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

Lezione orale frontale Esercitazioni relative a problemi connessi con gli argomenti sviluppati durante il corso Prove sperimentali di laboratorio.

Teaching Methods

Lectures Exercises Experimental tests in laboratory

Prerequisiti

Conoscenze di base della teoria della nave.

Prerequisites

Basic knowledge of the ship theory.

Verifiche dell'apprendimento

Presentazione personale e/o di gruppo su un argomento del corso; Esame orale finale sugli argomenti del programma finalizzato ad accertare le conoscenze acquisite e le capacità di applicarle in maniera critica utilizzando linguaggi tecnici appropriati e corretti approcci metodologici.

Assessment

Personal and/or group presentation of a course topic; Final oral examination on the course topics in order to verify the knowledge acquired and the ability to apply them in a critical manner using appropriate technical language and correct methodological approaches.

Programma del Corso

1. GEOMETRIA E RAPPRESENTAZIONE GRAFICA DELLO SCAFO Tipologie di navi Definizioni relative alla geometria dello scafo e dimensioni caratteristiche Coefficienti di finezza Registri di Classifica Moti della nave Piano di costruzione Strutture navali 2. TEORIA DELLA TRAVE ELASTICA Teoria della trave elastica Sollecitazione di: trazione e compressione, flessione, torsione, taglio Esercitazione: Verifiche di sezioni 3. 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 sezione maestra ed in sezioni a più maglie Sezioni con differenti materiali soggette a flessione ed a taglio Struttura della nave longitudinale, trasversale e mista Esercitazione: Andamento del diagramma dei pesi e delle sollecitazioni sulla trave nave Andamento del diagramma dei pesi e delle sollecitazioni sulla trave nave 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 4. ROBUSTEZZA TRASVERSALE E TORSIONALE Tensioni primarie, secondarie e terziarie Teoria della piastra a flessione Robustezza trasversale Robustezza torsionale Esercitazione: Calcolo delle tensioni di torsione agenti su una imbarcazione a vela soggetta a momento torcente 5. VIBRAZIONI NELLE STRUTTURE NAVALI Analisi delle vibrazioni: sistemi ad 1 ed n gdl Vibrazioni torsionali della linea d’assi Tenuta della nave al mare Onde del mare, Frequenza eccitatrice delle onde Risposta della nave alle onde sotto forma di moti rigidi Sistemi di stabilizzazione delle navi Risposta della nave alle onde sotto forma di carichi strutturali (Springing) Risposta dinamica non oscillatoria della nave alle onde (Slamming) Sorgenti di vibrazioni nelle strutture navali 6. DIMENSIONAMENTO DI STRUTTURE NAVALI Rappresentazione grafica delle strutture navali Dimensionamento di strutture navali mediante calcolo diretto Esercitazione: Dimensionamento delle strutture navali di una paratia Dimensionamento delle strutture navali di un ponte 7. ANALISI DEGLI STATI LIMITE Stati limite Frattura fragile Plasticità Resistenza ultima della trave nave Buckling Fatica Esercitazione: Prove sperimentali statiche e dinamiche 8. MANOVRABILITÀ E IMPIANTO GOVERNO Le caratteristiche di manovrabilità della nave La stabilità del moto della nave Risposta della nave Le prove di stabilità dinamica La manovra di evoluzione La manovra di zig-zag Geometria del timone Azione del timone Gli impianti per il governo delle navi Forze agenti sul timone Bilanciamento del timone I coefficienti idrodinamici Dimensionamento dell’asta del timone Configurazioni di timoni (sospesi, su pinna, su corno, su calcagnolo) Profili NACA I timoni attivi Esercitazione: Dimensionamento dell’asta del timone Calcolo delle sollecitazioni agenti sulle strutture del timone sospeso Calcolo delle sollecitazioni agenti sulle strutture del timone a due supporti con calcagnolo Calcolo delle sollecitazioni agenti sulle strutture del timone a due supporti con pinna di sostegno e parte dell’area della pala a sbalzo

Course Syllabus

1. SHIP DIMENSIONS AND FORM Classification of ships Hull form and main dimensions Block and prismatic coefficients Classification Societies Rigid body motion of a ship Plan of construction Ship structures 2. THEORY OF THE ELASTIC BEAM Theory of the elastic beam Tensile and compressive stress Bending stress Stress of shear load Stress of torsional moment Tutorial: Design of beams subjected to different load types 3. 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 Tutorial: Calculation of weight distribution, shear load and bending moment diagrams in the hull girder; Longitudinal strength and section modulus calculation; Shear stress; Bending and shear stresses in a section with dissimilar materials; Shear stress in multicell sections 4. TRANSVERSE AND TORSIONAL STRENGTH Primary, secondary and tertiary response Plate theory Transverse strength Torsional stiffness Torsional shear stress Tutorial: Calculation of torsional shear stress 5. SHIP VIBRATIONS Vibration theory Torsional oscillations of a crankshaft Seakeeping Encounter frequency Ship motion: vibrations Springing Slamming Vibration sources in naval structures Stabilization devices 6. SCANTLING Drawing of ship structures Scantling Plating and ordinary stiffner design Design of primary supporting members Tutorial: Scantling of the bulkhead structures; Scantling of the deck structures 7. LIMIT STATES AND FAILURE MODES Limit states Brittle fracture Plasticity Ultimate bending moment of hull girder Buckling Fatigue Tutorial: Laboratory experiences 8. MANEUVERABILITY AND RUDDER Maneuverability Maneuvrability tests Idrodynamic coefficients Geometry of a rudder Forces acting on a rudder Rudder design and configurations NACA profiles Active Rudders Tutorial: Rudder design