Effetti della lubrificazione ad aria su una carena planante dotata di step

Abstract

La crescente attenzione verso la sostenibilità del trasporto marittimo ha stimolato lo sviluppo di tecnologie finalizzate alla riduzione della resistenza idrodinamica e dei consumi energetici. Tra queste, i sistemi di lubrificazione ad aria (Air Lubrication Systems, ALS) hanno dimostrato risultati promettenti sulle navi dislocanti, mentre la loro applicazione alle carene plananti risulta ancora poco esplorata. Il presente lavoro analizza sperimentalmente gli effetti della ventilazione forzata su una carena planante a doppio step, valutandone l'influenza sulla resistenza al moto e sul comportamento dinamico dell'unità. La campagna sperimentale è stata condotta presso la Vasca Navale del CNR-INM di Roma, utilizzando un modello in scala equipaggiato con un sistema di immissione d'aria in corrispondenza degli step. Le prove sono state eseguite in un ampio intervallo di velocità, comprendendo il regime dislocante, la fase di transizione e la planata. I risultati consentono di valutare il contributo della ventilazione forzata alla riduzione della resistenza viscosa e all'anticipazione della planata, evidenziando al contempo la necessità di considerare il bilancio energetico complessivo tra i benefici idrodinamici e la potenza richiesta dal sistema di ventilazione. Lo studio contribuisce alla comprensione dei fenomeni di interazione tra aria, acqua e carena e fornisce indicazioni utili per lo sviluppo di soluzioni innovative orientate al miglioramento dell'efficienza energetica delle imbarcazioni plananti.

The increasing focus on sustainable maritime transport has encouraged the development of technologies aimed at reducing hydrodynamic resistance and energy consumption. Among these, Air Lubrication Systems (ALS) have shown promising results for displacement ships, whereas their application to high-speed planing hulls remains largely unexplored. This study experimentally investigates the effects of forced air lubrication on a double-stepped planing hull, assessing its influence on drag and dynamic behavior. An experimental campaign was carried out at the towing tank of the CNR Institute of Marine Engineering (CNR-INM, Rome) using a scaled model equipped with a forced air injection system located at the hull steps. Tests were performed over a wide range of operating conditions, including displacement, transition, and planing regimes. The results provide insights into the potential of forced ventilation to reduce viscous resistance and facilitate the transition to planing, while highlighting the importance of evaluating the overall energy balance between hydrodynamic benefits and the power required by the air supply system. The findings improve the understanding of the complex interaction between air, water, and stepped planing hulls, supporting the development of innovative solutions to enhance the energy efficiency and environmental sustainability of high-speed craft.