ITUB20152767A1 - Pannello strutturale per ambito navale impiegabile come scambiatore di calore - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

“Pannello strutturale per ambito navale impiegabile come scambiatore di calore”

DESCRIZIONE DELL ’INVEN ZIONE

La presente invenzione riguarda un pannello strutturale, in particolare un pannello strutturale impiegabile come scambiatore di calore.

Per “pannello a sandwich” (o struttura a sandwich) si intende un elemento costituito da due strati resistenti, detti pelli o facce, distanziali tra loro e collegati rigidamente ad un elemento connettivo che prende il nome di “core”: la struttura cosi composta ha rigidità a flessione notevolmente migliore delle singole parti da cui è costituita.

Un’evoluzione del pannello a sandwich è il pannello strutturale composito costituito da due lamine di materiale metallico esterne di basso spessore, unite assieme tramite un processo di laminazione a caldo da uno strato centrale di materiale sintetico, come ad esempio, il polietilene a bassa densità (Low-Density Polyethylene).

Detti pannelli possono essere tagliati, sagomati, piegati e assemblati per usi che riguardano principalmente il settore edilizio, il design architettonico e la progettazione d'interni (rivestimenti architettonici, facciate ventilate, ecc.), la cartellonistica (grazie anche all'utilizzabilità diretta come supporto di stampa fotografica), la realizzazione di stand espositivi, rindustria pubblicitaria, findustria del mobile, ecc.

Ulteriormente detti pannelli trovano impiego anche in ambito nautico per la realizzazione degli interni delle navi.

Infatti le caratteristiche di leggerezza e resistenza dei pannelli sandwich sono molto apprezzate dairindustria nautica e navale, in quanto permettono di alleggerire strutture, rivestimenti ed arredi mantenendo elevate le proprietà meccaniche.

Negli ultimi anni si è allargato l’impiego di pannelli siffatti anche alla realizzazione dello scafo.

L’intento è quello di sfruttare le caratteristiche di leggerezza e resistenza meccanica dei detti pannelli cosi da ottenere uno scafo più performante.

Le soluzioni fin qui proposte dall’arte nota mostrano pannelli con la sola funzione strutturale, ovvero i pannelli assolvono meramente il compito di elementi strutturali attraverso i quali si realizza lo scafo.

Scopo della presente invenzione è fornire un pannello strutturale in grado di operare come scambiatore di calore.

Scopo particolare, di almeno una variante della presente invenzione, è fornire un pannello strutturale per ambito nautico in grado di soddisfare i requisiti strutturali per la realizzazione sia dell’opera viva sia dell’opera morta di una nave, e che permetta lo scambio termico tra un fluido tennovettore e l’acqua in cui si naviga.

Questi e altri scopi, che risulteranno chiari in seguito, si conseguono con un pannello strutturale, illustrato nella seguente descrizione e nelle rivendicazioni annesse, che costituiscono parte integrante della descrizione medesima.

Ulteriori caratteristiche del presente trovato risulteranno meglio evidenziate dalla seguente descrizione di una preferita forma di realizzazione, confonne alle rivendicazioni brevettuali e illustrata, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, nelle allegate tavole di disegno, in cui:

- la figura 1 mostra una vista in sezione di una porzione del pannello strutturale secondo una possibile esecuzione della presente invenzione;

- la figura 2 mostra una vista esplosa di quanto rappresentato in Fig. 1 ; - la figura 3 mostra una vista in sezione di una porzione del pannello strutturale secondo un’ulteriore possibile esecuzione della presente invenzione; - la figura 4 mostra una vista in sezione di una variante reali zzativa semplificata del pannello strutturale rappresentato in Fig. 3;

- la figura 5 mostra una vista frontale del pannello strutturale rappresentato in Fig. 3 o Fig. 4;

- la figura 6 mostra schematicamente uno scambiatore di calore realizzato con i pannelli strutturali secondo la presente invenzione;

- la figura 7 mostra una sezione dello scafo realizzato con i pannelli strutturali rappresentati in Fig. 3;

- la figura 8 mostra una vista dello scafo realizzato con i pannelli strutturali rappresentati in Fig. 1.

Salvo ove altrimenti precisato, nella presente relazione qualsiasi eventuale riferimento spaziale quale i termini “in alto/in basso, anteriore/posteriore, destro/sinistro ecc.” si riferisce alla posizione in cui gli elementi sono rappresentati nelle figure allegate.

Con lo scopo di evidenziare talune caratteristiche piuttosto che altre, non necessariamente quanto riportato nei disegni allegati è perfettamente in scala.

Si descrivono ora le caratteristiche del trovato, avvalendosi dei riferimenti contenuti nelle figure.

In figura 1 e 2 è illustrata una possibile prima forma esecutiva del pannello strutturale secondo la presente invenzione, fornita a titolo esemplificativo e non limitativo.

Il pannello strutturale 1 comprende una prima lastra 10, una seconda lastra 11 e una prima pluralità di mezzi d’accoppiamento e irrigidimento 102, essendo dette prima lastra 10 e seconda lastra 11 opportunamente disposte l’una rispetto all’altra in modo da definire una prima intercapedine 100.

In particolare dette lastre 10 e 11 risultano sostanzialmente distanziate ha loro tramite detta prima pluralità di mezzi d’ accoppiamento e inigidimento 102 a cui vengono fissate, detti mezzi d’accoppiamento e irrigidimento 102 comprendendo sostanzialmente dei profilati (a sezione rettangolare, quadrata, ad H, a T, a doppio T, ecc).

Detto pannello strutturale 1 comprende ulteriormente una terza lastra 12 e una seconda pluralità di detti mezzi d’accoppiamento e d’irrigidimento 102, essendo detta terza lastra 12 opportunamente disposta rispetto alla seconda lastra 11 in modo da definire una seconda intercapedine 101.

Il posizionamento e il numero dei detti mezzi d’accoppiamento e inigidimento 102 e lo spessore delle lastre 10, 11 e 12, determinano le caratteristiche meccaniche del pannello strutturale 1.

Dette intercapedini 100 e 101 possono essere riempite con resine sintetiche (epossidiche, poli-propileni che, fenoliche, ecc.), schiume (in polivinilcloruro), isolanti.

Il processo produttivo del pannello strutturale 1 può prevedere le seguenti fasi:

a) il taglio al laser della prima lastra 10, seconda lastra 11 e terza lastra 12; b) il montaggio e il fissaggio della seconda pluralità di elementi d’accoppiamento e d’irrigidimento 102 sulla terza lastra 12, preferibilmente mediante rivettature strutturali o saldature;

c) il fissaggio della seconda lastra 11 alla detta seconda pluralità di elementi d’accoppiamento e irrigidimento 102, preferibilmente attraverso delle saldature o rivettature;

d) il montaggio e il fissaggio della prima pluralità di elementi d’accoppiamento e d’imgidimento 102 sulla seconda lastra 11, preferibilmente mediante rivettature strutturali o saldature;

e) il fissaggio della lastra 10 alla detta prima pluralità di elementi d’accoppiamento e irrigidimento 102, preferibilmente attraverso delle saldature o rivettature;

f) il riempimento delle intercapedini 100 e 101 con resine strutturali, fino a rigurgito.

Un’ulteriore possibile variante costruttiva del pannello strutturale secondo la presente invenzione viene ora descritta avvalendosi dei riferimenti contenuti nelle Figg. 3, 4 e 5.

Secondo tale variante il pannello strutturale 2 comprende una prima lastra 20 e una seconda lastra 21 opportunamente accoppiate tra loro in modo da definire una prima intercapedine 200, essendo dette lastre 20 e 21 sostanzialmente distanziate tra loro attraverso una pluralità di protuberanze 210 realizzate sulla superficie di detta seconda lastra 21 e/o detta prima lastra 20.

Detto pannello strutturale 2 comprende ulteriormente una terza lastra 22 opportunamente accoppiata con detta seconda lastra 21 in modo da definire una seconda intercapedine 201, essendo detta terza lastra 22 e detta seconda lastra 21 sostanzialmente distanziate tra loro attraverso detta pluralità di protuberanze 210, anch’esse realizzate sulla superficie di detta terza lastra 22 e/o detta seconda lastra 21.

In generale dette protuberanze 210 sono realizzate su almeno una di dette prima, seconda e terza lastra 20, 21, 22.

Nella variante di Fig. 4 dette protuberanze 210 sono poste sulla seconda lastra 21, ma vantaggiosamente dette protuberanze potrebbero essere realizzate anche sulla prima lastra 20, senza che ciò costituisca una limitazione dell’ invenzione.

Dette protuberanze 210 vengono preferibilmente realizzate per deformazione plastica, in particolare attraverso un processo di punzonatura, dove per punzonatura s’intende l'atto di imprimere un segno o una fonna su una superficie mediante la pressione o la percussione di uno strumento, detto punzone.

Le protuberanze 210 cosi realizzate facilitano l’assemblaggio del pannello strutturale 2, in quanto fungono da zona di contatto tra dette lastre 20, 21 e 22, e vengono impiegate come punti d’unione per saldatura o rivettatura.

Inoltre dette protuberanze 210 conferiscono alle lastre 20, 21 e 22 rigidezza e resistenza meccanica, riducendo o eliminando l’utilizzo di altri mezzi d’irrigidimento.

Dette intercapedini 200 e 201 possono essere riempite con resine sintetiche (epossidiche, poli-propileni che, fenoliche, ecc.), schiume (in polivinilcloruro), isolanti.

Ulteriormente si può prevedere di colmare anche le eventuali cavità 202 prodotte dalle protuberanze 210 con materiali di rifinitura che consentano d’avere un buon riempimento cosi da ottenere un’ottima finitura superficiale.

Infatti la faccia interna del pannello strutturale 2, corrispondente alla terza lastra 22, definisce sostanzialmente la parete interna della carena dello scafo 30 e risulta conveniente avere una detenninata qualità superficiale.

In generale, le cavità 202, se presenti su ambe le facce (interne e/o esterne), possono essere colmate con detti materiali di rifinitura.

Analogamente al processo produttivo della variante del pannello strutturale 1 di Fig. 1 secondo la presente invenzione, la produzione del pannello strutturale 2 può prevedere le seguenti fasi:

a) il taglio al laser della prima lastra 20, seconda lastra 21 e terza lastra 22; b) la punzonatura di almeno due di dette prima, seconda e terza lastra per la realizzazione delle protuberanze 210;

c) il fissaggio della seconda lastra 21 alla detta terza lastra 22 sfruttando le zone di contatto fomite dalle protuberanze 210;

d) il fissaggio della prima lastra 20 alla detta seconda lastra 21 sfruttando le zone di contatto fomite dalle protuberanze 210;

e) il riempimento delle intercapedini 200, 201 e delle cavità 202 con resine strutturali o simili, fino a rigurgito;

f) il riempimento delle cavità 202 con resine strutturali o simili, o in generale con materiali di rifinitura.

Da qui in poi, per esigenze di sintesi, verrà descritto convenientemente il pannello strutturale 2, ma quanto illustrato ed esposto risulta valido e applicabile anche al pannello strutturale 1.

Infatti le due forme esecutive appena presentate differiscono solo per i mezzi d’accoppiamento e inigidimento che impiegano, essendo rappresentati per il pannello strutturale 1 da mezzi d’accoppiamento e irrigidimento 102 fissati alle lastre 10, 11 e 12 e per il pannello strutturale 2 da protuberanze 210 realizzate sulla superficie di almeno due di dette lastre 20, 21 e/o 22 (o di almeno una di dette lastre 20, 21, 22 per la variante di Fig. 4).

Per quanto concerne le altre caratteristiche e i vantaggi che ne derivano, detti pannelli strutturali 1 e 2 risultano sostanzialmente equivalenti, e nel prosieguo della trattazione verranno comunque illustrate ed evidenziate eventuali differenze e divergenze.

Preferibilmente le lastre 20, 21 e 22 di detto pannello strutturale 2 sono dello stesso materiale e spessore, risultando quindi intercambiabili tra loro.

In base all’impiego del pannello strutturale 2 e alla sua funzione, le intercapedini 200 e 201 possono essere riempite con materiali diversi (resine, schiume, isolanti), e un’intercapedine può vantaggiosamente essere riempita con un materiale diverso rispetto alFaltra intercapedine.

Ad esempio si pensi d’impiegare il pannello strutturale secondo la presente invenzione per la realizzazione di uno scafo di una nave.

In una nave s’individuano due zone distinte rispettivamente chiamate: - opera viva o chiglia, è la parte immersa dello scafo che si trova al di sotto della linea di galleggiamento ed interagisce quindi con l’acqua;

- opera morta, è la parte di scafo della nave situata al di sopra della linea di galleggiamento, e dalla sua estensione, più o meno ampia, dipende la riserva di galleggiabilità (rappresenta il volume della parte stagna della nave fuori dalla linea dell'acqua), fondamentale per la sicurezza della nave. Da qui s’intuisce come le proprietà meccaniche e fisiche richieste al pannello strutturale 2 varino in relazione al fatto d’esser impiegato per la realizzazione dell’opera viva o dell’opera morta della nave.

Infatti se il pannello 2 viene impiegato per la realizzazione dell’opera viva, esso deve presentare buona resistenza alle sollecitazioni meccaniche e verrà riempito con materiale che conferisce robustezza e solidità strutturale; se il pannello 2 viene impiegato per la realizzazione dell’opera morta, esso deve mostrare un buon isolamento termico e acustico per garantire benessere e comfort all’intemo della nave e quindi il materiale di riempimento deve presentare idonee proprietà isolanti.

Ulteriormente i materiali di riempimento dei pannelli strutturali 2 adoperati sia per l’opera morta sia per l’opera viva possono favorire la riserva di galleggiabilità, aumentando la sicurezza della nave.

Infatti la riserva di galleggiabilità è strettamente legata alla riserva di spinta, essendo questa la spinta idrostatica dell’acqua prodotta sotto il piano di galleggiamento e calcolata come la differenza ha la spinta massima ottenibile (a pieno carico) e quella corrispondente al piano di galleggiamento attuale (relativa al dislocamento attuale della nave).

Di conseguenza se la riserva di galleggiabilità viene a mancare, la riserva di spinta non è più sufficiente a mantenere a galla la nave, compromettendone la stabilità e la sicurezza.

Il pannello strutturale 2 secondo la presente invenzione prevede d’impiegare detta prima intercapedine 200, cioè quella rivolta verso l’estemo della chiglia (quindi a contatto con l’acqua), per il passaggio di un fluido tennovettore, cosi da rendere detto pannello strutturale 2 uno scambiatore di calore.

Il fluido termovettore scambia energia termica con la prima lastra 20, la quale scambierà detta energia termica con l’acqua in cui si naviga.

Si pensi, a titolo esemplificativo e non limitativo, ad una nave avente lo scafo realizzato almeno in parte con il pannello strutturale 2 secondo la presente invenzione (si vedano le Figg. 6, 7, 8).

Detto pannello strutturale 2 può essere utilizzato per smaltire e dissipare l’energia termica derivante da fluidi termovettori interni alla nave, come ad esempio il fluido refrigerante dell’impianto di raffreddamento dei motori a combustione interna preposti alla movimentazione della nave, o degli organi ausiliari, o delle celle frigorifere, o degli impianti di climatizzazione, o simili.

Infatti la prima lastra 20 dei pannelli strutturali 2 che realizzano l’opera viva risulta in contatto con l’acqua in cui si naviga, sia essa di mare o dolce (fiume, laghi), avente una temperatura inferiore a quella del fluido refrigerante.

La temperatura del fluido refrigerante dei motori, in ingresso ai pannelli strutturali 2, è sostanzialmente compresa tra 80 ÷ 90°C, mentre quella dell’acqua in cui si naviga non supera i 36°C, anche nei mari e nei bacini di acqua dolce più caldi.

S’intuisce come il gradiente termico tra le due sorgenti sia notevole anche in acque particolarmente calde, come ad esempio il mai' Persico (uno dei mari più caldi della terra) che raggiunge temperature prossime ai 35,5°C; ulteriormente se si considerano oceani e mari più freddi le temperature dell’acqua scendono anche a 10°C, aumentando ulteriormente detto gradiente termico.

Il pannello strutturale 2 secondo la presente invenzione prevede di far circolare il fluido refrigerante all’ interno della prima intercapedine 200, e le protuberanze 210 fungono da turbolatori, dove per turbolatori s’intendono degli elementi che trasformano il flusso di un fluido da “laminare” a “turbolento”, migli orando la velocità di trasferimento del calore tra due sorgenti termiche.

Nel caso del pannello strutturale 1, sono i mezzi d’accoppiamento e irrigidimento 102, eventualmente ed opportunamente interrotti a tratti o con delle irregolarità opportunamente aggiunte, a fungere da turbolatori; inoltre detti mezzi d’accoppiamento e irrigidimento 102 fungono da mezzi di guida per il fluido tennovettore che attraversa il pannello strutturale 1.

In particolare osservando la Fig. 2 si evince come detti mezzi d' accoppiamento e irrigidimento 102 presentano una lunghezza minore rispetto a quella della lastra 11 estendendosi in alternanza da un bordo perimetrale della detta lastra 11 verso il bordo perimetrale opposto, senza raggiungerlo.

Esemplificando si indichi con L la lunghezza della lastra 11 e con Li la lunghezza del detto mezzo d’accoppiamento e irrigidimento 102, si avrà:

- AL= L - Li

dove AL è la sezione utile di passaggio per il fluido termovettore che attraversa il pannello strutturale 1.

Preferibilmente AL è compreso tra il 10% e il 50% di L.

In questa variante costruttiva, ovvero quando il pannello strutturale 1 o 2 funge da scambiatore di calore, la rispettiva prima intercapedine 100 o 200 risulta sostanzialmente vuota (cioè non è riempita con schiume, resine, isolanti o simili) cosi da poter essere attraversata dal detto fluido tennovettore.

La figura 6 mostra schematicamente uno scambiatore di calore realizzato con i pannelli strutturali 1 secondo la presente invenzione.

In figura è visibile la nave 3 comprendente uno scafo 30.

Detto scafo 30 è realizzato almeno in parte con il pannello strutturale 1 secondo la presente invenzione, senza che ciò costituisca limitazione.

L’impianto di raffreddamento comprende almeno un ingresso 31 del fluido termovettore, almeno un’uscita 32 del fluido termovettore, almeno un collettore d’ingresso 310 ed almeno un collettore d’uscita 320.

Detto fluido termovettore comprende un generico fluido di raffreddamento o riscaldamento che sfrutta il gradiente tennico esistente con l’acqua (di mare o dolce) per scambiarvi energia termica; ad esempio l’acqua può essere impiegata come dissipatore di energia termica quando il fluido termovettore presenta una temperatura maggiore, come nel caso del fluido refrigerante dei motori, di organi ausiliari, di celle frigorifere, di impianti di climatizzazione, o simili.

Detto collettore d’ingresso 310 mette in comunicazione l’ingresso 31 del fluido termovettore con le intercapedini 100 di una pluralità di pannelli strutturali 1, impiegati per dissipare il calore del detto fluido tennovettore.

Detto collettore d’uscita 320 mette in comunicazione le medesime intercapedini 100 con detta uscita 32 del fluido tennovettore.

Il fluido tennovettore giunge, ad esempio, dai motori ed entra nel collettore d’ingresso 310 attraverso l’ingresso 31, per fluire attraverso rintercapedine 100 e riscaldare la prima lastra 10.

La prima lastra 10 (non rappresentata) è in contatto con l’acqua (di mare o dolce), e con essa scambia calore, in modo da dissipare l’energia termica ricevuta e assorbita dal fluido termovettore.

Percorsa l’intercapedine 100 del pannello strutturale 1, il fluido tennovettore viene raccolto nel collettore d’uscita 320 e guidato verso l’uscita 32 per far ritorno, ad esempio, ai motori, nel caso in cui detto fluido termovettore provenga da essi.

Il numero di pannelli strutturali 1 da impiegare per dissipare in modo efficace l’energia termica fornita dal fluido termovettore dipende dalla potenza termica da dissipare, dalla temperatura dell’acqua, dai coefficienti di scambio termico tra la lastra 10 e il fluido tennovettore e tra la lastra 10 e l’acqua.

Quanto appena illustrato è estendibile e valido anche per i pannelli strutturali 2, essendo la prima lastra 20 a contatto con l’acqua in cui si naviga.

Vantaggiosamente il numero di pannelli impiegati come scambiatori di calore è maggiore rispetto al numero minimo detenmnato in fase di progettazione, cosi da garantire un raffreddamento adeguato al fluido termovettore.

Per rendere ancor più evidenti i vantaggi dell’invenzione è utile il seguente esempio numerico che si riferisce ad un pannello strutturale realizzato secondo Γ invenzione.

Si ipotizzi che detta prima lastra sia realizzata in acciaio e abbia uno spessore s = 3 rara, una lunghezza ed un’altezza pari a 1 m e un coefficiente di conducibilità tennica k = 17 W / m*°C.

Si assumono le seguenti condizioni al contorno:

- temperatura dell’acqua in cui si naviga Tacqua= 30 °C;

- temperatura del fluido termovettore all’ingresso dell’intercapedine T, = 90 °C;

- temperatura del fluido termovettore all’uscita deH’intercapedine Tu= 80 °C;

- temperatura media Tm= (T; Tu) = ( 90 80 ) / 2 = 85 °C.

Applicando legge di Fourier per la trasmissione del calore per conduzione q = [ k*À*(Tc-Tf) ]/L

dove

q è la potenza termica espressa in W (Watt);

k è la conducibilità termica, essendo k = 17 W / m*°C;

A è la superficie della lastra espressa in m<2>;

Tcè la temperatura del lato caldo, essendo Tc= Tm= 85 °C;

Tfè la temperatura del lato freddo, essendo Tf= Tacilua= 30 °C;

L è lo spessore della lastra, essendo L = s = 3 mm;

si trova che q = [ 17*1 *(85- 30 ) ]/0,003= 312 kW, ovvero 1 m<2>di lastra è in grado di smaltire una potenza termica pari a 312 kW.

Una nave di lunghezza pari a 20 m, generalmente installa due motori endotermici a combustione interna da circa 1500 kW ciascuno, per una potenza totale pari a 3000 kW.

Considerando un rendimento meccanico pari al 30%, viene disperso termicamente circa il 70% della potenza installata, di cui circa il 32% con i gas di scarico e il restando 38% attraverso rimpianto di raffreddamento dei detti motori.

La potenza termica che deve essere dispersa attraverso il pannello secondo la presente invenzione è pari a Ptenmca<=>3000*0,38=1140 kW.

La superficie dei pannelli impiegati come scambiatori di calore è pali a S=1140/312= 3,65 m<2>, ovvero una superfici agevolmente attrezzatale con un ninnerò di quattro pannelli facilmente posizionatili lungo l’opera viva.

Ulterionnente il pannello strutturale 1, 2 secondo la presente invenzione può essere applicato a navi in fase di costruzione o già esistenti.

Infatti considerando il pannello strutturale 1 raffigurato in Fig. 2, risulta intuitivo come fissando la seconda lastra 11 al detto scafo 30, attraverso opportuni mezzi di fissaggio, e collegando l’intercapedine 100 con i collettori del fluido termo vettore, detto pannello strutturale 1 funga da scambiatore di calore.

Lo stesso concetto è estendibile al pannello strutturale 2 (si consideri la Fig. 4), impiegando la prima lastra 20 e la seconda lastra 21, essendo detta seconda lastra 21 fissata allo scafo.

La figura 7 mostra una sezione dello scafo realizzato con i pannelli strutturali 2, in accordo con la variante di Fig. 3.

Il processo produttivo di uno scafo 30, attraverso l’impiego del pannello strutturale 2 secondo la presente invenzione, può prevedere:

g) la progettazione dello scafo 30 e dei suoi componenti e il successivo assemblaggio della chiglia e dei madieri;

h) il taglio al laser delle prime lastre 20, seconde lastre 21 e terze lastre 22; i) la punzonatura di almeno due di dette prima, seconda e terza lastra 20, 21, 22 per la realizzazione delle protuberanze 210 ;

j) il fissaggio delle terze lastre interne 22 ai madieri e alla chiglia della nave 3, preferibilmente attraverso delle saldature o rivettature;

k) il fissaggio delle seconde lastre 21 alle dette terze lastre 22 sfruttando le zone di contatto fomite dalle protuberanze 210;

l) il fissaggio delle prime lastre 20 alle dette seconde lastre 21 sfruttando le zone di contatto fomite dalle protuberanze 210;

m) il riempimento delle intercapedini 200 e 201 con resine strutturali o simili, fino a rigurgito, di tutti i pannelli strutturali 2 realizzanti l’opera morta e l’opera viva della nave 3.

Il processo produttivo secondo la presente invenzione permette di produrre pannelli strutturali 2, sia piani sia curvi, adattabili e montabili nelle forme adatte alle chiglie nuove od esistenti.

Nel caso della realizzazione di navi militari o simili, a completata fase di costruzione dello scafo, può essere applicato uno sfiato di resina epossidica a spruzzo sulla faccia interna e successivamente un foglio o più di tessuto o materiale antiproiettile di un materiale caratterizzato da una forte resistenza meccanica alla trazione.

Vantaggiosamente è possibile sfruttare le protuberanze 210 anche per l’applicazione del foglio antiproiettile, in particolare dette protuberanze 210 consentono di fissare e mantenere cedevole detto foglio antiproiettile in modo da preservarne le capacità d’assorbimento dei proiettili (è noto che tali fogli antiproiettili, o almeno il kevlar, hanno un’elevata resistenza alla trazione, ma se tali fogli vengono mantenuti tesi e rigidi il materiale lavora a taglio opponendo una bassa resistenza alla penetrazione, mentre se vengono mantenuti flessibili e leggennente laschi, i fogli a contatto col proiettile vengono tesi e sono in grado di trattenere il proiettile stesso).

La figura 8 mostra una vista dello scafo realizzato con i pannelli strutturali rappresentati in Fig. 1.

Lo scafo 30 è realizzato attraverso una pluralità di pannelli strutturali 1 che compongono sostanzialmente sia l’opera viva sia l’opera morta della nave 3. Similmente al processo costruttivo sopra descritto per la realizzazione di uno scafo con i pannelli strutturali 2 (si veda la Fig. 7), lo scafo 30 può essere realizzato impiegando il pannello strutturale 1 secondo le seguenti fasi:

a) la progettazione dello scafo 30 e la realizzazione e l’assemblaggio della chiglia e dei madieri;

b) il taglio al laser delle prime lastre 10, seconde lastre 11 e terze lastre 12; c) il fissaggio delle terze lastre 12 ai madieri e alla chiglia della nave 3, preferibilmente attraverso delle saldature o rivettature;

d) il montaggio e il fissaggio della seconda pluralità di elementi d’accoppiamento e d’irrigidimento 102 sulla terza lastra 12, preferibilmente mediante rivettature strutturali o saldature;

e) il fissaggio delle seconde lastre 11 alla detta seconda pluralità di elementi d’accoppiamento e irrigidimento 102, preferibilmente attraverso delle saldature o rivettature;

f) il montaggio e il fissaggio della prima pluralità di elementi d’accoppiamento e d’irrigidimento 102 sulle seconde lastre 11, preferibilmente mediante rivettature strutturali o saldature;

g) il fissaggio delle prime lastre 10 alla detta seconda pluralità di elementi d’accoppiamento e irrigidimento 102, preferibilmente attraverso delle saldature o rivettature;

h) il riempimento delle intercapedini 100 e 101 con resine strutturali, fino a rigurgito, di tutti i panelli strutturali 1 realizzanti l’opera morta e l’opera viva della nave 3.

Anche in questa variante, nel caso dell’utilizzo su imbarcazioni militari o simili, a completata fase di costruzione dello scafo, può essere applicato uno strato di resina epossidica a spruzzo sulla faccia interna e successivamente applicato un foglio o più di tessuto o materiale antiproiettile.

In sintesi il pannello strutturale 1, 2 secondo la presente invenzione comprende una prima lastra e una seconda lastra, almeno una prima pluralità di mezzi d’accoppiamento e irrigidimento, essendo dette lastre opportunamente accoppiate tra loro attraverso detti mezzi d’accoppiamento e irrigidimento in modo da risultare distanziate tra loro cosi da definire almeno una prima intercapedine.

II pannello cosi realizzato può essere impiegato come scambiatore di calore, dove detta prima intercapedine è attraversata da un fluido termovettore che scambia calore almeno con detta prima lastra, essendo detta prima lastra lambita dalla sorgente termica con cui si scambia energia termica (dove per sorgente tennica s’intende l’ambiente circostante al pannello, come ad esempio il mare).

Preferibilmente detta prima intercapedine è comunicante con un collettore d’ingresso e un collettore d’uscita del fluido termovettore, dove detto fluido termovettore comprende vantaggiosamente il fluido refrigerante dei motori, o di organi ausiliari, o di celle frigorifere, o di impianti di climatizzazione, o simili, della detta nave.

Ulterionnente detto pannello comprende una terza lastra accoppiata con detta seconda lastra attraverso una seconda pluralità di detti mezzi d’accoppiamento e irrigidimento, in modo da risultare distanziate tra loro cosi da definire almeno una seconda intercapedine essendo detta seconda intercapedine riempibile con resine sintetiche, schiume, o simili.

In questo caso il pannello acquisisce proprietà strutturali e può essere impiegato per la realizzazione di strutture portanti come telai, pareti, scafi per navi, o simili.

Inoltre detti mezzi d’accoppiamento e irrigidimento possono essere fissati alle dette lastre o realizzati sulle superfici di dette lastre, ad esempio per deformazione plastica.

Nel caso detti mezzi d’accoppiamento e irrigidimento possono comprendere profilati, lamiere grecate, bugne, nervature o piegature.

Preferibilmente le lastre di detto pannello strutturale sono dello stesso materiale e spessore, risultando quindi intercambiabili ria loro.

Il pannello strutturale secondo la presente invenzione presenta:

- proprietà strutturali che ne permettono l’impiego come elemento strutturale per la realizzazione di scafi, pareti, solai, o simili;

- la capacità di operare come scambiatore di calore;

e dette caratteristiche possono vantaggiosamente essere concentrate in un unico pannello strutturale secondo la presente invenzione.

In particolare detto pannello strutturale funge da scambiatore di calore e presenta proprietà strutturali tali da consentirne l’uso per la realizzazione di scafi, pareti, solai, o simili.

In base alle esigenze dette prima e seconda intercapedine possono essere riempite con resine, isolanti, schiume o simili essendo detta prima intercapedine riempibile se non attraversata dal fluido termovettore.

In particolare detta prima intercapedine può essere riempita con resine, isolanti, schiume o simili quando detto pannello strutturale ha solo funzioni strutturali, mentre qualora detto pannello strutturale sia impiegato come scambiatore di calore detta intercapedine risulta sostanzialmente vuota, cosi da poter essere attraversata dal fluido tennovettore.

Nel caso che detto pannello venga impiegato per la realizzazione dello scafo di una nave, ulteriore vantaggio del detto pannello è quello di ridurre la resistenza all’ avanzamento grazie allo scambio termico tra la prima lastra e l’acqua in cui si naviga.

La nave, procedendo sul mare, genera una perturbazione nell’acqua che si oppone al moto di avanzamento della nave stessa, generando una forza detta resistenza all’avanzamento.

E noto che la resistenza all’avanzamento di una nave in un fluido dipende da diversi fattori tra cui le proprietà fisiche del fluido in cui si naviga, come densità, peso specifico, viscosità, comprimibilità e tensione superficiale.

La viscosità risulta la caratteristica fisica più rilevante e varia in funzione della temperatura del detto fluido, in particolare decresce all’aumentare della temperatura; si consideri a titolo esemplificativo l’acqua:

- a 0°C il valore della viscosità è circa 1,79 mPa-s;

- a 20°C il valore della viscosità è circa 1 mPa-s;

- a 100°C il valore della viscosità è circa 0,28 mPa-s.

II pannello secondo la presente invenzione scambia energia termica con l’acqua che lambisce la prima lastra, essendo detta lastra attraversata da un fluido tennovettore con temperature prossime agli 80°C, come nel caso del liquido refrigerante dei motori.

Risulta intuitivo come detta cessione di calore riscalda lo strato d’acqua a contatto con lo scafo, riducendone la viscosità e di conseguenza la resistenza all’ avanzamento.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI Pannello strutturale (1; 2), in particolare atto ad essere applicato allo scafo (30) di una nave (3) in fase di costruzione o già esistente, comprendente una prima lastra (10; 20), una seconda lastra (11; 21), almeno una prima pluralità di mezzi d’accoppiamento e irrigidimento (102; 210), essendo dette lastre (10; 20; 11; 21) opportunamente accoppiate tra loro tramite detti mezzi d’accoppiamento e irrigidimento (102; 210), in modo da risultare distanziate ria loro cosi da definire almeno una prima intercapedine (100; 200), caratterizzato dal fatto che: detta prima intercapedine (100; 200) è atta ad essere attraversata da un fluido termovettore che scambia calore con almeno detta prima lastra (10; 20); detto pannello strutturale (1; 2) potendo cosi fungere da scambiatore di calore con l’acqua in cui naviga detto scafo (30) di detta nave (3). Pannello strutturale (1;2) secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi d’accoppiamento e irrigidimento (102; 210) fungono da mezzi turbolatori e da mezzi di guida per il fluido tennovettore che attraversa detta prima intercapedine (100; 200). Pannello strutturale (1;2) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente ulteriormente una terza lastra (12; 22) accoppiata con detta seconda lastra (11; 21) attraverso una seconda pluralità di detti mezzi d’accoppiamento e irrigidimento (102; 210), in modo da risultare distanziate ria loro cosi da definire almeno una seconda intercapedine (101, 201), essendo detta seconda intercapedine (101, 201) riempibile con resine sintetiche, schiume, o simili. Riv. 4 Pannello strutturale (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 1 a 3, in cui detti mezzi d’accoppiamento e irrigidimento (102) comprendono dei profilati o simili. Riv. 5 Pannello strutturale (1) secondo la ri vendica zi one 4, in cui detti mezzi d‘ accoppiamento e irrigidimento (102) presentano una lunghezza minore rispetto a quella delle dette lastre (10, 11, 12). Riv. 6 Pannello strutturale (2) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 1 a 3, in cui detti mezzi d’accoppiamento e irrigidimento (102) comprendono delle protuberanze (210) ottenute per defonnazione plastica sulla superficie di almeno una di dette prime, seconde e terze lastre (20; 21 ; 22). Riv. 7 Pannello strutturale (1; 2) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta prima intercapedine (100; 200) è comunicante con un collettore d’ingresso (310) e un collettore d’uscita (320) del fluido termovettore. Riv. 8 Pannello strutturale (1; 2) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto fluido termovettore è il fluido refrigerante dei motori, o di organi ausiliari, o di celle frigorifere, o di impianti di climatizzazione, o simili, della detta nave (3). Riv. 9 Pannello strutturale (1; 2) secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 3 a 8, in cui detto pannello strutturale (1; 2) presenta caratteristiche strutturali autoportanti. Riv. 10 Pannello strutturale (1; 2) secondo la rivendicazione 9, in cui detto pannello strutturale (1;2) è impiegabile per la realizzazione di scafi (30) di navi (3). Riv. 11 Pannello strutturale (1,2) secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui dette intercapedini (100, 101, 200, 201) sono riempibili con resine strutturali, schiume, isolanti o simili, fino a rigurgito, essendo detta prima intercapedine (100, 200) riempibile se non viene attraversata dal fluido termovettore. Riv. 12 Pannello strutturale (1,2) secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente ulteriormente almeno un foglio di materiale antiproiettile applicato su almeno una faccia del detto pannello (1 , 2).