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La rugosità nellingegneria navale Università degli studi di Trieste Facoltà di Ingegneria Esame: Tecnologia Meccanica Studenti: Suhadolc Matjaž Di Francesco.

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1 La rugosità nellingegneria navale Università degli studi di Trieste Facoltà di Ingegneria Esame: Tecnologia Meccanica Studenti: Suhadolc Matjaž Di Francesco Patrizio

2 Introduzione Rugosità Nave Rugosità Modello e Nave Cos è ? Perché è importante ? Aspetti economici Tecniche di misura I.T.T.C. e B.S.R.A. Rimedi Strumenti di misura Rugosimetri digitali Vernici antivegetative Bacini di carenaggio Insuflazione daria Rugosità elica Misura e importanza

3 Rugosità Nave Rugosità iniziale Finitura superficiale lamiere Saldature fasciami Rugosità progressiva attacco e crescita di organismi animali e vegetali (Fouling) fenomeni corrosivi deformazioni da cause accidentali (impatti, strisciature) distacchi tra le diverse mani di pittura applicate in carenaggi successivi discontinuità della superficie legata alle saldature disomogeneità di applicazione delle pitture modifica della struttura del film di vernice antivegetativa durante lesercizio

4 Tecniche di misura 1) Il metodo del NSFI (Norwegian Ship Research Institute) consiste nel confrontare a vista la superficie rugosa considerata con unaltra superficie rugosa assunta come campione. A questo scopo il NSFI ha definito una serie di campioni. 2) Il metodo del B.S.R.A. (British Ship research Association) si avvale di misure dirette su più punti della carena per la stima della altezza media tra picchi e valli con strumenti digitali. Vantaggio: semplicità e basso costo delle operazioni Svantaggio: necessità di periti esperti e soggetività della stima

5 Strumenti di misura Un rugosimetro particolarmente usato nel campo navale è il Hull Roughness Analyser del British Maritime Technology. Modulo elaborazione dati Carrello con rilevatore Stylus sferico (Tester)

6 Misura della rugosità B.S.R.A. Dallelaboratore dati Essendo la superficie di carena molto estesa di dimensione si procede normalmente a rilevare la rugosità in punti diversi della stessa eseguendo da 80 a 150 registrazioni (record). Ogni record è composto da 7 o 15 intervalli di 50 mm. Altezza media picco-valle dellintervallo K Si

7 Registrazione rugosità

8 Misura della rugosità B.S.R.A. I rilievi sono eseguiti secondo uno schema preciso poiché diverse zone hanno rugosità differenti. Il numero di misure effettuate su tutti gli intervalli aumenta al crescere della rugosità e della approssimazione voluta nella misurazione. Le esperienze del B.S.R.A. indicano che occorrono da 500 a 2000 misure dei K si per avere un dato affidabile.

9 Diagrammi di distribuzione della rugosità Distribuzione di Reyleigh

10 Diagrammi di distribuzione della rugosità Distribuzione di Gauss

11 Architettura Navale I.T.T.C. (International Towing Tank Conference) Prove in Vasca Prova di rimorchio Prova di elica isolata Prova di autopropulsione Risultati Parametri di progetto Potenza effettiva Velocità Rendimento elica Indici di Seakeeping Metodi di trasferimento I.T.T.C. 57 I.T.T.C. 78

12 Prova di Rimorchio 1)Preparazione modello 2)Serie di corse 3)Misura resistenza al moto 4) Analisi risultati Metodo di Froude Fasi: 5) Trasferimento dati al vero I.T.T.C. 57 I.T.T.C. 78

13 Metodo di Froude Numero di Reynolds Numero di Froude Viscosità cinematica R TM : resistenza totale modello R FM : resistenza dattrito di una lastra piana equivalente R RM : resistenza residua

14 Protocollo I.T.T.C. 57 : fattore di scala S : superficie bagnata di carena : peso specifico acqua C F : coefficiente dattrito P ES : potenza effettiva

15 Fattore di Rugosità I.T.T.C. 57 I.T.T.C. 78 K S : altezza media della rugosità della nave L WL : lunghezza della nave alla linea di galleggiamento

16 Correlazione Potenza-Rugosità I.T.T.C. 78 Incremento C F Incremento Potenza [HP] Ogni cavallo di potenza circa 0.75 KW necessita mediamente di 4 kg di combustibile al giorno K : altezza media della rugosità della nave

17 Importanza del fattore di rugosità Aumento della rugosità di carena Maggiore resistenza al moto Motori più potenti da installare sulla nave Incremento consumo combustibile

18 Rugosità dellelica Il comparatore più usato è il Rubert propeller Replica Gauges il quale consiste in 6 campioni di grado A, B, C, D, E o F, i quali sono repliche di superfici dellelica allavanzare delletà della stessa. Il grado A rappresenta la condizione di elica nuova. Il grado F è considerato normalmente inaccettabile. Rubert GradeRa (CLA)* MicronRz Micron A B C D E F

19 Elica

20 Rugosità dellelica GradePower Increase Rubert A... Rubert BNegligible Rubert C1.50% Rubert D3% Rubert E5% Rubert F6% La presenza di irregolarità superficiali sulle pale determinano una diminuzione di portanza sul dorso dei profili diminuendo in questo modo la spinta propulsiva.

21 Rugosità dellelica Rubert GradeCost of propeller roughness relative to Rubert Grade A ($ per annum) Constant speed operationConstant power operation Ship AShip BShip CShip AShip BShip C B* C D E F* * Approximate Dalle prove in vasca ed esperienze in mare si è evidenziato come la rugosità sulle pale influisca sul rendimento dellelica aumentando i consumi di combustibile della nave.

22 Rimedi 1) Sabbiatura: operazione che permette di ripulire accuratamente una superficie da incrostazioni e residui o di ottenere una finitura che assicuri un buon ancoraggio per trattamenti successivi. La sabbiatura viene eseguita da apposite macchine (sabbiatrici) sfruttando un getto, ad alta pressione, di sabbia oppure di sabbia e acqua, o di graniglia metallica. Il getto, indirizzato sulla superficie, asporta per urto e abrasione il materiale incrostante; indirizzato su di una superficie pulita, la erode leggermente rendendola ruvida e quindi idonea a trattenere vernici o collanti.

23 Rimedi 2) Pitture antivegetative: Le pitture esplicano la loro azione prottettiva principalmente attraverso due meccanismi. Il primo si basa sulla formazione di uno strato isolante allacqua e allossigeno che costituisce una barriera che peraltro non è mai in grado di isolare perfettamente la carena dallambiente circostante. Il secondo su unaddizionale azione protettiva di tipo elettrochimico data dai pigmenti attivi inseriti nel film. Lefficacia prottetiva della barriera dipende dallo spessore e dalla omogeneità della pittura. Spessore da raggiungere: 150/300 micron Spessore mano di pittura: 35/40 micron

24 Pitturazione in bacino

25

26 Bacino di carenaggio

27 Rimedi 3) Insuflazione daria sotto la carena: La nave gode oltre alla spinte idrostatica di Archimede anche una spinta aerostatica creando una grande bolla daria tra pelo libero dellacqua ed il fondo della carena. La superficie rugosa non entra in contatto con il fluido. S.E.S. (Surface Effect Ship)

28 FINE


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