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COSTRUZIONI NAVALI 3

CODICE 101559
ANNO ACCADEMICO 2021/2022
CFU 6 cfu al 3° anno di 8722 INGEGNERIA NAVALE (L-9) GENOVA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-IND/02
SEDE GENOVA (INGEGNERIA NAVALE )
PERIODO 1° Semestre
MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

PRESENTAZIONE

Il corso ha come scopo l'analisi delle strutture della nave in termini di carichi e risposta derivanti da azioni globali e di adeguatezza dimensionale.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Scopo del corso è quello di illustrare i criteri per la verifica di resistenza degli elementi strutturali della nave, fornendo all’allievo i mezzi necessari per quantificare i carichi sia con calcoli diretti approssimati sia in accordo con i regolamenti degli istituti di classifica. Sono richiamati i modelli strutturali di riferimento e descritti concetti e procedure per l'individuazione delle azioni e per la quantificazione dei carichi e delle sollecitazioni che agiscono sulle strutture della nave nelle principali situazioni di verifica. Particolare attenzione è dedicata alla struttura primaria dello scafo, ai carichi globali e alla risposta statica in campo lineare. La robustezza globale della nave è trattata anche con riferimento a calcoli non lineari relativi allo stato limite ultimo flessionale. La risposta dinamica è trattata con riferimento alle vibrazioni flessionali della trave scafo e alla propagazione di rumore e vibrazioni a bordo.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L’insegnamento si propone di richiamare il modello strutturale di trave, particolarizzandolo al caso di un galleggiante libero (non vincolato),  soggetto a forze esterne distribuite longitudinalmente ed in equilibrio tra loro. Lo studente è chiamato a comprendere le caratteristiche ed i limiti dello schema (trave nave)

Il modello viene applicato al caso della nave ferma in acqua tranquilla.    Lo studente acquisisce dimestichezza con la fisica del fenomeno, acquisendo la capacità di individuazione e rappresentazione della distribuzione longitudinale delle forze agenti (pesi e spinte) e di porle in relazione con le caratteristiche geometriche e operative (caricazione) dello scafo. Dopo aver verificato l’equilibrio globale delle forze esterne vengono individuati il carico globale agente, nonché le caratteristiche di sollecitazione flessionale e torsionale per la trave nave.  I concetti teorici sono concretizzati da una esercitazione basata su dati realistici che vengono utilizzati per un calcolo completo fino alla determinazione della linea elastica della nave. Lo studente acquisisce la capacità di sviluppare un calcolo di questo tipo, con chiara percezione dei dati di ingresso necessari, delle procedure da applicare e dei limiti intrinseci del modello e dei relativi risultati.

Lo stesso modello strutturale è poi utilizzato nella situazione di nave esposta al moto ondoso. Anche in questo caso lo studente si familiarizza con l’individuazione delle forze agenti, delle condizioni di equilibrio dinamico, dei carichi agenti nelle varie direzioni e delle sollecitazioni che ne derivano. Un'esercitazione basata sul più semplice dei modelli di carico d’onda (modello quasi-statico) consente allo studente di familiarizzarsi con i principali parametri relativi alla geometria dell’onda e dello scafo e con la loro influenza sulla distribuzione di questo tipo di carico e di sollecitazioni.

Il modello statico di trave inflessa viene esteso poi allo studio della risposta dinamica flessionale verticale della trave nave, con la determinazione della prima frequenza di risonanza. Lo studente è chiamato a comprendere la operazione di generalizzazione del modello e la peculiarità della situazione esaminata, rispetto ad altri casi risolubili analiticamente (in questi caso: trave a sezione variabile, non vincolata e con forte interazione con un fluido denso mille volte più dell'aria). Il concetto è concretizzato da una esercitazione condotta sullo stesso scafo trattato in precedenza.

Il modello viene poi esteso anche ad includere la risposta statica non lineare della struttura. Lo studente è chiamato a comprendere il significato del concetto di stato limite ultimo e delle implicazioni relative alla sua applicazione alla trave nave. Anche in questo caso un'esercitazione chiarisce, sia pure in un caso semplificato, le procedure di calcolo da seguire per la determinazione del momento ultimo resistente

Lo studente acquisisce inoltre la capacità di descrivere la situazione fisica corrispondente ad altre situazioni rilevanti dal punto di vista strutturale (globale e locale: incaglio, varo, ormeggio, esposizione a flussi termici), con descrizione delle forze agenti, delle loro distribuzioni e dei carichi inerenti.

Lo studente è infine chiamato a familiarizzarsi con gli aspetti principali della propagazione di rumore e vibrazioni a bordo e all'esterno di unità navali, della sua quantificazione, valutazione e controllo.

 

PREREQUISITI

Competenze fondamentali richieste, senza le quali i contenuti dell'insegnamento non possono essere affrontati efficacemente

  • Geometria delle masse, momenti di inerzia e momenti statici - definizioni e capacità operative di calcolo
  • Caratteristiche di rilevanza strutturale dei materiali da costruzione navale:  modulo di Young, coefficiente di Poisson e modulo di elasticità tangenziale, diagrammi sigma-epsilon, tensione di snervamento, t. ammissibile e t. di rottura
  • Concetti base relativi allo stato di tensione-deformazione di una trave soggetta a forze esterne (in particolare di una trave semplicemente inflessa)
  • Capacità di interpretazione della rappresentazione di strutture navali tipiche (fondo, fianco, ponte, paratia, etc) come da insegnamenti di Costruzioni Navali 1 e 2
  • Elementi di geometria dei galleggianti: Tavole delle Carene Diritte, di Bonjean e conoscenze operative sul loro utilizzo.
  • Elementi di statica della nave (equilibrio di galleggianti: teorema di Eulero, metodo metacentrico e relativi campi di validità)

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni ed esercitazioni impostate in aula (e completate autonomamente)

PROGRAMMA/CONTENUTO

  • Tensioni primarie secondarie e terziarie
  • Trave nave auto-equilibrata, caratteristiche e limiti del modello
  • Sollecitazioni statiche in Acqua Tranquilla. Esempio applicativo su nave
  • Esercizi su pontone galleggiante con carico concentrato e distribuito 
  • Sollecitazioni d'onda – caso generale, caso quasi-statico
  • Calcolo frequenza propria flessionale verticale Trave Nave
  • Sollecitazioni di incaglio e varo, dovute all’ormeggio e a carichi termici
  • Momento ultimo per la trave nave, concetto ed applicazione.
  • Propagazione di rumore e vibrazioni a bordo, emissioni acustiche esterne in aria ed in acqua

TESTI/BIBLIOGRAFIA

le slides proiettate a lezione sono disponibili su aulaweb.

per approfondimenti:

  • Ship Design and Construction – Thomas Lamb editor SNAME The Society of Naval Architects and Marine Engineers 601 Pavonia Avenue Jersey City, NJ

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

ENRICO RIZZUTO (Presidente)

TATIANA PAIS

GIANMARCO VERGASSOLA

TOMASO GAGGERO (Presidente Supplente)

LEZIONI

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni ed esercitazioni impostate in aula (e completate autonomamente)

Orari delle lezioni

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L’esame è composto di una parte scritta ed una orale:

Parte scritta/numerica (tempo: 15min): esercizio numerico semplice. Non è suggerito l’uso di calcolatrice.

Al termine lo studente deve essere in grado di esporre rapidamente i risultati (5-10 min)

Parte orale teorica: 2 domande relative ad altrettanti argomenti di teoria circa 20-30 min.

 

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

Prima dell'esame lo studente deve consegnare le relazioni svolte sulle esercitazioni svolte durante l'anno (per le quali vengono fornite tracce generali)

Parte scritta/numerica (tempo: 15min): esercizio numerico semplice con determinazione di  sollecitazioni statiche di pontoni geometricamente semplici caricati in vario modo ed eventualmente con falla o incagliati,  oppure su sollecitazioni d’onda quasi-statiche con forme d’onda semplici. Non è suggerito l’uso di calcolatrice. I carichi devono essere determinati anche numericamente, le sollecitazioni possono essere tracciate qualitativamente.

Al termine lo studente deve essere in grado di esporre rapidamente i risultati (5-10 min)

 

Parte orale teorica: 2 domande relative ad altrettanti argomenti di teoria circa 20-30 min.

una delle deue domande può riguardare una delle esercitazioni svolte durante l'anno, con domande specifiche sull'elaborato presentato.

 

Calendario appelli

Data Ora Luogo Tipologia Note
20/01/2022 09:00 GENOVA Orale
03/02/2022 09:00 GENOVA Orale
09/06/2022 09:00 GENOVA Orale
05/07/2022 09:00 GENOVA Orale
14/09/2022 08:30 GENOVA Orale