ITSP20120002A1 - Procedimento costruttivo di strutture di scafi tramite l'utilizzo di tubi in materiale composito - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

CAMPO TECNICO

La struttura dello scafo à ̈ composta da tubi curvati secondo la forma del manufatto da realizzare e accostati tra loro in senso longitudinale. I tubi possono essere realizzati in vetroresina, in fibra di Kevlar, in fibra di carbonio, nonché in altri materiali compositi. Inoltre à ̈ possibile realizzare la stessa struttura, con lo stesso procedimento, utilizzando la canna di bambù presente in natura, abbattendo notevolmente i costi.

La struttura tubolare à ̈ quindi rivestita internamente ed esternamente da tessuto biassiale, con aggiunta di resina adeguata. Tali tessuti, opportunamente dimensionati, sono realizzati nei materiali sopra elencati.

Lo spazio interstiziale tra i tubi e i tessuti può essere lasciato vuoto, ottenendo un’ulteriore riserva di aria, oppure può essere riempito, irrobustendo ulteriormente la struttura. In questo secondo caso può essere utilizzato stucco epossidico alleggerito, o espanso-SAN a cellula chiusa, o legno leggero opportunamente sagomato.

TECNICA PREESISTENTE

La strutura degli scafi à ̈ tradizionalmente organizzata combinando elementi longitudinali e trasversali, con prevalenza degli uni (struttura longitudinale) o degli altri (struttura trasversale) a seconda delle sollecitazioni cui saranno sotoposti in fase di esercizio.

La ricerca di anteriorità non ha prodoto risultati utili ai fini dell’ invenzione in oggetto. Tuti i documenti esaminati infatti si rifanno a una concezione di struttura a “ragno†, ovvero organizzata in modo tradizionale, con la necessaria presenza di elementi trasversali.

ESPOSIZIONE DELL’INVENZIONE

L’invenzione riguarda la costruzione di manufatti in cui coesiste la necessità di un’elevata robustezza e l’esigenza di leggerezza. Il “Sistema GI.CA.†si rivolge naturalmente alla cantieristica navale e all’industria aeronautica e aerospaziale, la cui produzione à ̈ fortemente condizionata dagli elementi sopra indicati

La struttura dello scafo à ̈ composta da una sequenza di tubi che opportunamente dimensionati hanno il compito di sopportare i carichi agenti sul corpo.

Le caratteristiche proprie della forma tubolare é le proprietà meccaniche del materiale prescelto garantiscono adeguata robustezza della struttura e al contempo ne garantiscono la leggerezza richiesta.

L’aria interno dei tubi costituisce inoltre una buona riserva di galleggiabilità: di fatto la struttura così organizzata si comporta come un “doppio scafo†, aumentando notevolmente lo standard di sicurezza del prodotto.

La struttura così composta à ̈ quindi legata internamente ed esternamente da apposito tessuto biassiale.

Sebbene le descrizioni e i disegni seguenti si riferiscano allo scafo di un’imbarcazione, l’invenzione à ̈ applicabile, come risulterà chiaramente a un tecnico del settore, anche a manufatti con le stesse esigenze strutturali e di prestazioni.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Lo scopo principale delle seguenti figure à ̈ quello di mostrare le diverse tipologie di applicazione del “Sistema GI.CA †. Pertanto non si à ̈ ritenuto di mostrare l’effettivo dimensionamento delle componenti, quanto piuttosto la relazione tra le singole parti.

L’applicabilità del procedimento in oggetto à ̈ estremamente varia. Da ciò scaturisce la necessità di impostare la sua descrizione su linee molto generali, demandando alle singole esigenze effettivo calcolo strutturale, sulla base della tipologia di impiego dello specifico manufatto.

La Figura 1 mostra una sezione di struttura organizzata secondo il “Sistema GI.CA.†. Vengono messi in evidenza i tubi (1) e i tessuti di rivestimento interno ed esterno (2). Gli elementi sono uniti tra loro tramite l’applicazione di resina epossidica. Gli spazi interstiziali sono lasciati vuoti.

Le Figure 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8 si riferiscono allo scafo di un’imbarcazione a vela di 12, 20m di lunghezza.

La Fiura 2 mostra l’intero scafo dell’imbarcazione, di cui viene mostrata una porzione in dettaglio. Nella figura intera à ̈ stato omesso il rivestimento interno per mettere in evidenza i tubi e la loro disposizione. Nella sezione in dettaglio sono invece mostrati I vari strati del “Sistema GI.CA.†: i tubi (1) ricoperti internamente ed esternamente da tessuto biassiale (2). Gli elementi sono uniti tra loro tramite l’applicazione di resina epossidica. Gli spazi interstiziali sono lasciati vuoti.

La Figura 3 mostra la sezione maestra dello scafo. I tubi sono disposti in modo continuo, l’uno attaccato all’altro. Questa disposizione garantisce la massima robustezza strutturale e la massima riserva di aria. Gli spazi interstiziali sono minimi, e possono essere lasciati vuoti, aumentando la riserva di galleggiabilità. In alternativa, questi spazi possono essere riempiti con stucco epossidico alleggerito, con espanso-SAN a cellula chiusa o con legno leggero (bai sa) opportunamente sagomato.

La Figura 4 mostra in dettaglio la disposizione continua dei tubi e i tessuti biassiali interno ed esterno. Lo spazio interstiziale à ̈ riempito di stucco epossidico, che concorre alla robustezza della struttura.

La Figura 5 mostra la sezione maestra dello scafo. I tubi sono separati l’uno dall’altro. Questa soluzione impone un maggiore dimensionamento delle componenti, il cui numero , à ̈ però notevolmente ridotto, con conseguente calo dei costi di produzione. In questo caso la disposizione dei tubi à ̈ mantenuta riempiendo gli interstizi di materiale apposito, onde non appesantire troppo la struttura.

La Figura 6 mostra in dettaglio la disposizione discontinua dei tubi e i tessuti biassiali interno ed esterno. Lo spazio interstiziale à ̈ riempito con espanso-SAN a cellula chiusa.

La Figura 7 móstra una combinazione delle soluzioni descritte in precedenza. I tubi sono disposti a intervalli differenti, a seconda dei diversi carichi che la struttura deve sopportare: sul fondo, dove le pressioni idrostatiche e idrodinamiche sono più intense, e dove lo scafo deve collegarsi alla chiglia, i tubi sono disposti in modo continuo; risalendo lungo la murata, con la diminuzione delle sollecitazioni, i tubi vengono progressivamente distanziati.

La Figura 8 mostra un metodo per la costruzione di uno scafo secondo il “Sistema GI.CA.†, di seguito descritto in modo più dettagliato.

MODI DI ATTUARE L’INVENZIONE

l<a>FORMA DI ATTUAZIONE

I tubi (1) vengono disposti e incollati tra loro con resina epossidica su appositi alloggi realizzati su telai di legno (3) modellati secondo le sezioni trasversali dello scafo, come illustrato in Figura 8. La struttura così ottenuta viene quindi rivestita esternamente da tessuto biassiale (2) fissato con resina adeguata materiale utilizzato. Il manufatto viene girato e vengono rimossi i telai. Si procede quindi al rivestimento interno in tessuto biassiale, sempre con applicazione di resina.

Questo tipo di attuazione à ̈ particolarmente indicato per modelli per cui non à ̈ prevista la produzione di serie, data la relativa semplicità di ottenere i telai necessari alla messa in

2<a>FORMA DI ATTUAZIONE

Su uno stampo femmina dello scafo da realizzare vengono disposti e fissati con l’applicazione di resina i tubi. Si procede quindi al rivestimento interno ed esterno, realizzato con tessuto biassiale e resina.

Analogamente, si può partire da imo stampo maschio, più piccolo e quindi meno dispendioso: anche vengono disposti e fissati i tubi tramite l applicazione di resina. Si procede quindi al rivestimento interno ed esterno.

Questo tipo di realizzazione risulta più dispendioso, in termini economici e di lavoro, e può essere giustificato in previsione di ima produzione in serie del manufatto, o dalla possibilità di procurarsi facihnente lo stampo necessario.

RISULTATI DELL’APPLICAZIONE DELL’INVENZIONE

L’applicazione della metodologia produttiva sopra descritta presenta numerosi effetti. La definizione di questi va effettuata considerando il livello progettuale in cui si inserisce l’invenzione in oggetto. L’organizzazione strutturale à ̈ un aspetto basilare nello sviluppo di uno scafo. Variando questa organizzazione, si va a modificare il concetto stesso del manufatto, i cui parametri definitivi vengono a loro volta condizionati, se non addirittura stravolti.

I risultati principali dell’applicazione del “Sistema GI.CA.†riguardano la robustezza, la leggerezza, la sicurezza e l’abitabilità. Robustezza e leggerezza sono caratteristiche intrinseche del materiale adottato, in particolare il carbonio, la cui diffusione si à ̈ notevolmente ampliata negli ultimi anni. Ciò implica quindi una maggiore disponibilità di tecnologie ad esso legate accompagnata da una progressiva riduzione dei costi di produzione.

La maggiore sicurezza e abitabilità sono invece dirette conseguenze del procedimento descritto e proposto. La riserva d’aria che si viene a creare con l’utilizzo della struttura tubolare rende di fatto il manufatto inaffondabile, senza interferire con abitabilità interna. Esperimenti di “doppio scafo†realizzati con i metodi tradizionali hanno infatti mostrato una notevole limitazione dello spazio vivibile, elemento assolutamente non trascurabile data la particolare natura dei manufatti in oggetto.

La vivibilità à ̈ inoltre migliorata dalla maggiore libertà nel suddividere gli ambienti interni, dal momento ch’egli elementi trasversali (paratie) concorrono poco o niente alla robustezza del prodotto.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1) Struttura (scafo o fusoliera) interamente realizzata dall’ accostamento continuo di elementi tubolari in materiale composito e rivestita internamente ed esternamente da tessuto biassiale.
2. 2) Struttura (scafo o fusoliera) parzialmente realizzata dall’ accostamento continuo di elementi tubolari in materiale composito e rivestita internamente ed esternamente da tessuto biassiale.
3. 3) Struttura (scafo o fusoliera) interamente realizzata dall’accostamento discontìnuo di elementi tubolari in materiale composito e rivestita internamente ed esternamente da tessuto biassiale.
4. 4) Struttura (scafo o fusoliera) parzialmente realizzata dall’accostamento discontinuo di elementi tubolari in materiale composito e rivestita internamente ed esternamente da tessuto biassiale.