Eridano Staibano Dottore di Ricerca in Ingegneria Navale – Art.1 Rev. 04 del 08/08/2004

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- SVILUPPO E PROSPETTIVE DELLA PROGETTAZIONE NELLA NAUTICA DA DIPORTO-

Nel 1994 il Parlamento Europeo emanò la direttiva 94/25/CE sancendo l’obbligatorietà della marcatura C.E. per tutte le imbarcazioni da diporto e suoi componenti costruiti e venduti nell’ambito della Comunità Europea. Con tale direttiva, attuata in Italia con il D.L. n.436 del 14 agosto del 1996, si è stabilito che a fronte di tale marcatura le unità da diporto e i suoi componenti devono essere costruiti conformi a requisiti essenziali di sicurezza, salute e protezione dell’ambiente e dei consumatori. Lo stesso decreto affida ad Organismi di Certificazione riconosciuti il controllo della documentazione necessaria per conseguire tale risultato e la conformità della successiva produzione al prototipo realizzato. La direttiva rappresenta un punto di svolta essenziale nel mondo della nautica da diporto. Di fatto essa costringe i costruttori ad effettuare la progettazione dei prodotti da realizzare considerando almeno i requisiti prescritti nella summenzionata direttiva. Nella realtà molti produttori, per la realizzazione di nuovi prodotti, si basavano sulle valide esperienze di una consolidata tradizione piuttosto che su elaborati progettuali. In conseguenza delle precedenti considerazioni, negli ultimi anni si è assistito ad un incremento dei budget destinati alla progettazione sia per realizzare la conformità alle normative tecniche armonizzate e riconosciute internazionalmente, sia per la realizzazione di favorevoli compromessi tra l’economia di produzione e le modalità di uso del prodotto da realizzare (sicurezza, praticità operatività, ecc.). Alla base delle precedenti considerazioni resta comunque inteso che le scelte progettuali dipendono sempre e principalmente dai gusti e dalle richieste degli armatori, sono loro in ultima analisi, che influenzano il mercato. Esistono, tuttavia, altri aspetti progettuali attualmente difficilmente considerati, sia dai progettisti che dai costruttori, ma che in futuro si spera vengano rivalutati soprattutto per la loro non trascurabile influenza sulla qualità del prodotto finale, come ad esempio la valutazione in fase di progetto delle qualità architettoniche e marinare di una carena. Per tale scopo è possibile realizzare prove in vasca su modelli in scala per la determinazione della resistenza al moto della carena (conseguimento di obiettivi di velocità e/o di economicità nel moto del natante) e della tenuta al mare (salvaguardia del benessere per gli utenti). Nella breve trattazione di seguito sono riportate le modalità e le motivazioni della realizzazione di prove in vasca su modelli per la determinazione della resistenza al moto. - Prove di resistenza al moto di modelli di carena in vasca navale Le attività necessarie alla realizzazione delle prove in vasca sono schematizzate nella fig. 1.

Elaborazione dei Dati

Realizzazione delle Prove

Allestimento del Modello

Realizzazione del Modello

Figura 1 - Diagramma di sequenza delle operazioni di realizzazione delle prove

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- Realizzazione del modello. Il cantiere trasmette i dati della geometria della unità da provare (caratteristiche principali e piano di costruzione), sui quali, successivamente la Vasca costruisce il modello in scala di dimensioni favorevoli (figura. 2).

Figura 2 – Controlli delle geometria di carena

-Allestimento del modello In detta fase si provvede al montaggio, sul modello della strumentazione e delle attrezzature necessarie alle prove. L’allestimento dipende dal tipo di prova, dalle grandezze da misurare, dalle dimensioni del modello e dalle modalità di esecuzione delle stesse. Spesso nella fase di allestimento si montano anche le appendici di carena (timoni, bracci portaelica, flaps, ecc.) (Figura 3). Le prove si possono realizzare anche senza appendici, adottando però, durante le elaborazioni dei risultati opportuni coefficienti correttivi noti in letteratura scientifica.

Figura 3 – Sistemazione appendici

- Realizzazione delle prove Il modello viene varato ed attaccato al carro dinamometrico (struttura viaggiante sui binari della vasca). Una operazione molto delicata è quella della messa in assetto del modello, per la quale si presuppone che sia stata stimata la posizione longitudinale del baricentro del unità. Successivamente si procede alla realizzazione delle prove in vasca che a seconda della complessità possono richiedere da pochi giorni ad alcune settimane (Figura 4).

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Figura 4 – Prova di rimorchio

- Elaborazione dei dati I dati registrati durante le prove sono elaborati con standardizzate metodologie riconosciute nel mondo scientifico per fornire al committente le informazioni necessarie in formato grafico e tabulare (Figura 5).

Figura 5 – Curve di potenza e di resistenza in funzione della velocità

PES [kW]

RTS [kN]

0.0

500.0

1000.0

1500.0

2000.0

2500.0

3000.0

4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 22.0 24.0 26.0 28.0 30.0 32.0 34.0 36.0 38.0 40.0 42.0Vs (nodi)

PE

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

RT

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- Considerazioni sulle prove per la determinazione della resistenza al moto delle carene. Come ogni azione che si svolge nel quotidiano, soprattutto nelle attività economiche, è necessario chiedersi: “Quali sono i benefici e quali i costi?” Per rispondere a tale domanda si riportano di seguito le informazioni ottenibili dalle prove in vasca:

1) controlli delle geometrie di carena; 2) controlli e verifiche degli assetti e del dislocamento; 3) indicazioni sugli assetti in moto (valida in particolare le carene semidislocanti e plananti); 4) valutazioni delle potenze dei motori da installare a bordo; 5) indicazione sulle velocità più convenienti; 6) indicazioni sui miglioramenti delle forme di carena; 7) indicazioni sul migliore posizionamento delle appendici; 8) indicazioni per la scelta dell’elica.

Per poter comprendere i reali benefici derivanti dalle indicazioni dei suddetti punti bisogna considerare i costi da sostenere nel caso in cui la realizzazione di un prototipo non rispetti i parametri progettuali richiesti dall’Armatore. Se per esempio durante le prove in mare di un’unità prototipo l’assetto e le immersioni ottenuti non corrispondono a quanto prescritto nel progetto, bisognerà correggere tale scostamento, o spostando pesi a bordo, ove possibile, o aggiungendo pesi di zavorra. In quest’ultimo caso la potenza dei motori installati a bordo potrebbe essere non sufficiente per il raggiungimento della velocità di crociera prevista contrattualmente. La realizzazione di prove in vasca rappresenta quindi un momento di verifica e costringe il progettista ed il costruttore ad una maggiore attenzione nella valutazione sia della posizione che dell’entità dei pesi. Altra considerazione riguarda la potenza dei motori da installare a bordo. Senza dati delle prove in vasca, il progettista può stimare tale valore soltanto analizzando progetti simili o utilizzando algoritmi ricavati da dati storici, ma anche in questo caso i fattori che influenzano l’avverarsi della previsione sono molteplici e di difficile concomitanza con quanto avviene nella realtà. La determinazione della curva delle potenze in funzione delle velocità tramite l’uso metodi empirici, come specificato in precedenza non consente di individuare le andature maggiormente favorevoli in termini di rapporto tra consumi alle differenti velocità (minimi relativi della curva P(V)). Dalle prove in vasca per la stima delle potenze, il progettista può intuire miglioramenti delle forme di carena, della posizione delle appendici o della regolazione di flaps con la conseguenza positiva di ridurre la potenza dei motori da installare a bordo, risparmio di combustibile e maggiore autonomia di esercizio a pari capacità dei serbatoi. Le considerazioni svolte hanno messo in risalto che l’uso sistematico delle prove in vasca durante la fase progettuale comporta notevoli benefici a sostegno dei costi sostenuti. Il progettista esperto con l’uso le prove in vasca in fase di progettazione può correggere eventuali comportamenti anomali indesiderati della carena prima della realizzazione dell’unità prototipo aumentando le certezze che il prodotto realizzato sia conforme a quanto previsto nelle specifiche. I costi per la realizzazione delle prove possono risultare notevolmente inferiori rispetto al caso in cui si debba intervenire sull’unità già realizzata, riducendo anche i possibili contenziosi tra armatori e costruttori, le perdite in termini pubblicitari (immagine e credibilità) nei confronti degli acquirenti. Il modello progettuale prospettato rappresenta per il costruttore, dopo le opportune elaborazioni del progettista, un vantaggio in termini pubblicitari (ad esempio la nostra unità raggiunge la velocità di crociera con soli kW di potenza) e nell’intera vita della unità i risparmi di combustibile rappresentano un risparmio economico per l’acquirente. I miglioramenti delle prestazioni della carena realizzati dal progettista a seguito di informazioni ricevute dagli elaborati delle prove in vasca rappresentano una innovazione tecnologica del prodotto al fine di ridurre gli impatti ambientali legati ai consumi di combustibile durante l’intera vita dell’unità. Quest’ultima affermazione trova maggiore enfasi visto che la maggior parte delle unità da diporto prodotte sono utilizzate per traffici marittimi in prossimità delle coste, dove gli aspetti ambientali cominciano ad avere la loro influenza anche dal punto di vista legislativo.

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Concludendo le evoluzioni future della progettazione delle unità da diporto mirano sempre di più ad assecondare le richieste dei mercati introducendo nuovi requisiti essenziali per la realizzazione di prodotti al passo con i tempi. Vasche Navali Italiane. Le strutture dove è possibile realizzare prove in vasca sono:

� INSEAN Istituto Nazionale per Studi ed Esperienze di Architettura Navale – Roma - Tel: +3906502991, Fax: +39065070619, sito: www.insean.it, E-Mail:secretary@insean.it

� Università degli Studi di Genova – Dipartimento di Ingegneria Navale e delle Tecnologie

Marine DINAV - Tel. +39 0103532430, Fax +39 010 3532127, Sito: www.dinav.unige.it, E-Mail: dinav@dinav.unige.it

� Università degli Studi di Napoli Federico II - Dipartimento di Ingegneria Navale DIN - Tel. +39 0817683705, Fax +39 0812390380 sito: www.din.unina.it, E-Mail: din@unina.it

� Università degli Studi di Trieste – Dipartimento di Ingegneria Navale, del Mare e per

l’Ambiente DINMA – Tel. +39 0406763500, Fax: +39 0406763443, sito: www.dinma.univ.trieste.it

Si ringrazia, inoltre, il Laboratorio di Idrodinamica Navale del Dipartimento di Ingegneria Navale della Università Federico II per aver fornito le immagini a corredo di questo articolo e presso il quale abbiamo conseguito una vasta esperienza nella realizzazione delle prove sperimentali. La vasca navale di Napoli è una struttura di consolidata esperienza per la realizzazione delle prove di rimorchio, di autopropulsione delle carene e per le prove di eliche isolate. Nel settore della nautica da diporto sono state effettuate numerose prove su carene dislocanti e plananti e sono state eseguite prove particolari, ad esempio quelle su modelli di barche a vela simulando differenti angoli di sbandamento e di deriva. Pubblicato sulla rivista “ il punto CE” n°20/2004