Luca Roccati
Analisi strutturale di un'alberatura velica. Progettazione ed ottimizzazione di un caso studio.
Rel. Vittorio Nascè, R.A. Shenoi. Politecnico di Torino, Corso di laurea in Architettura, 2005
Abstract: |
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Relators: | Vittorio Nascè, R.A. Shenoi |
Publication type: | Printed |
Uncontrolled Keywords: | imbarcazione - vela - alberatura |
Subjects: | T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TF Tensostrutture |
Corso di laurea: | Corso di laurea in Architettura |
Classe di laurea: | UNSPECIFIED |
Aziende collaboratrici: | University of Southampton - School of Engineering Sciences - Ship Science |
URI: | http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/5598 |
Chapters: | INDICE INTRODUZIONE Capitolo I - IL RIG DESIGN I. I INTRODUZIONE 1.2 METODOLOGIE DI CALCOLO TRADIZIONALI l .2.I Metodo Skene 1.2.2 La formula della secante ] .2.3 Dimensionamento delle sezioni 1.3 METODI PROGETTUALI ALTERNATIVI 1.3.1 Distribuzione delle pressioni sulle superfici veliche 1.3.2 Determinazione dei carichi aerodinamici attraverso analisi Fluidodinamica 1.4 OTTIMIZZAZIONE DEGLI ALBERI IN FUNZIONE DELLA MASSA Capitolo 2 - INNOVAZIONE DEI RIG 2.1 PROSPETTIVE FUTURE E ALTERNATIVE 2.2 LA CONFIGURAZIONE "MILLENIUM RIG" 2.3 SUPERYACHT A VELA 2.4 SCHEMA PERORI Capitolo 3 -- ALBERATURE IN CARBONIO 3.1 I VANTAGGI 3.2 CONFRONTO FRA ALBERI IN ALLUMINIO E IN MATERIALI COMPOSITI 3.3 IL MERCATO 3.3.1 L' "Easy Sailing" 3.3.2 Il'One Design" Capitolo 4 - ANALISI STRUTTURALE 4. I GEOMETRIE e MATERIALI 4.1.1 La forma e il momento d'inerzia 4.1.2 L'inerzia delle masse 4.2 II SARTIAME 4.2.1 Angolatura delle sartie 4.2.2 Le crocette 4.2.3 Più ordini di crocette 4.2.4 Armamento frazionato 4.2.5 Armo acquartierato 4.2.G La losanga 4.2.7 II diamante o jumper 4.3 IL CONTROLLO LONGITUDINALE 4.3.1 Il piede d'albero 4.3.2 La mastra 4.3.3 Il boma 4.3.4 II tangone 4.3.5 Le crocette 4.3.G Volanti alte e basse 4.3.7 II paterazzo 4.4 II CONTROLLO LATERALE 4.4.1 Armamento flessibile 4.5 LA PRE-FLESSIONE DELL'ALBERO 4.5.1 Metodo dell'asta metrica per il tensionamento del sartiame laterale 4.5.2 Aumento di rigidezza dell'alberatura per effetto del pre-carico del sartiame 4.5.3 Gli effetti dinamici 4.5.4 Linee guida per il controllo della flessione longitudinale dell'albero 4.G MESSA A PUNTO DELL'ARMAMENTO 4.G. I Regolazione della curvatura 4.G.2 Messa a punto in banchina 4.6.3 La posizione del piede d'albero per il rake 4.G.4 Messa a punto in navigazione 4.7 LA SICUREZZA 4.6 DEFORMAZIONI GLOBALI DEL SISTEMA BARCA - ALBERATURA 4.9 ANALISI DELLE FORZE AERODINAMICHE AGENTI SULLE VELE 4.9.1 I tre assi principali di una vela 4.9.2 Le variabili dipendenti 4.9.3 Arco, corda e freccia 4.10 IL FENOMENO di INSTABILITA' a COMPRESSIONE 4.10.1 L'instabilità o bucking globale 4.10.2 Instabilità o bucklig locate 4.10.3 Influenza della rigidezza dell'albero sulle sollecitazione del sistema strutturale 4.1 I LE STRUTTURE DI FUNI 4.1 1.1 L'elemento fune 4.1 1.2 Sensitività delle strutture di funi alle azioni 4. 1.1.3 La deformabilità e la non linearità geometrica 4.1 2 CONSIDERAZIONI STRUTTURALI SU UN ALBERO CILINDRICO IN COMPOSITO 4.12.1 Definizione del problema 4.1 2.2 II fenomeno di instabilità a compressione di Eulero 4.1 2.3 II buckling locale Capitolo 5 - SOFTWARES PER IL RIG DESIGN 5.1 MODELLAZIONE DELLO SCAFO: Mixsurf 5.1.1 Caratteristiche generali 5.1.2 L'analogia delle splines 5.2 CALCOLO DELL'IDROSTABILITA*: Line Processing Program (L.P.P.) 5.3 ANALISI DELLE PRESTAZIONI: Velocity Prediction Program (V.P.P.) 5.3.1 Caratteristiche generali 5.3.2 Equazioni di equilibrio e procedure iterative 5.3.3 Modulo di Aerodinamica 5.3.4 Modulo di Idrodinamica 5.3.5 Parametri di input 5.3.6 Simulazione di regate di flotta e comitato di regata 5.3.7 Modello delle forze idrodinamiche 5.3.8 Modello delle forze aerodinamiche 5.3.9 Risultati 5.4 MODELLAZIONE DI SUPERFICI TRIDIMENSIONALI: Rhinocheros 5.4.1 Caratteristiche generali 5.4.2 Le Nurbs Capitolo 6 - LINEE GUIDA ALLA PROGETTAZIONE DEI RIG G. 1. 1 METODI DI PROGETTAZIONE GENERALI 6. 1.2 METODO TRATTO DAL NORDIC BOAT STANDARD (N.B.S.) 6.1.3 Definizioni e scopi 6.1 4 Tensioni nel sartiame 6.1.5 Forze nel piano longitudinale G. I .& Rigidezza trasversale dell'albero 6. 1.7 Rigidezza longitudinale dell'albero 6. 1.8 Considerazioni sulla testa d'albero in un armo frazionato 6. 1.9 Boma 6. 1. 10 Crocette 6. 1.11 Fori nell'albero 6.2 METODO TRATTO DAL GERMANISCHER LLOYD (G.L) 6.3 SCOPO 6.4 PRINCIPI PROGETTUALI e COSTRUTTIVI 6.5 DIMENSIONAMENTO dei CARICHI 6.5. 1 Pre-tensionamento del rig G.5.2 Forze trasversali delle vele 6.5.3 Distribuzione delle forze trasversali della randa 6.5.4 Distribuzione delle forze trasversali del genoa C.5.5 Distribuzione delle forze trasversali dello spinnaker 6.5.6 Peso proprio 6.6 DETERMINAZIONE dei CARICHI di ESERCIZIO del RIGGING G.G. I Manovre correnti e.6.2 Tangone 6.6.3 Standing Rigging G.7 ANALISI GLOBALE 6.7.1 Standing rigging 6.7.2 Analisi di stabilità 6.7.3 Stabilità e rigidezza globali 6.7.4 Stabilità e rigidezza locali 6.7.5 Rigidezza a taglio degli alberi in CRP 6.8 DIMENSIONAMENTO DELLE CROCETTE 6.9 DIMENSIONAMENTO DEL BOMA 6.9.1 II piede d'albero 6.9.2 Pannello d'albero fra il piede d'albero e l'attacco del tangone 6.10 ANALISI LOCALE 6.10.1 Analisi locale di elementi realizzati con laminazioni multi-assiali di carbonio C. I I MATERIALI 6. 11. 1 Compositi plastici rinforzati (CRP) in generale 6. 11.2 Valori di progetto 6. 12 REQUISITI per le SARTIAME LATERALE 6. 13 REQUISITI per il SARTIAME LONGITUDINALE 6.13.1 Dimensionamento dello strallo 6. 13.2 Requisiti di rigidezza 6. 14 NOTE RIGUARDANTI LA COSTRUZIONE DEL RIG 6. 15 CALCOLO delle LANDE 6. 16 MESSA a PUNTO del MODELLO ad ELEMENTI FINITI e PRE-REQUI5m 6.16.1 Condizioni di carico e determinazione dei carichi Capitolo 7 - PROGETTAZIONE DEI RIG PER IL 44" 7.1 DESCRIZIONE del CASO STUDIO 7.2 DETERMINAZIONE dei CARICHI 7.2.1 L'equilibrio dei momenti 7.3 CALCOLO delle FORZE VELICHE tramite il V.P.P. 7.3.1 Dati di input del vpp 7.3.2 Caratteristiche di base 7.3.3 Funzioni di sbandamento 7.3.4 Appendici 7.3.5 Alberatura e piano velico 7.3.G Windage 7.3.7 Configurazione delle condizioni di calcolo 7.4 DATI di OUTPUT del VPF 7.4.1 Condizioni di navigazione 7.4.2 Forze idrodinamiche 7.4.3 Forze aerodinamiche 7.4.4 Equilibrio dei momenti trasversali 7.4.5 Equilibrio delle forze longitudinali 7.5 CALCOLO delle FORZE VELICHE in AERODINAMICA 7.5.1 Effetto di accoppiamento fra genoa e randa 7.5.2 Definizione dei coefficienti di portanza e resistenza aerodinamica 7.G I CARICHI AERODINAMICI 7.G.I Definizione dei Parametri del Vento 7.6.2 Determinazione dei Carichi Aerodinamici 7.G.3 Calcolo della Distribuzione della Pressione 7.7 DESIGN DELL'ALBERO 7.6 PROCEDIMENTO PROGETTUALE 7.S. I 5celta dei materiali 7.9 CONFIGURAZIONE DELL'ALBERATURA 7.9.1 Armo in testa d'albero oppure frazionato 7.9.2 Posizione del piede d'albero 7.10 ORDINI DI CROCETTE 7.11 PROGETTAZIONE DELLE CROCETTE 7.12 SARTIAME E STRALLATURA Capitolo 8 - EFFICIENZA STRUTTURALE DEI VARI PROGETTI 8.1 INTRODUZIONE Capitolo 9 - OTTIMIZZAZIONE TECNOLOGICA PEL PROGETTO 9.1 EFFETTI DELL'OTTIMIZZAZIONE DELL'ALBERATURA SULLE PRESTAZIONI 9.1.1 Componenti del peso Capitolo 10 - CRITERI PER UN'ANALISI AD ELEMENTI FINITI (F.E.A.) 10. 1 LE RAGIONI PER L'ANALISI AD ELEMENTI FINITI 10.2 SIMULAZIONE NUMERICA 10.3 CREAZIONE DEL MODELLO MATEMATICO 10.4 ANALISI STATICA 10.5 IL METODO ITERATIVO DI NEWON-RAPHSON Capitolo I I - CONCLUSIONI BIBLIOGRAFIA ELENCO SITI INTERNET ELEMENTI PROPEDEUTICI ALLA PROGETTAZIONE DEI RIG PREMESSA Capitolo I 2 - NOZIONI DI IDROSTATICA 12.1 IL CENTRO DI GRAVITA' 12.2 IL CENTRO DI GALLEGGIAMENTO I 2.3 STABILITA' LONGITUDINALE E TRASVERSALE I 2.3.1 II momento raddrizzante per piccoli angoli di sbandamento I 2.3.2 Per ampi angoli di sbandamento l 2.3.3 Curva di stabilità statica Capitolo 13 - NOZIONI DI AERODINAMICA 13.1 I FLUIDI 13.2 LA CONTINUITA' 13.3 LE RESISTENZE 13.3.1 Resistenza viscosa 13.3.2 Resistenza di forma 13.3.3 Resistenza indotta 13.3.4 Resistenze parassite o windage 13.4 NATURA DEL FLUSSO 13.4.1 Lo strato limite 13.4.2 La separazione 13.4.3 L' "effetto Venturi" 13.4.4 La pressione dinamica 13.4.5 II teorema di Bernoulli 13.5 APPLICAZIONE DELLE PRESSIONI SU UNA LAMINA 13.5.1 Urti e attriti 13.5.2 La forza velica 13.5.3 il profilo 13.5.4 La separazione su di un profilo velico 13.5.5 La Polare Velica 13.5.6 Flusso attorno alle vele 13.5.7 Proporzioni dimensionali I3.G INTERFERENZA DELL'ALBERO 13.6.1 Soluzioni per ridurre la turbolenza dell'albero 13.6.2 II windaqe 13.6.3 Un modello per l'aerodinamica dell'albero e del rig 13.7 TIPOLOGIE di VELE 13.7.1 La vela triangolare 13.7.2 La vela ellittica 13.8 IL SISTEMA BIPLANO 13.8.1 La sovrapposizione 13.8.2 Influenza del profilo fiocco sulla randa } 3.8.3 Influenza del profilo randa sul profilo hocco Capitolo 14 - TECNOLOGIA DEI MATERIALI COMPOSITI 14.1 LE RESINE 14.2 LE FIBRE 14.2.1 Le fibre di carbonio 14.2.2 L'orientamento delle fibre 14.3 IL MIXTURE DESIGN 14.4 LE TECNICHE DI PRODUZIONE 14.4.1 li trattamento in autoclave 14.4.2 II filament winding 14.5 LA MECCANICA DEI MATERIALI COMPOSITI 14.5.1 L'equazione costitutiva della lamina 14.6 LE IPOTESI DI ROTTURA 14.6.1 Teoria della massima tensione 14.6.2 Teoria della massima deformazione 14.6.3 La teoria di Tsai-Hill 14.6.4 Le costanti elastiche 14.6.5 I carichi di rottura 14.7 LA MACROMECCANICA DEL LAMINATO 14.7.1 La Classica Teoria della Laminazione 14.8 LA VERIFICA DEL LAMINATO 14.9 IL CEDIMENTO STRUTTURALE DEI COMPOSITI 14.9.1 La delaminazione 14.9.2 II danno Capitolo I 5 - TECNOLOGIA DELLE VELE 15.1.1 Due direzioni di resistenza 15.1.2 Torsione e deformazioni 15.1.3 I tessuti impregnati 15.1.4 I tessuti rivestiti 15.1.5 Gli stratificati ed i compositi 1 5.1 .6 Tecnologia 3DL Cartolo 16 - RIGGING DESIGN 16.1 INTRODUZIONE 16.2 IL SARTIAME o STANDING RIGGING I 6.3 IL SARTIAME 16.3.1 Confronto fra cavi e tondini 16.3.2 Le deformazioni 16.3.3 Terminali per tondino 16.3.4 Terminali per cavo spiroidale 16.3.5 Metodi di connessione del sartiame 16.3.6 TIPOLOGIE DI MANOVRE CORRENTI 16.3.7 II Poliestere 16.3.6 II Kevlar 16.3.9 Lo Spectra 16.3.10 II Vectran 16.3.1 II PBO 16.3.1 2 Cime ad anima mista 16.3.13 Cime a doppia calza, Gleistein Cup 16.3.14 Gli allungamenti ed il Creep 16.3.15 PIANI DI COPERTA 16.3. 16 Da crociera I G.3.17 Da regata 16.3.18 DIMENSIONAMENTO dei BOZZELLI e FATTORI di CARICO 16.3.19 SISTEMI DI DEMOLTIPLICAZIONE E REGOLAZIONE DI MANOVRE 16.3.20 II paterazzo 16.3.21 Scotte del genoa 16.3.22 Carrelli del genoa 16.3.23 La scotta della randa 16.3.24 La formula di Marshall 16.3.25 I WINCH 16.3.26 Winch Plain Top 16.3.27 Winch Self-Tailing 16.3.28 Winch Top Cleat Capitolo I 7 - GLOSSARIO 17.1 COMPOSIZIONE DEL RIGGING LONGITUDINALE 17.2 COMPOSIZIONE DEL RIGGING LATERALE 17.3 COMPOSIZIONE DELLE MANOVRE CORRENTI 17.3. Manovre correnti dello spinnaker |
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