Progetto strutturale ed analisi di impatto con l'acqua di un motoscafo elettrico da competizione in materiale composito ad alta velocità di navigazione = Structural design and impact analysis with the water of a composite electric racing powerboat at high speed of navigation

Le crescenti preoccupazioni sulla situazione climatica mondiale stanno progressivamente spingendo le grandi industrie e i governi verso politiche di Green Economy. Il progetto E-Boat ha come obiettivo lo studio e la realizzazione di una imbarcazione elettrica da competizione in materiale composito. Questa avanguardia tecnologica aprirà la strada ai futuri mezzi di trasporto completamente elettrici. Il progetto, lo sviluppo e la realizzazione di uno scafo strutturalmente efficiente e performante sono l’obiettivo di questa tesi. Lo studio si articola in diverse tappe propedeutiche in modo da affrontare il problema ingegneristico nel migliore modo possibile.
 La ricerca in oggetto si concentra sull’utilizzo ed applicazione delle moderne tecniche computazionali di indagine strutturale. L’adozione di specifici software agli elementi finiti (FEM) ha permesso di simulare e studiare in maniera approfondita l’intero complesso a livello macroscopico ed intralaminare. In particolare, l’utilizzo di software quali LS-DYNA e NASTRAN consente di focalizzarci sul comportamento meccanico dei differenti componenti nei diversi casi in cui è chiamata ad operare l’imbarcazione. L’adozione di queste moderne tecniche di indagine ingegneristica ci guida oggi nel caratterizzare e valutare differenti casi critici riguardanti la Safety & Security del mezzo e del pilota presente a bordo. L’accoppiamento dei singoli modelli computazionali, dai quali il nostro studio si origina, ha portato alla realizzazione di elaborati sistemi utili secondo il grado di precisione ricercato nel prosieguo della tesi.
 Una volta caratterizzati i singoli componenti ed apprezzato il loro comportamento macroscopico si è intrapresa una ricerca utile a definire correttamente l’interazione fluido struttura (FSI) derivante dall’impatto del motoscafo con il mezzo fluido. Si sono così confrontati i due differenti metodi utili per la simulazione di corpi fluidi: SPH & ALE. Una volta definita la metodologia di discretizzazione più verosimile e computazionalmente efficiente, si è andati ad applicarla direttamente per la simulazione macroscopica dell’interazione strutturale del fluido con il corpo in oggetto. Sono stati analizzati diversi casi critici alla velocità limite di navigazione quali: l’affondamento frontale (dives), il ribaltamento frontale (loop) ed il ribaltamento laterale (rollover). Le differenti simulazioni sono risultate indispensabili per caratterizzare tutte le situazioni critiche riscontrabili in imbarcazioni da competizione alla velocità limite di percorrenza. In seguito a questa serie di analisi macroscopiche, si sono definiti una serie di modelli utili per una indagine microscopica. L’utilizzo di formulazioni coesive ci ha permesso di concentrarci sul comportamento intralaminare di differenti sezioni o giunti all’interno delle strutture sandwich, particolarmente critiche nello scafo di provenienza. In conclusione si è certificato e riscontrato come alcune variazioni della progettazione iniziale abbiano portato a conseguenti benefici strutturali, incrementando la sicurezza e permettendo una riduzione della massa complessiva.
 Queste ed altre migliorie previste nell’iter progettuale andranno ad aumentare efficacemente i rapporti di potenza specifica disponibili ed installabili insieme all’integrità strutturale nelle diverse casistiche riportate.