Progettazione preliminare e previsione della resistenza di un tender planante di 9,8 metri mediante la fluidodinamica computazionale (CFD)

Abstract

In questa tesi vengono analizzate le fasi di progettazione di un’imbarcazione di 9,8 metri. Nel primo capitolo è presentata un’analisi di mercato che descrive i modelli presenti attualmente, includendo una valutazione volumetrica degli spazi. Nel capitolo successivo, per ottenere una prima idea del progetto di carena, è stato selezionato lo scafo sistematico di tipo C1 appartenente alla Serie di Napoli (F. De Luca, 2017). Per un progettista è fondamentale comprendere come le serie sistematiche possano essere utili per ottenere risultati più rapidi lungo lo spirale di progetto, soprattutto per quanto riguarda il fabbisogno di potenza. Con l’aiuto dei polinomi e dei dati sperimentali, è stata stimata la resistenza totale per diverse velocità al fine di prevedere la potenza necessaria per lo scafo. Nello stesso capitolo sono stati utilizzati anche il metodo di Savitsky e l’analisi CFD (Computational Fluid Dynamics) per il calcolo della resistenza I metodi di Savitsky e delle serie sistematiche sono più rapidi del metodo CFD in termini di tempo; d’altra parte, per ottenere le serie sistematiche è necessario molto tempo e costi elevati per la costruzione degli elementi sperimentali. La CFD offre invece una maggiore flessibilità nel valutare gli effetti di differenti parametri di progetto. In questo capitolo vengono confrontati in dettaglio i tre metodi. Nel terzo capitolo vengono definiti i requisiti, gli spessori (scantling) e la progettazione strutturale dello scafo. L’imbarcazione deve navigare rispettando la categoria di progetto B. Le norme strutturali applicate derivano dagli standard ISO. Nel quarto capitolo è calcolato il peso totale dell’imbarcazione considerando tutti gli elementi che devono essere installati a bordo. Sono analizzate con attenzione tutte le parti strutturali e meccaniche. Nel quinto capitolo sono ricavate le curve idrostatiche e viene valutata la stabilità per diverse condizioni di carico. Nel sesto capitolo l’apparato propulsivo è dimensionato

In this thesis, the design steps of a 9.8-meter boat are discussed. In the first chapter, market research that explain the boat designs in the market with the scan of the volumetric areas for each space is managed. In the following chapter, to have an idea of the initial hull design, systematic hull from Naples Series (F. De Luca, (2017)) C1 type is selected. For a designer, it is crucial to understand how systematic series can be useful in terms of having quicker results on the design spiral especially for the power requirement. With the help of the polynomials and the experimental data, total resistance for specific values of velocities obtained to previse the main power requirement for the hull. Also in that chapter, Savitsky and Computational Fluid Dynamic (CFD) method is used to calculate the hull resistance. Savitsky and Systematic series are faster than CFD method in terms of time, on the other hand to obtain systematic series, it requires a lot of time and cost to build experimental elements. CFD can give an additional liberty on calculating the effects of different type of design parameters. In that chapter, three method is compared in a detailed way. In the third chapter, the requirements, scantling, and the design of structural part of the hull is determined. The hull must be cruise on the design category B. The rules for the structural part of the boat are coming from the ISO rules. For the fourth part, the weight of the boat is calculated with the whole object that must be stored inside the boat. All structural and mechanical part is considered carefully. For the fifth chapter hydrostatic curves are obtained and stability is considered with respect to different loading conditions. Then chapter six propulsion plants are designed with the resistance values for the design speeds. The propeller is designed with the Wageningen B series (M.M.Bernitsas, 1981). The chapter 7 is standing on the systems and chapter 8 gives the renders and the technical drawings