Prodotti performanti per il mercato della nautica

Stampi chiusi: soluzione compatibile con la qualità dell’ambiente.
Il notevole livello di attenzione posto sulla qualità dell’ambiente nell’ottica di un adeguamento ai principi dello Sviluppo Sostenibile, in cui il Gruppo Saint-Gobain è fortemente impegnato, ha portato S.G. Vetrotex a sviluppare prodotti di rinforzo che coniugano alte prestazioni con un basso livello di emissioni di stirolo grazie all’utilizzo degli stampi chiusi.
Le emissioni di stirolo, infatti, sono molto elevate nei processi di fabbricazione manuali come il lay-up e lo spray-up e, oltretutto, la qualità dei manufatti dipende in maniera rilevante all’abilità e dall’esperienza dell’operatore; ciò comporta un difficoltoso controllo del processo.
Il C.S.A. (Centro Sviluppo Applicazioni) della Saint-Gobain Vetrotex Italia negli ultimi anni si è impegnato a studiare e sviluppare i processi a stampo chiuso che nel settore della nautica sono principalmente l’infusione e RTM Light.
L’infusione, soprattutto, viene applicata nel caso di pezzi di grandi dimensioni: scafi o ponti di imbarcazioni o, in altri campi, le lunghe pale per i generatori eolici di corrente. Si tratta di una tecnologia che si basa sull’interposizione tra uno stampo e una pellicola deformabile del materiale di rinforzo, del drenante e del peelply.

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Uno yacht in legno lamellare di Andrea Vallicelli

Le prime imbarcazioni in legno lamellare che abbiamo disegnato negli anni settanta furono costruite dal Cantiere De Cesari e da allora questa collaborazione è continuata tracciando un percorso comune fatto di piccole e grandi imbarcazioni destinate alla regata, alla crociera ed all’addestramento allievi della Marina Militare. De Cesari ha rappresentato per il nostro studio un partner ideale non solo per concretizzare progetti dedicati al più nobile dei materiali, ma anche per sviluppare soluzioni costruttive innovative. Per queste ragioni, la recente occasione di mettere in cantiere un nuovo fast cruiser di 80 piedi/24 m in lamellare è stata accolta con grande entusiasmo.
Si tratta di uno scafo armato a Sloop di 80’ destinato alla crociera, ma dotato di una carena veloce e maneggevole.
Ci ha visti impegnati, dagli studi preliminari fino ai piani definitivi, per circa 8 mesi su un tema stimolante che ci ha permesso di coniugare soluzioni tecnicamente evolutive con elementi stilistici molto classici.

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Nuovo motore elettrico sviluppato dal Politecnico di Torino

Negli ultimi anni si è assistito a un crescente interesse per le macchine elettriche dotate di avvolgimenti concentrati, per i loro notevoli vantaggi costruttivi e funzionali (principalmente una più agevole realizzazione della macchina e lo sviluppo di coppie e f.e.m. elevate a bassa velocità).
I problemi generalmente connessi a un efficace utilizzo delle tecniche costruttive tradizionali concernono la forma d’onda della f.e.m. e il ripple di coppia: l’approccio finora seguito per affrontare questi aspetti riguarda lo studio dell’estensione di denti e poli, rapportata all’estensione dei passi di dente, mentre non risulta sviluppata una teoria generale sulle strutture di avvolgimento.
Il Politecnico di Milano è titolare di un brevetto internazionale relativo a una nuova tipologia di macchina elettrica sincrona, sviluppata dai professori Mario Ubaldini e Antonino Di Gerlando del Dipartimento di Elettrotecnica.
Tale macchina elettrica è caratterizzata dalle seguenti proprietà principali: avvolgimento di armatura dotato solamente di bobine concentrate; salienze di statore e di rotore uniformemente distribuite lungo le superfici al traferro; passo di dente di statore e passo del polo di campo quasi uguali; collegamento controverso tra bobine di denti adiacenti appartenenti allo stesso avvolgimento di fase.

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Tecnologie d’avanguardia per costruire barche ad alte prestazioni

Steve Marten, fondatore della Marten Yachts, è stato all’avanguardia di una radicale innovazione nella costruzione degli yachts per un quarto di secolo.
Coinvolto per anni nella creazione di numerose barche di alta qualità, compreso Kingfisher, Mari Cha III e molte barche da competizione della Nuova Zelanda per la Coppa America, Marten, nel 2000, ha deciso di orientarsi su di un’altra area nel mondo della nautica: una barca da crociera ad alta performance. La serie più recente di barche prodotta dalla Marten Yachts, attualmente in costruzione nella loro sede in Nuova Zelanda, è la MY49, che utilizza l’ultima tecnologia della SP per la produzione di stampi in composito. John Howard, SP Composite Technologist, spiega come abbiano lavorato insieme per sviluppare questo nuovo sistema.
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Progetto e validazione di un albero innovativo in composito

L’utilizzo di materiali compositi avanzati rappresenta lasoluzione ideale per la realizzazione dell’albero di un’imbarcazione a vela, per le elevatissime caratteristiche di resistenza e rigidezza specifica che i compositi forniscono, ma soprattutto per la loro anisotropia in grado di riproporre, migliorandolo, il principale vantaggio dei tradizionali alberi in legno. Come verrà discusso nel seguito, nonostante la complessità apparente dell’armo di un’imbarcazione a vela, il carico prevalente agente sull’albero è rappresentato da una compressione assiale dovuta al tiro di sartie, stralli e drizze; risultano quindi chiari i notevoli vantaggi derivanti dalla possibilità di realizzare una struttura a comportamento anisotropo. Questo tipo di approccio non è praticabile per gli alberi in lega leggera di alluminio, per effetto dell’isotropia della lega stessa; questo porta alla realizzazione di componenti che frequentemente risultano non ottimizzati, con particolare riferimento al loro peso. L’utilizzo dei compositi presenta tuttavia alcuni svantaggi e complicazioni operative.

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Resistenza a fatica di giunti incollati

Il dimensionamento e/o la verifica di resistenza di giunti incollati sottoposti a carichi variabili ciclicamente (affaticanti), sono comunemente eseguiti mediante l’approccio tradizionalmente utilizzato nella progettazione di strutture, cioè in base alla tensione agente nella giunzione. Tale tensione viene quindi posta a confronto con una resistenza a fatica, desunta eventualmente dalla resistenza statica attraverso una serie di coefficienti dipendenti dal sistema adesivo-aderendo e dalle condizioni ambientali.(1)
I risultati delle prove di fatica effettuate in (2) su diversi tipi di giunzioni, elaborati seguendo un approccio basato sulla tensione, hanno mostrato consistenti differenze nell’andamento della resistenza a fatica a seconda della giunzione considerata, mentre i risultati di prove a fatica su giunti a doppia sovrapposizione mostrati in (3) indicano un aumento della resistenza con la lunghezza di sovrapposizione che fa supporre un’incidenza non trascurabile della fase di propagazione sulla durata del giunto. Sia in (2) che in (3) sono state effettuate misurazioni per determinare l’incidenza della fase di innesco rispetto alla propagazione, dalle quali è emersa una dipendenza dal livello di tensione applicato e dalla geometria del sistema adesivo-aderendo.

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Compositi polimerici a fibra corta: microstruttura e proprietà meccaniche

Negli ultimi anni, il crescente interesse per i materiali compositi polimerici a fibra corta è dovuto al fatto che questi materiali strutturali possono essere formati con le semplici tecnologie normalmente impiegate per i materiali polimerici tal quali. La tecnica di formatura più utilizzata è lo stampaggio ad iniezione, dal quale deriva tuttavia un’organizzazione microstrutturale complessa con orientazione delle fibre diversa da punto a punto dello stesso manufatto, risultato dell’istaurarsi di complessi campi di flusso e di raffreddamento. Poiché le proprietà meccaniche sono fortemente connesse con la microstruttura, le proprietà globali di questi materiali strutturati non possono essere descritte senza considerare contenuto, dimensioni, distribuzione della lunghezza e dell’orientazione delle fibre.
Come conseguenza, la previsione delle loro proprietà meccaniche è complessa ma cruciale per l’utilizzo di questi materiali nell’ingegneria.

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Serie sistematiche di prove alla vasca per carene con configurazione a catamarano

In questo articolo vengono presentati i risultati sperimentali di una ricerca relativa allo studio della resistenza al moto di vari tipi di carene aventi configurazione a catamarano, svolta presso il Dipartimento di Ingegneria Navale e Tecnologie Marine dell’Università di Genova.
Lo studio riguarda due differenti geometrie di carena, ciascuna provata per tre diversi dislocamenti e tre diverse configurazioni (queste ultime differenti in termini di distanza tra i due scafi).
La prima geometria di carena presenta le caratteristiche del classico scafo tondo, la seconda ha sezioni a spigolo e superfici a bassa curvatura parzialmente sviluppabili. Entrambe le serie hanno scafi simmetrici, poppa a specchio e sono prive di bulbo prodiero. Specifiche prove hanno inoltre riguardato ogni scafo, preso singolarmente, al fine di investigare gli effetti dovuti all’interferenza ondosa nella configurazione a doppio scafo detta appunto catamarano.

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Un sistema antivegetativo atossico per la protezione dello scafo

Con il costante progredire della scienza, sarebbe molto conveniente se i nuovi sviluppi tecnologici nel campo dei sistemi antivegetativi per il settore nautico fossero in grado di offrire una soluzione duratura ed economica per sostituire le pitture attualmente in uso. Una simile tecnologia deve dimostrare grandi proprietà di anticorrosione prive però della tossicità tipica delle moderne pitture. (Questo contribuirebbe ad eliminare l’inquinamento prodotto dalle pitture attualmente in commercio. Infatti, le antivegetative a base di silicone e rame continuano a contenere elevati livelli di biocidi e di metalli pesanti).
Sarebbe inoltre molto vantaggioso se questo rivestimento fosse in grado di assicurare una buona protezione dell’imbarcazione contro la flora e la fauna marine. Altri parametri sono rappresentati dalla facilità di applicazione e non richiedere altri rivestimenti leganti. La durata del rivestimento deve essere superiore ai 15 anni e la sua manutenzione semplice dovunque nel mondo.
Un sistema di protezione totalmente diverso da quelli esistenti è già disponibile sul mercato: EcoSpeed.

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Progettazione di strutture sandwich in materiale composito

Le strutture sandwich in materiale composito hanno avuto e continuano ad avere una larghissima diffusione in numerosi settori industriali grazie alle loro caratteristiche di resistenza, rigidezza e leggerezza, molto utili al progettista nella realizzazione di componenti in grado di associare pesi contenuti ad levate prestazioni strutturali.
Nel settore nautico, accanto alle tradizionali e consolidate applicazioni per imbarcazioni da diporto, a vela e a motore, le pannellature sandwich cominciano ad essere largamente impiegate anche in traghetti veloci di grandi dimensioni e in numerose imbarcazioni militari, come nel caso della corvetta “Visby” della marina svedese, il cui scafo, realizzato completamente a struttura sandwich con laminati in carbonio / epossidica, consente un notevole incremento delle prestazioni e la possibilità di sfruttare l’effetto “stealth”.
Le elevate prestazioni di rigidezza e resistenza specifiche di questa particolare categoria di elementi strutturali derivano dall’applicazione di un concetto estremamente semplice. In una struttura sottoposta a flessione le superfici esterne risultano essere quelle più sollecitate e tanto più le superfici esterne sono distanti dal piano neutro tanto più la struttura è rigida e resistente. Risulta pertanto evidente come un pannello sandwich, con pelli esterne rigide e resistenti incollate ad un’anima interna compatta ma a bassa densità, rappresenti la naturale soluzione al problema.

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