PROGETTAZIONE DI BOE PER LA RACCOLTA DI DATI SCIENTIFICI

Abstract

Il presente lavoro sviluppa un modello matematico-parametrico completo per la progettazione di una boa cilindrica destinata alla raccolta di dati scientifici, implementato in un codice di calcolo originale in ambiente MATLAB. Il codice integra in un unico flusso sequenziale l'analisi meteoclimatica del sito, il dimensionamento idrostatico, il calcolo delle forze ambientali, il progetto del sistema di ormeggio taut, l'analisi della stabilità dinamica in onda e la previsione probabilistica, producendo automaticamente le verifiche normative richieste dalle linee guida IALA (G1066, G1094, G1099) e dalla norma DNV-OS-E301. Il caso applicativo riguarda un sito nel Mar Ligure orientale (Cinque Terre). L'analisi statistica su 46 anni di dati Copernicus CMEMS, tramite fit della distribuzione di Gumbel sui massimi annuali, fornisce un'altezza significativa di progetto Hs = 5.34 m per un tempo di ritorno di 100 anni; da questa, attraverso la distribuzione di Rayleigh dello stato di mare, si ricava l'altezza d'onda individuale di progetto H100 = 10.79 m. La boa cilindrica (D = 0.90 m, H = 0.80 m) in lega di alluminio, ancorata con tre linee in poliestere disposte a 120° e corpi morti a gravità, soddisfa tutte le verifiche di stabilità idrostatica, dinamica in onda (equazione di Morison) e resistenza dell'ormeggio, con margini di sicurezza adeguati. Il principale contributo metodologico è la natura interamente parametrica del codice, che ne consente l'applicazione a qualsiasi sito geografico e configurazione strumentale modificando i soli dati di ingresso.

This work develops a comprehensive parametric mathematical model for the design of a cylindrical buoy intended for scientific data collection, implemented in an original MATLAB computational code. The code integrates, in a single sequential workflow, the site's metocean analysis, hydrostatic sizing, environmental load calculation, taut mooring system design, dynamic stability analysis in waves, and probabilistic prediction, automatically producing the compliance checks required by the IALA guidelines (G1066, G1094, G1099) and the DNV-OS-E301 standard. The case study concerns a site in the eastern Ligurian Sea (Cinque Terre). Statistical analysis of 46 years of Copernicus CMEMS data, through a Gumbel distribution fit on annual maxima, yields a design significant wave height Hs = 5.34 m for a 100-year return period; from this, via the Rayleigh distribution of the sea state, the individual design wave height H100 = 10.79 m is derived. The cylindrical aluminium-alloy buoy (D = 0.90 m, H = 0.80 m), moored with three polyester lines arranged at 120° and gravity anchors, satisfies all requirements of hydrostatic stability, dynamic stability in waves (Morison equation), and mooring strength, with adequate safety margins. The main methodological contribution is the fully parametric nature of the code, which allows its application to any geographical site and instrumental configuration by changing only the input data.