PRESENTAZIONE

Il corso presenta le competenze fondamentali inerenti l'analisi aero-idrodinamica e strutturale, alla base della fisica e del comportamento in mare delle imbarcazioni a vela monoscafo a chiglia fissa, al fine di impostarne e portarne a termine il progetto.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso intende far acquisire le competenze di base necessarie per la progettazione delle imbarcazioni a vela con lo studio di argomenti multidisciplinari specificamente inerenti.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

I principali obiettivi formativi tecnici includono:

• l'apprendimento dei fenomeni fisici che governano il comportamento della barca a vela e loro conseguente modellazione ingegneristica;
• la comprensione della dinamica ed equilibrio delle andature;
• l'assimilazione delle metodologie di calcolo, sperimentazione ed acquisizione dati (modelli matematici, serie sistematiche, galleria del vento, misure a bordo, etc.);
• la padronanza dei metodi di progettazione e previsione delle prestazioni dell'imbarcazione.

Saranno inoltre acquisite le seguenti competenze trasversali (soft-skills): competenza alfabetico-funzionale e competenza personale a livello base nelle applicazioni proposte come casi di studio che simulano problemi progettuali reali da esporre all'esame sotto forma di relazioni tecnico professionali. Ed ovvero: capacità di utilizzare, elaborare e valutare informazioni, abilità argomentava, capacità di gestione delle proprie interazioni sociali, atteggiamento collaborativo, comunicazione costruttiva in ambienti differenti

PREREQUISITI

Vista la natura inderdisciplinaria della materia, è fondamentale una buona conoscenza e padronanza di:

• geometria dei galleggianti
• statica della nave
• architettura navale
• costruzioni navali

MODALITA' DIDATTICHE

La modalità didattica è mista:

• Lezioni teoriche frontali (50%)
• Sviluppo del progetto di un'imbarcazione - attività in gruppi (50%).

PROGRAMMA/CONTENUTO

Criteri di progettazione

- Cenni storici

- Definizione delle caratteristiche principali dell’imbarcazione

- Definizione delle dimensioni principali – Dati statistici e barche allotrope

Principali software utilizzati nello sviluppo del progetto

I CAD navali

La specifica tecnica

Normativa

- Direttiva 2013/53/UE

- Significato delle categorie e limiti di navigazione per natanti e imbarcazioni battenti bandiera italiana

- Direttive e norme armonizzate

- Requisiti essenziali

- Regolamenti per la costruzione e la classificazione di unità da diporto di lunghezza Lh maggiore di 24 m

Il vento

- Il vento reale e il vento apparente

- Andature e bordeggio

- Diagramma polare delle velocità della barca

Superfici e profili atti a generare controllo e spinta

Forze aerodinamiche e idrodinamiche

- Equilibrio

- Equazioni di equilibrio

- Centro di spinta della parte immersa dello scafo e delle appendici, CRL

- Centro di spinta delle vele, CE

- Bilanciamento fra i centri di spinta

- Avanzo della vela – lead

- Bilanciamento del timone

Stabilità

- Stabilità trasversale e longitudinale a piccoli angoli

- Angolo di Dellenbaugh e periodo di rollio

- Curva dei bracci di stabilità

- Momento raddrizzante in presenza di onde

- Stabilità dinamica

- Verifiche di stabilità per imbarcazioni (LH ≤ 24 m) secondo la normativa europea ISO 12217-2

- Verifiche di stabilità per navi (LH > 24 m) secondo The Large Commercial Yacht Code (LY3)

Resistenza al moto della carena

- Resistenza viscosa

- Resistenza d’onda

- Le serie sistematiche di Delft

- Resistenza di sbandamento

- Resistenza aggiunta

- Potenza del motore ausiliario

- Resistenza dell’elica in navigazione a vela

Le appendici: deriva e timone

- Flusso intorno ad un’ala

- Teoria della linea portante di Prandtl (lifting line theory)

- Portanza e resistenza indotta della barca

- Chiglie con alette (winged keel)

- Timone di prua (canard wings)

- Doppia deriva (tandem keels)

- Deriva basculante (canting keel)

- Esperimenti di Gerritsma e Keuning su interazione scafo-deriva

- La forma delle sezioni delle appendici

- Disegno pratico delle derive e dei timoni

- Progettazione avanzata della sezione del profilo

- Scelta delle superfici di deriva e timone

Le vele

- Il flusso intorno alla vela

- Forma delle vele

- Freccia della vela (camber)

- Interferenza dell’albero

- Forma del sartiame

- Modello di Hazen per l’aerodinamica delle vele e dell’attrezzatura

- Forza motrice e forza laterale

- Calcolo delle forze aerodinamiche con il modello del VPP ORC

- Parametri statistici per il piano velico

Dimensionamento dell’albero e del sartiame

- Forze agenti sulle sartie

- Forze agenti su stralli e paterazzi

- Scelta dei cavi per sartie, stralli e paterazzi

- Dimensionamento dell’albero – Metodo Nordic Boat Standard

- Dimensionamento dell’albero – Metodo del Bureau Veritas

- Il metodo di Skene

- Componenti di albero e sartiame

Dimensionamento della deriva zavorrata

- Barca sbandata a 90°

- Incaglio longitudinale

- Dimensionamento della deriva zavorrata secondo la norma ISO 12215-9

Dimensionamento del timone

- Dimensionamento del timone secondo la norma ISO 12215-8

Dimensionamento dell’attrezzatura di coperta

- Carichi sulle scotte e sulle drizze

- Il sistema della manovra della vela di prua

- Il sistema di manovra della randa

- I winch

Richiami di meccanica dei fluidi

- Equazione di Bernoulli

- Effetto dell’attrito sugli schemi di flusso

- Circolazione ed effetto Magnus

- Il rotore di Flettner

- Generazione di portanza da un profilo alare

- Ipotesi di Kutta-Joukowsky

La previsione delle prestazioni

- I programmi di calcolo delle prestazioni

- Metodologia di calcolo dei VPP

Impianti di bordo

- Impianto di sentina

- Impianto acque nere e grigie

- Impianto del gasolio

- Impianto acqua di lavanda

- Impianto GPL

- Ventilazione vano motore o sala macch

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Principali:

L.Larsson, R.Eliasson, M.Orych “Principles of Yacht Design”, 4a ed., International Marine / McGraw-Hill Education, 2014.

B. Piaggio, R. Cesare, "Slides e Lezioni del corso"

Offshore Racing Congress, “ORC VPP Documentation”, ORC 2023

Aggiuntive:

C.A.Marchaj, “Aero-Idrodinamica della Vela”, Mursia, 1987

J.W. Sloof, "The Aero- and Hydromechanics of Keel Yachts"

P. E. Liguori, “Le vele”, Hoepli, 2006

R. Garret, “Fisica della vela”, Zanichelli, 1994

I. H. Abbot, A. E. von Doehnoff, L. S. Stivers jr, “Summary of airfoil data”, NACA

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

BENEDETTO PIAGGIO (Presidente)

OLIVIA D'UBALDO (Presidente Supplente)

CESARE MARIO RIZZO (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

https://corsi.unige.it/8721/p/studenti-orario

Orari delle lezioni

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

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame finale è orale e richiede l'ultimazione e presentazione del progetto di gruppo svolto durante le lezioni.

Il voto finale è basato su:

• Padronanza teorico-fisica della materia (50%)
• Competenza pratica professionale acquisita all'interno del progetto (50%)

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

La realizzazione del progetto e la responsabilità di ciascun candidato di una determinata area di competenza all'interno del progetto fanno parte della prima parte dell'esame finale. La seconda parte di esame consta di domande teoriche sulla base delle argomentazioni di aero- idrodinamica e dimensionamento strutturale.

Ciascun candidato, lavorando all'interno del gruppo, è valutato individualmente partendo dalla sua principale area di competenza sviluppata all'interno del progetto, nella comprensione della visione d'insieme del progetto, delle scelte progettuali di maggiore rilievo, e della teoria di fondo dietro ciascuna fase del lavoro.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

Per coloro che non hanno seguito il corso in presenza, vale la stessa procedura e consegna del lavoro, ovvero la presentazione del progetto in tutte le sue parti con responsabilità di almeno un'area di competenza per la quale i calcoli sono stati eseguiti in dettaglio dal candidato (disegno di scafo e stabilità, resistenza, armo velico, dimensionamento e posizionamento delle appendici, dimensionamento strutturale albero e appendici), quale punto di partenza per l'esame.