Un Metodo Numerico Affidabile di Dimensionamento Strutturale Ottimizzato al Peso Globale per Navi e Barche Performanti in Diversi Materiali Compositi

Abstract

Non solo nel mondo dell'Ingegneria Navale, ma anche in tutta una serie di campi dell'industria, i problemi strutturali sono considerati tra gli enigmi più impegnativi della progettazione di un asset; questo perché, pur soddisfacendo i requisiti di rigidezza, ad una struttura viene generalmente richiesto di soddisfare le esigenze di peso imposte dal committente. Una nave, ad esempio, deve essere in grado di trasportare una grande quantità di carico per gli oceani, consumando il meno possibile e navigando in totale sicurezza. Le barche da regata, invece, devono essere il più veloci possibile, ma in grado di resistere a grandi carichi a cui vengono sottoposte in mare. Su questo filo logico, soddisfare prestazioni e requisiti allo stesso tempo non è sempre facilmente realizzabile e rappresenta una delle principali sfide alla base di questo progetto di tesi. Il sistema di requisiti per cui una nave o un'imbarcazione devono essere progettate è diventato sempre più matematicamente complesso, al punto che la loro struttura deve essere definita in base a specifiche raccolte all'interno dei regolamenti imposti dalle Società di Classificazione, che possono essere sempre declassate qualora venga dimostrata la loro robustezza. Di contro, le prestazioni sono rappresentate da un insieme di diversi attributi richiesti dal proprietario che l'asset deve soddisfare appropriatamente senza alcuna eccezione. A tal proposito, gli ingegneri dovrebbero approfittare del vantaggio dato dal declassamento normativo per sviluppare nuove procedure e metodi affidabili per ottimizzare correttamente i pesi delle strutture, e guadagnare sempre margini di progettazione per creare un bene che abbia prestazioni adeguate e conformi alle richieste del cliente. Per svolgere questo compito, i progettisti devono combinare questa filosofia di progettazione con le tecnologie disponibili, come i software di risoluzione numerica.

Not only in the Naval Architecture world, but also in a whole variety of Industrial Engineering fields, structural problems are considered relevantly some of the most challenging enigmas of an asset design; this because while fulfilling defined rigidity requirements, assets are generally asked to perform complying to the owner weight needs. A ship, for example, should be able to transport a large amount of cargo across oceans while consuming as less as possible in complete safety. Racing vessels else way should be as fast as possible but be capable to resist to large sea-state loads. On this lines, meeting performances and requirements together isn't always easily achievable and represents one of the main challenges behind this Master's Thesis. The requirements environment in which a ship or a vessel may sail has become increasingly mathematically complex at the point that its structure must be defined according to specific therms collected within the Classification Societies Rules which can be always downgraded if proven the structure safety. On the other hand, performances are represented by a set of different attributes from the owner side that the asset is supposed to fulfill appropriately without any exception. Along this logical thread, whether possible, Engineers shall wisely profit from the regulations downgrading advantage to develop new procedures and reliable methods to properly weight-optimize structures, and always gain deign margins to create an asset which performs properly and according to the client requests. To accomplish this task, designers shall combine this design philosophy together with the available technologies such as numerical problems resolution applications. The present Master of Science thesis aims to present a reliable numerical method for ship structures scantling and weight-optimization, capable of providing as quick as possible the most suitable, performing and safe layout.