Sintesi di un meccanismo a pinne battenti per la stabilizzazione all’ancora di yacht e analisi del comportamento cinematico, dinamico e strutturale.

Abstract

In questa tesi è riportato il progetto di un sistema di stabilizzazione per yacht all'ancora. Il lavoro inizia con la definizione dei problemi causati dal rollio e il corretto funzionamento del nuovo sistema antirollio. Si sono trovate diverse possibili soluzioni e si è scelto quella basata su un sistema a pinna battente all’ancora. È stata fatta una sintesi di tipo per trovare il meccanismo adeguato per il movimento delle pinne e vengono analizzate diverse configurazioni in grado di riprodurre la cinematica desiderata delle pinne. La soluzione scelta è stata il quadrilatero articolato poiché composto da soli accoppiamenti rotoidali senza giunti traslazionali per evitare ogni possibile impuntamento a causa dell'attrito delle parti in movimento durante il tempo di lavoro. Il sistema proposto utilizza alette oscillanti per smorzare le oscillazioni di rollio dell'imbarcazione e quando il sistema di stabilizzazione è retratto, la superficie delle alette viene portata a livello dello scafo, offrendo così una resistenza minima quando il natante è in movimento. Le forze non stazionarie agenti sulle pinne battenti sono state calcolate utilizzando calcoli CFD e il risultato è stato utilizzato per condurre lo studio strutturale e di vita a fatica del meccanismo sintetizzato. La risposta dell'imbarcazione alla perturbazione del rollio è stata studiata anche utilizzando un approccio dinamico multibody. Dai risultati ottenuti si è riscontrato che la risposta del sistema di stabilizzazione è accettabile e che il meccanismo è in grado di sopportare i carichi inerziali e idrodinamici applicati.

The design of a stabilization system for yachts at anchor zero speed is reported in this thesis. The work starts by the defining of the problems caused by the roll and the proper performance of the new anti-roll system. Different possible solutions are found and the one based on a flapping at anchor system is chosen. A synthesis of type was done to find the fit mechanism to the fins moving and several configurations able to reproduce the desired flapping-fin kinematics are analysed. The articulated system solution was preferred whit only rotational joint without translational joint to avoid any possible setting after by the friction of moving parts during the working time. The proposed system uses oscillating fins to damp the roll oscillations of the embarkation and when the stabilization system is retracted, the fins surface is flushed whit the hull, offering in this way minimum resistance when the embarkation is moving. The unsteady forces of the flapping fins were computed using CFD, and the outcome was used to conduct the structural and durability study of the proposed mechanism. The response of the embarkation to roll perturbation was also studied using a multibody dynamic approach. From the results obtained, it was found that the response of the stabilization system is acceptable, and that the mechanism is able to withstand the inertial and hydrodynamics loads.