Obiettivi Formativi

Il Corso si propone di: - presentare le principali conoscenze relativamente alla costruzione della nave ed alla manovrabilità e tenuta a mare della nave. Particolare attenzione è dedicata, durante il corso, alle problematiche strutturali della nave per fornire allo studente le competenze di base per la progettazione di strutture navali e dell’impianto di governo; - applicare le conoscenze impartite durante il corso di studi relativamente alla costruzione della nave ed alla manovrabilità e tenuta a mare della nave con particolare attenzione alle connesse prove di laboratorio; - stimolare l’autonomia di giudizio per effettuare scelte corrette nella progettazione navale; - fornire la capacità di comunicare gli esiti del proprio lavoro in forma sintetica ed esaustiva con linguaggio tecnico appropriato, attraverso la stesura e la discussione di un elaborato personale e/o di gruppo riguardante un argomento del corso; - fornire capacità di apprendimento necessarie per intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia.

Learning Goals

The learning goals of the course are: - to make the students familiar with the basic knowledge of the ship structure design, seakeeping and manoeuvrability. The student will acquire at the end of the course the skills and knowledge for the design of ship structures and rudder. - to apply the acquired skills of ship construction, seakeeping and manoeuvrability and to analyse the results of experimental tests; - to make the correct design choices with a high degree of autonomy; - provide the ability to communicate the results of their work in a concise and exhaustive form with appropriate technical language, through the discussion of a personal and / or group activity on a course topic; - provide the learning skills necessary to undertake subsequent studies with a high degree of autonomy.

Metodi didattici

Il corso, al fine di raggiungere gli obiettivi formativi previsti, si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali. Sono inoltre previste esercitazioni in aula ed in laboratorio, esercitazioni guidate svolte dagli studenti, con lo scopo di stimolare l’approccio ai problemi con autonomia e senso critico. Tutte le attività sono svolte con supporto di slide delle lezioni.

Teaching Methods

The course, in order to achieve the expected objectives, mainly takes place through lectures. There are also exercises in the classroom, practical based lessons in the laboratory and guided exercises with teacher support, with the aim of stimulating the approach to problem solving with autonomy and a critical thinking. All activities are carried out with the support of lecture slides.

Prerequisiti

Conoscenze di base della teoria della nave.

Prerequisites

Basic knowledge of the ship theory.

Verifiche dell'apprendimento

Durante lo svolgimento del corso saranno effettuate lezioni partecipate per verificare l'apprendimento in itinere degli argomenti trattati. Al termine del modulo A, è svolta una prova in itinere che consiste nella discussione di un elaborato personale o di gruppo su un argomento del corso, seguita da domande riguardanti gli altri argomenti trattati. Lo studente che supera la prova in itinere sarà dispensato dal sostenere il programma del modulo A all’esame finale. La verifica in itinere ha un peso pari al 50% sulla valutazione finale. Per gli studenti che non abbiano sostenuto o superato la prova in itinere, l’esame orale finale verterà anche sugli argomenti del modulo A. L’esame orale finale verterà sugli argomenti del programma con discussione di un esercizio svolto durante il modulo B. L’esame è finalizzato ad accertare le conoscenze acquisite e le capacità di applicarle in maniera critica utilizzando linguaggi tecnici appropriati e corretti approcci metodologici.

Assessment

During the course, participated lessons will be carried out to verify the ongoing learning of the topics. At the end of module A, a test in progress (ongoing test) t will be carried out, which consists in the discussion of a personal or group project work on the topics of the course, followed by theoretical questions regarding the topics covered. Only the student who passes the ongoing test will be exempted from taking the program of module A during the final exam; the others have to take the oral exam concerning the program of both modules. The test in progress has a weight of 50% in the overall evaluation. The final oral exam will deal with the course topics and the discussion of an exercise attended during module B. The oral exam has the double purpose of verifying the level of knowledge of the course contents and the ability to apply them in a critical manner using appropriate technical language and correct methodological approaches.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: 7893/1 - MANOVRABILITA' E TENUTA DELLA NAVE AL MARE ------------------------------------------------------------ -MANOVRABILITÀ DELLA NAVE: Le caratteristiche di manovrabilità della nave, La stabilità del moto della nave, Le prove di manovrabilità (Le prove di stabilità dinamica, La manovra di evoluzione, La manovra di zig-zag). Esercitazioni guidate svolte dagli studenti -IMPIANTO GOVERNO: Geometria del timone, Forze agenti sul timone, Dimensionamento dell’asta del timone, Configurazioni di timoni (sospesi, su pinna, su corno, su calcagnolo), Profili NACA, I coefficienti idrodinamici, I timoni attivi Esercitazioni in aula: Dimensionamento a flesso-torsione dell’asta del timone. Esercitazioni guidate svolte dagli studenti -TENUTA DELLA NAVE AL MARE: Frequenza eccitatrice delle onde. Stato del mare. Risposta della nave alle onde sotto forma di moti rigidi. Risposta della nave alle onde sotto forma di carichi strutturali (Springing). Risposta dinamica non oscillatoria della nave alle onde (Slamming). Esercitazioni guidate svolte dagli studenti -SISTEMI DI STABILIZZAZIONE DELLE NAVI: esigenze di stabilizzazione. Analisi dei moti di oscillazione. Sistemi Passivi di controllo del rollio: alette antirollio, masse oscillanti, casse antirollio, smorzatori a corpi solidi, Sistemi Attivi di controllo del rollio: casse attive, giroscopi, pinne di stabilizzazione. Sistemi di controllo del beccheggio. Esercitazioni guidate svolte dagli studenti ------------------------------------------------------------ Modulo: 7893/2 - COSTRUZIONI NAVALI ------------------------------------------------------------ -TEORIA DELLA TRAVE ELASTICA: Teoria della trave elastica. Sollecitazione di: trazione e compressione, flessione, torsione, taglio. Proprietà meccaniche dei materiali. Curve sforzo-deformazione reali ed ingegneristiche dei materiali. Esercitazioni in aula: Dimensionamento e verifiche di sezioni soggette a flesso-torsione, flessione, torsione e taglio. Esercitazioni in laboratorio: Prove di laboratorio per caratterizzazione meccanica di materiali. -ANALISI STATICA DELLA TRAVE-NAVE: Trave nave. Carichi in acqua tranquilla. Determinazione dei diagrammi dei pesi e delle spinte. Determinazione dei diagrammi del taglio e del momento flettente. Pressione idrostatica ed idrodinamica sulla nave. Carichi in presenza di onda. Formule parametriche dei carichi. Sollecitazioni di flessione agenti sulla trave nave. Robustezza longitudinale. Momento flettente d’onda orizzontale. Sforzi normali indotti dai momenti flettenti e torcenti. Shear lag. Tensioni di taglio agenti sulla trave nave. Tensioni di taglio agenti sulla trave nave in sezioni a più maglie. Sezioni con differenti materiali soggette a flessione ed a taglio. Struttura della nave longitudinale, trasversale e mista. Esercitazioni in aula: Andamento del diagramma dei pesi e delle sollecitazioni sulla trave nave. Andamento del diagramma dei pesi e delle sollecitazioni sulla trave nave scarica, carica ed in presenza di onda congelata mediante l’ausilio di codici di calcolo numerici. Determinazione della robustezza longitudinale di una sezione maestra. Andamento delle tensioni di flessione e taglio in una sezione maestra realizzata con diversi materiali. Calcolo delle tensioni di taglio su sezione con maglia chiusa. -ROBUSTEZZA TRASVERSALE E TORSIONALE: Tensioni primarie, secondarie e terziarie. Teoria della piastra a flessione. Robustezza trasversale. Tensioni nel fasciame. Robustezza torsionale -DIMENSIONAMENTO DI STRUTTURE NAVALI: Rappresentazione grafica delle strutture navali. Dimensionamento di strutture navali mediante calcolo diretto. Esercitazioni in aula: Dimensionamento delle strutture navali di un ponte. -VIBRAZIONI NELLE STRUTTURE NAVALI: Sorgenti di vibrazioni nelle strutture navali. Vibrazioni trasmesse al corpo umano. Vibrazioni torsionali della linea d’assi. -ANALISI DEGLI STATI LIMITE: Stati limite. Frattura fragile. Plasticità. Resistenza ultima della trave nave. Buckling. Fatica nelle strutture navali. Esercitazioni in laboratorio: Prove di laboratorio statiche e dinamiche.

Course Syllabus

------------------------------------------------------------ Modulo: 7893/1 - MANOVRABILITA' E TENUTA DELLA NAVE AL MARE ------------------------------------------------------------ -MANOEUVRABILITY: Ship manoeuvrability. Directional Stability. Manoeuvrability tests. Guided exercises with teacher support. -RUDDER: Geometry of a rudder. Forces acting on a rudder. Rudder design and configurations. NACA profiles. Idrodynamic coefficients. Active Rudders. Exercises in the classroom: design of the rudder subjected to bending and torsional loadings. Guided exercises with teacher support. - SEAKEEPING: Encounter frequency. Sea state. Ship motion: vibrations. Springing. Slamming. Guided exercises with teacher support. - SHIP STABILIZATION SYSTEMS: stabilization needs. Analysis of oscillation motions. Passive roll control systems: anti-roll fins, oscillating masses, anti-roll boxes, solid body dampers. Active roll control systems: active boxes, gyroscopes, stabilization fins. Pitch control systems. Guided exercises with teacher support. ------------------------------------------------------------ Modulo: 7893/2 - COSTRUZIONI NAVALI ------------------------------------------------------------ -THEORY OF THE ELASTIC BEAM: Theory of the elastic beam. Tensile and compressive stress. Bending stress. Stress of shear load. Stress of torsional moment. Mechanical properties of materials. Stress-strain curve of materials. Exercises in the classroom: Design of beams subjected to different load types. Practical based lessons in laboratory: Mechanical testing of materials. -HULL GIRDER ANALYSIS: Hull girder. Still water global loads. Weight and bouyance distribution. Bending moment and shear force diagrams. Hydrostatic and dynamic pressure loads. Wave induced global loads. Parametric formulas of wave loads. Longitudinal bending stress. Longitudinal strength of the hull girder. Horizontal bending wave moment. Stress produced by horizontal bending and torsional moments. Shear lag. Hull girder shear stress and shear stress in multicell sections. Section with dissimilar materials. Exercises in the classroom: Calculation of weight distribution, shear load and bending moment diagrams in the hull girder; Longitudinal strength and section modulus calculation; Bending and shear stresses in a section with dissimilar materials; Shear stress in multicell sections. -TRANSVERSE AND TORSIONAL STRENGTH: Primary, secondary and tertiary response. Plate theory. Transverse strength. Plating stress. Torsional stiffness. -SCANTLING: Drawing of ship structures. Scantling Plating and ordinary stiffner design. Design of primary supporting members. Exercises in the classroom: Scantling of the deck structures. -SHIP VIBRATIONS: Vibration sources in naval structures. Torsional oscillations of a crankshaft. -LIMIT STATES AND FAILURE MODES: Limit states. Brittle fracture. Plasticity. Ultimate bending moment of hull girder. Buckling. Fatigue of ship structures. Practical based lessons in laboratory: Static and fatigue testing.