PRESENTAZIONE

Il corso affronta aspetti specifici legati alla progettazione idrodinamica di imbarcazioni a motore, concentrandosi su applicazioni ad alta velocità.

La prima parte del corso sarà dedicata alle prestazioni della carena, mentre la seconda parte affronterà aspetti legati alla propulsione. Quindi il corso fornirà le basi teoriche circa l'idrodinamica di carene plananti e presenterà i metodi atti a prevederne le prestazioni durante le fasi iniziali del progetto: metodo di Savitsky, le serie sistematiche, i metodi statistici e le prove in scala. Inoltre saranno discussi aspetti specifici relativi a carene a step e hydrofoil vessels. 

Successivamente si affronteranno aspetti specfifici della propulsione di imbarcazioni veloci, quali la cavitazione dell'elica ed il funzionamento di eliche di superficie.

Il corso quindi completa le competenze dello studente nel campo dell'architettura navale integrando aspetti specidici relativi al funzionamento ed al progetto di imbarcazioni ad alta velocità. 

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento mira a completare le competenze degli studenti nel campo dell'architettura navale attraverso lo studio di argomenti avanzati riguardanti specificamente la fase preliminare della progettazione.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

• Comprendere il comportamento idrodinamico di una carena planante con particolare riferimento all'effetto di alcuni parametri della stessa (per esempio dimensioni, condizione di carico, velocità) sulla resistenza al moto.
• Applicare il metodo di Savitsky per prevedere la resistenza e l'assetto dinamico di una carena planante.
• Risocrdare le basi teoriche di metodi di previsione delle prestazioni di carene ad alta velocità quali: prove in scala modello, serie sistematiche, metodi statistici.
• Comprendere l'idrodinamica di carene a step e hydrofoil vessels e quegli aspetti specifici del progetto di tali unità trattati nel corso. 
• Ricordare le basi teoriche per il dimensionamento del sistema propulsivo di un'imbarcazione con particolare riferimento ad applicazioni ad alta velocità
• Ricordare le basi teoriche del fenomeno della cavitazione.
• Comprendere i metodi disponibili per affrontare i problemi legati alla cavitazione in fase progettuale.
• Comprendere il funzionamento delle eliche di superficie e l'utilizzo delle relative serie sistematiche al fine della loro progettazione di base.

PREREQUISITI

Non sono previsti requisiti specifici

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali (circa 48 ore) ed esercitazione pratica sul metodo di Savitsky (circa 4 ore).

Gli studenti con certificazioni valide per Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA), per disabilità o altri bisogni educativi sono invitati a contattare il docente e il referente di Scuola per la disabilità all’inizio dell’insegnamento per concordare eventuali modalità didattiche che, nel rispetto degli obiettivi dell’insegnamento, tengano conto delle modalità di apprendimento individuali. I contatti del docente e referente di Scuola per la disabilità sono disponibili al seguente link Comitato di Ateneo per l’inclusione delle studentesse e degli studenti con disabilità o con DSA | UniGe | Università di Genova

PROGRAMMA/CONTENUTO

Introduzione

• Tipi di carene: dislocanti, semi-dislocanti e plananti
• Resistenza al moto di un'imbarcazione
  •    Carene dislocanti (ripasso)
  •    Carene plananti

Geometria e definizioni della carena planante

Il metodo di Savitsky

• Introduzione
• Geometria del modello di Savitsky
• Idrodinamica della lastra planante
• Idrodinamica della superficie planante a V

 Portanza della carena planante

•     Portanza dinamica
•     Portanza idrostatica
•     Portanza della carena a V

  Resistenza della carena planante

• Fluido ideale
• Fluido reale e resistenza di attrito
• Effetto dell'assetto sulla resistenza della carena planante

Centro di pressione

Equazioni di equilibrio e loro soluzione

Metodo di Savitsky semplificato

Estensione del metodo di Savitsky

Ulteriori componenti della resistenza

• Resistenza delle appendici
• Resistenza dello spray
• Resistenza dell'aria

Controllo dell'assetto

• Opzioni progettuali
• Dispositivi attivi

Implementazione e applicazione del metodo di Savitsky (esercitazione)

Carene a step

• principio di funzionamento
• Configurazione degli step
• Flusso a valle di una carena planante
• Metodi per il progetto e/o la verifica delle prestazioni di una carena a step

Carene con hydrofoil

• Principio di funzionamento
• Portanza e resistenza dell'ala 2-D
• Effetti 3-D sulla portanza e la resistenza di un'ala finita
• Cenni sull'equilibrio di carene con hydrofoil
• Principali caratteristiche delle carene con hydrofoil
• Configurazione degli hydrofoil

Prove di rimorchio in scala modellodi carene ad alta velocità

• Ripasso delle prove di rimorchio delle navi
• Preparazione del modello
• Configurazione sperimentale
• Quantità misurate
• Estrapolazione al vero

Serie sistematiche di carene ad alta velocità

Metodi statistici: il secondo metodo VTT

Stabilità dinamica

• Tipi di instabilità
• Stabilità trasversale
• Stabilità longitudinale (delfinaggio)

Propulsione di carene ad alta velocità

• Generalità
• Cavitazione
  • Tipi di cavitazione e loro effetti
  • Caduta di spinta e coppia dell'elica
  • Serie sistematiche di eliche cavitanti
• Eliche di superficie (SPPs)
  • Principi di funzionamento
  • Prestazioni delle SPPs
  • Serie sistematiche di SPPs
  • Tipici problemi progettuali

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Le dispense del corso sono disponibili sul sito:

https://ingsp.aulaweb.unige.it/

Per ulteriori approfondimenti si consigliano:

Principles of Naval Architecture, SNAME, 1988

SAVITSKY D. “Hydrodynamic Design of Planing Hulls”, Marine Technology, October 1964.

Blount D. L., Fox D.L. “Small Craft Power Prediction”, Marine Technology, Vol. 13, No. 1, Jan 1976.

Savitsky D., Brown P.W. “Procedures for Hydrodynamic Evaluation of Planing Hulls in Smooth and Rough Water”, SNAME, Hampton Road Section paper, November 1975.

Hadler J.B. “The Prediction of Power Performance on Planing Craft”, SNAME Transactions, 1966.

Faltinsen, O.. “Hydrodynamics of High-Speed Marine Vehicles.” (2006).

Savitsky, D., Morabito, M. "Surface Wave Contours Associated With the Forebody Wake of Stepped Planing Hulls." Marine Technology. 47. 1-16, (2010).

Gawn, R.W.L., Burrill, L.C. "Effect of cavitation on the performance of a series of 16 in. model propellers." Trans. RINA, 1957.

Newton, R.N., Rader, H.P. "Performance data of propellers for high speed craft." Trans. RINA, 103, 1961.

DOCENTI E COMMISSIONI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/en/corsi/11958/students-timetable

Orari delle lezioni

L'orario di questo insegnamento è consultabile all'indirizzo: Portale EasyAcademy

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Esame orale. Durante l'esame lo studente dovrà presentare l'elaborato svolto circa l'applicazione del metodo di Savitsky ad un caso di studio scelto dal candidato e rispondere a una/due domande sugli argomenti trattati durante il corso (il numero di domande dipenderà dal livello di approfondimento raggiunto in ogni domanda).

Durante la discussione dell'elaborato sarà valutata la capacità dello studente di interpretare i risultati ottenuti e trarre indicazioni utili circa la progettazione idrodinamica delle carene plananti. Ad esempio lo stiudente dovrà saper interpretare l'effetto di alcuni parametri geometrici sulle prestazioni della carena ed identificare le scelte più efficaci per l'efficientamento della stessa (nota: non si intende una procedura di ottimizzazione propriamente detto in quanto le necessarie basi teoriche non sono trattate nel corso).

Le domande teoriche serviranno a valutare la capacità dello studente di ricordare e comprendere nozioni e metodi affrontati durante il corso.

La votazione verrà assegnata valutando complessivamente l'esercitazione e le risposte fornite dal candidato.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'esame valuta il raggiungimento degli obiettiviformativi di dettaglio valutando in particolare:

Capacità di ricordare e descrivere i concetti di base legati ai vari argomenti del corso (principi fisici, ipotesi semplificative, metodologie, relazioni tra quantità di interesse etc.). Non è richiesto di ricordare esattamente tutte le formule affrontate del corso quanto piuttosto su che basi sono state derivate, sotto quali ipotesi sono valide, quali sono le grandezze coinvolte. 

Capacità di ragionamento circa le prestazioni idrodinamiche delle carene plananti sulla base della teoria trattata nel corso

Capacità di descrivere autonomamente l'uso dei metodi trattati nel corso, con particolare riferimento ad applicabilità dei metodi, procedure di calcolo, analisi critica dei risultati.

Proprietà di linguaggio

ALTRE INFORMAZIONI

Rivolgersi al docente per ulteriori informazioni non comprese nella scheda insegnamento