ITRM20130210A1 - Carena per imbarcazioni veloci ad architettura monocatamaranica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“Carena per imbarcazioni veloci ad architettura monocatamaranicaâ€

Il presente trovato si riferisce ad una carena per imbarcazioni veloci ad architettura monocatamaranica.

Il Richiedente à ̈ titolare del brevetto italiano N. 1333268, concesso anche in molti altri Paesi, avente per titolo “Carena per mezzo galleggiante ad architettura monocatamaranica†. Si tratta di una carena in cui una sezione di centro nave alla linea di galleggiamento separa una parte anteriore di carena, includente una chiglia centrale, da una parte posteriore di carena avente fiancate dotate di semiscafi laterali, che posteriormente delimitano un fondo in progressiva risalita, cioà ̈ inclinato verso l’alto, dalla chiglia centrale a poppavia verso la linea di galleggiamento. La parte anteriore di carena ha un profilo a V profondo, con la chiglia centrale che si estende verso poppa ampliando l’angolo formato dal profilo a V.

La carena descritta nel brevetto sopra citato dovrebbe incamerare nel suo fondo il sistema d’onde prodiero e quindi recuperare parte dell’energia spesa nella formazione di quel sistema d’onde per incrementare il proprio sostentamento idrodinamico mantenendo un assetto pressoché orizzontale.

All’aumentare della velocità, come à ̈ noto, la prua di un’imbarcazione veloce tende a sollevarsi per ottenere un distacco dalla carena della vena fluida, riducendo la superficie bagnata e, quindi, la resistenza all’avanzamento. Tale comportamento, che à ̈ confermato anche nel monocatamarano descritto nel brevetto citato, provoca in quest’ultimo inconvenienti legati al suo principio di funzionamento.

Se la prua à ̈ sollevata, essa non riesce ad ingenerare quella formazione ondosa che, recuperata dalla parte posteriore fra i semiscafi laterali, consente il sostentamento idrodinamico della carena.

Inoltre, se la prua à ̈ sollevata, essa non produce il moto turbolento e la schiuma che, interponendosi fra la superficie della carena e l’acqua, si à ̈ dimostrata utile a ridurre l’attrito nell’avanzamento dell’imbarcazione.

Sempre con riferimento al sollevamento della prua, la caratteristica del fondo in risalita illustrata, descritta e rivendicata nel monocatamarano secondo il brevetto citato, associata all’aumento della velocità di avanzamento dell’imbarcazione, fa sì che tutta la carena ruoti intorno al suo baricentro con la conseguenza di assumere immediatamente un assetto tale da annullare l’angolo che il fondo forma con la superficie dell’acqua quando l’imbarcazione à ̈ ferma. In altre parole, il fondo in risalita si dispone orizzontalmente determinando il sollevamento della prua.

Questo assetto viene inoltre accentuato dal fatto che il propulsore, posizionato solitamente nella zona poppiera, “svuota†la parte posteriore della carena fra i semiscafi laterali durante il suo normale funzionamento. Si comprende quindi che, a causa di questo “svuotamento†della parte posteriore della carena, la prua si solleva ulteriormente e, quindi, come sopra menzionato, non assolve alla sua funzione che à ̈ quella di produrre il moto turbolento e la schiuma, la quale, interponendosi fra la superficie della carena e l’acqua, riduce l’attrito nell’avanzamento dell’imbarcazione.

Un comportamento della carena secondo l’imbarcazione nota à ̈ rappresentato nella fotografia della figura 1, in cui si vede un modello mentre viene provato verso la fine del 2008 nella vasca navale dell’Università di Trieste. La carena à ̈ di tipo monocatamaranico. L’imbarcazione nota ha una chiglia centrale nella parte anteriore di carena e ha fiancate dotate di semiscafi laterali nella parte posteriore di carena. La chiglia centrale a V profondo tende a diventare piatta a poppavia del centro nave. Il fondo a poppavia del centro nave fra i semiscafi laterali risale verso l’alto, vale a dire, à ̈ inclinato verso l’alto rispetto all’orizzonte.

Il modello corrisponde ad uno scafo reale di 70 t che avanza a 24 nodi. Si può notare che la chiglia centrale à ̈ sollevata, non assolvendo più alla sua funzione di generare la formazione ondosa e la schiuma. Inoltre il fondo della carena, formando un angolo compreso fra 10° e 20° rispetto all’orizzonte, provoca una forte deviazione verso il basso dell’acqua convogliata sotto la carena, quindi una sua compressione. L’acqua non defluisce liberamente fra i semiscafi laterali e il fondo, ma viene schiacciata verso il basso, per poi risalire distante dalla poppa dell’imbarcazione.

In sintesi, si dovrebbe comprendere che gli inconvenienti provocati dal sollevamento della prua sono determinati soprattutto dal fatto che il fondo sia in risalita nella parte posteriore della carena piuttosto che dalla spinta idrodinamica che riceve la prua quando avanza, in quanto questa si trova già sollevata dall’acqua per effetto della rotazione dell’imbarcazione intorno al suo baricentro. Per ovviare a questi inconvenienti provocati dal sollevamento della prua, una prima soluzione potrebbe essere quella di realizzare la prua molto profonda, in maniera che possa creare la formazione ondosa e la schiuma anche quando il fondo della parte posteriore della carena si dispone orizzontalmente. Ma con una prua molto profonda la resistenza all’avanzamento alle basse velocità sarebbe troppo elevata.

Un’altra soluzione potrebbe essere quella di dotare la carena di grandi flap sporgenti dalla poppa, ma anche questi aumenterebbero notevolmente la resistenza all’avanzamento soprattutto alle alte velocità.

Al contrario, la soluzione agli inconvenienti sopra accennati viene raggiunta, secondo la presente invenzione, in imbarcazioni veloci utilizzando una carena ad architettura monocatamaranica che, come esposto nelle unite rivendicazioni, presenta il fondo non in risalita, cioà ̈ non inclinato verso l’alto rispetto all’orizzonte, a poppavia della sezione di centro nave.

Pertanto, la carena secondo la presente invenzione ha un fondo orizzontale o inclinato verso il basso dalla sezione di centro nave fino a poppa, e la scelta dell’una o dell’altra forma di realizzazione dipende dal campo di utilizzo dell’imbarcazione secondo l’invenzione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di una carena per imbarcazioni veloci ad architettura monocatamaranica, come illustrata negli uniti disegni in cui:

la figura 2 à ̈ una fotografia di modello provato verso la fine del 2011 nella vasca navale I.N.S.E.A.N. del CNR di Roma, il modello rappresentando una carena monocatamaranica dotata di fondo sostanzialmente orizzontale nella sua parte posteriore, dalla sezione di centro nave fino a poppa, di un’imbarcazione secondo l’invenzione di 70 t a 24 nodi;

la figura 3 Ã ̈ un piano trasversale schematico di costruzione della forma di realizzazione della carena della figura 2;

la figura 4 Ã ̈ una vista laterale schematica della forma di realizzazione della carena della figura 3; e

la figura 5 à ̈ una sezione trasversale di una prima variante dell’imbarcazione della figura 2 che presenta una modifica dei semiscafi laterali della carena secondo la presente invenzione; e la figura 6 à ̈ una vista laterale schematica di una seconda variante dell’imbarcazione della figura 2 con un’altra modifica sempre relativa ai semiscafi laterali della carena secondo la presente invenzione.

Una rappresentazione schematica della carena secondo la presente invenzione à ̈ mostrata nelle figure 3 e 4, che sono un piano trasversale schematico di costruzione della forma di realizzazione della carena, e rispettivamente, una vista laterale schematica della carena della stessa. In queste figure, le varie sezioni trasversali comprese tra la poppa indicata con PpAD e la prua indicata con PpAV sono contrassegnate con numeri da 1 a 9 sulla base. Nella sezione di centro nave contrassegnata con 5, hanno sostanzialmente inizio i semiscafi laterali che proseguono verso poppa. La sezione di centro nave alla linea di galleggiamento separa una parte anteriore di carena da una parte posteriore della stessa. La parte anteriore di carena ha una chiglia centrale 10 con profilo a V profondo, il cui angolo à ̈ progressivamente crescente da prua verso poppa fino a diventare un angolo piatto. La parte posteriore di carena ha fiancate dotate di semiscafi laterali 20 che delimitano fra di essi, un fondo 30. I semiscafi laterali 20 sono mostrati esternamente complanari con le fiancate dell’imbarcazione.

La chiglia centrale 10 dalla prua si estende verso poppa trasformando il proprio profilo da una forma a V profondo in un fondo piatto 30, che, secondo l’invenzione, si estende fino a poppa orizzontalmente come mostrato schematicamente nella figura 4. Inoltre, preferibilmente, il fondo piatto 30, nell’ultimo tratto fra la sezione trasversale 1 e la PpAD, à ̈ inclinato verso il basso. Si dovrebbe comprendere che il piano di costruzione di cui alle figure 3 e 4, per problemi rappresentativi derivanti dalla riproduzione in scala, non rappresenta in modo preciso un profilo ideale di carena, ma indica semplicemente l’andamento del fondo nella parte posteriore di carena, che à ̈ la caratteristica principale della presente invenzione.

L’immersione a pruavia dei semiscafi laterali ha la funzione di captare le onde trasversali e la schiuma ad esse associata. Procedendo verso poppa, i semiscafi laterali aumentano la loro immersione e svolgono la loro funzione di canale rovesciato contenente acqua, la cui energia cinetica si trasforma in energia di pressione. Pertanto, i semiscafi laterali possono essere realizzati anche come piastre simili a lame, aumentando così la sezione di deflusso del canale.

Si faccia riferimento adesso alla figura 2, che mostra una fotografia di un modello con conformazione molto simile a quella mostrata nelle figure 3 e 4. La fotografia à ̈ stata presa, durante le prove eseguite, verso la fine del 2011, nella vasca navale I.N.S.E.A.N. del CNR di Roma. Il modello rappresenta una carena monocatamaranica dotata di fondo che si mantiene orizzontale nella sua parte posteriore, dalla sezione di centro nave fino a poppa. Tale modello corrisponde ad un’imbarcazione di 70 t a 24 nodi.

Come si vede nella figura 2, in cui le condizioni di dislocamento e velocità sono quelle della figura 1, il sollevamento idrodinamico della prua à ̈ compensato dal sollevamento della sezione poppiera, grazie al convogliamento della formazione ondosa e della schiuma tra i semiscafi laterali. L’assetto della carena si mantiene entro 1° circa rispetto all’orizzonte. Ciò permette che la prua crei quella formazione ondosa e quella schiuma, bene evidenziate nella figura 2. Dal momento che la carena mantiene sostanzialmente lo stesso assetto che avrebbe da ferma, si consente un efficace deflusso dell’acqua dalla sezione di poppa, come evidenziato nella fotografia della figura 2 dalla mancanza di formazione ondosa a poppavia del modello in prova. La linea di giunzione dei semiscafi laterali con il fondo della carena, mostrata nella figura 3, à ̈ inclinata verso il basso a poppavia del centro nave.

Nella figura 5 à ̈ mostrata una sezione trasversale di una prima variante dei semiscafi laterali della carena secondo la presente invenzione. In essa semiscafi laterali 21, 21 sono rientrati rispetto a fiancate 22, 22 dell’imbarcazione. Questa modifica della posizione dei semiscafi laterali à ̈ utile per evitare, in un’imbarcazione ancorata, che gli stessi semiscafi laterali, eventualmente sotto forma di lame, urtino con un molo o un pontile in caso di rollio per mare agitato. Il danneggiamento o l’asportazione anche parziale dei semiscafi laterali limiterebbero la loro funzione, con gravi conseguenze alla controllabilità e al mantenimento della rotta dell’imbarcazione.

In una seconda variante della presente invenzione mostrata nella figura 6, i semiscafi laterali della carena, indicati con 23, hanno un’immersione che diminuisce verso poppa in una loro porzione indicata con 24. Grazie a questa forma di realizzazione, aumenta la sezione di efflusso dell’acqua e della schiuma convogliata fra i semiscafi laterali. Si raggiunge il vantaggio che la velocità di efflusso della corrente d’acqua a poppavia diminuisce, mentre consequenzialmente aumenta la pressione vicino alla sezione poppiera della carena. Questa condizione à ̈ utile perché migliora l’efficienza dei propulsori scelti per la specifica architettura della carena secondo la presente invenzione. Essi captano acqua accelerata spingendola contro una zona di alta pressione.

Le caratteristiche sopra descritte si devono intendere come riferite semplicemente ad una forma di realizzazione dell’invenzione, il cui ambito à ̈ quello definito nelle rivendicazioni allegate.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Carena per imbarcazioni veloci ad architettura monocatamaranica, in cui una sezione di centro nave alla linea di galleggiamento separa una parte anteriore di carena avente un profilo a V profondo con un angolo progressivamente crescente da prua verso poppa fino a diventare un angolo piatto, includente una chiglia centrale (10), da una parte posteriore di carena avente fiancate dotate di semiscafi laterali (20) che delimitano un fondo (30), caratterizzata dal fatto che detto fondo (30) della parte posteriore di carena, dal centro nave verso poppa, non à ̈ inclinato verso l’alto.
2. 2. Carena secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto fondo (30) della parte posteriore di carena à ̈ orizzontale.
3. 3. Carena secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto fondo (30) della parte posteriore di carena à ̈ inclinato verso il basso.
4. 4. Carena secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che semiscafi laterali (21) sono rientrati rispetto alle fiancate (22) della parte posteriore di carena.
5. 5. Carena secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che semiscafi laterali (23) risalgono verso poppa nella parte posteriore di carena.