero, in conformità con gli altri tentativi ovvi da parte dei maestri d'ascia dell'antichità di produrre uno scafo in grado di dare una risposta massima agli sforzi dei vogatori. La nostra stima è di 13.000 chilogrammi, una massa sufficiente a impedire a venti inferiori ai 60 chilometri all'ora di rovesciare la nave.
Il risultato di queste stime è che le triremi dovevano avere un'altezza metacentrica di circa 0,4 metri, che è un valore appena sufficiente e non certo generoso. Ne consegue che la prudenza dimostrata dagli antichi nell'evitare la battaglia a meno che l'acqua non fosse del tutto tranquilla era ampiamente giustificata. Nel caso della quinquereme l'aggiunta di quattro file di rematori in più ai due ordini superiori della nave crea un dilemma che mette la stabilità della nave in concorrenza con la sua velocità. Nel caso di uno scafo con una sezione sommersa paragonabile a quella della trireme e con gli altri assunti uguali a quelli formulati sopra, l'altezza metacentrica della quinquereme risulta essere di solo 0,1 metri. Una tale nave non avrebbe potuto offrire una grande resistenza alla pressione delle onde e sarebbe stata rovesciata da venti di velocità superiore a 30 chilometri all'ora.
Questa condizione chiaramente insoddisfacente motivò fortemente i costruttori di navi a modificare il disegno degli scafi. Per ragioni cui abbiamo già accennato, l'unica scelta valida che si offriva loro era quella di accrescere la larghezza delle navi. Quest'impostazione avrebbe avuto però come inevitabile conseguenza un sacrificio parziale della velocità, che era stata il principale obiettivo che li aveva indotti inizialmente a progettare navi con un maggior numero di banchi di rematori. Nel caso di una quinquereme, se lo scafo fosse stato allargato sino a raggiungere una stabilità uguale a quella di una trireme, il suo guadagno di velocità rispetto a una trireme sarebbe stato solo del 14 per cento e la sua accelerazione sarebbe stata inferiore. L'equipaggio, nell'ipotesi che venissero aggiunti 62 rematori nel banco più allo e 54 in quello intermedio, sarebbe aumentato di quasi il 70 per cento. Se la stabilità della quinquereme fosse stata ridotta come abbiamo postulato sopra, il suo guadagno di velocità sarebbe stato del 29 per cento.

(continua)


1 imbardata, movimento violento della prua verso dritta o verso sinistra

© La Gazzetta di Santa