Descrizione Progetto

Scopo del progetto è lo studio e la realizzazione di una innovativa imbarcazione a sostentamento alare che presenterà caratteristiche che la renderanno efficace per il trasporto passeggeri, sia su tratte piccole che di media - lunga distanza, facendola preferire ad altri mezzi di trasporto veloce quali i monocarena e i pluriscafi. Tale tipologia di mezzi (aliscafi), oggi in possesso della Società proponente consentono, rispetto ad altre imbarcazioni veloci: - velocità superiori: - maggiore confort dei passeggeri; - minore consumo di combustibile per passeggero e miglio percorso. Tuttavia l’aliscafo, prodotto che non ha subito sostanziali modifiche nel corso degli ultimi decenni, è un mezzo costoso sia riguardo ai costi di investimento che di esercizio. Ciò è dovuto essenzialmente agli elevati costi di realizzazione delle ali e dello scafo, che allo stato attuale vengono prodotti con tecnologie manuali di carattere quasi artigianale. Anche i costi di manutenzione risultano oggi notevolmente più elevati rispetto agli altri mezzi veloci, anche a causa dei sofisticati sistemi di propulsione e di stabilizzazione. L’abbattimento dei costi di produzione sarà realizzato attraverso un approfondito studio dei materiali e delle tecnologie di fabbricazione delle ali e dello scafo, mentre il consumo di combustibile potrà essere ridotto con un opportuno studio idrodinamico dei profili alari ad alta efficienza e un monitoraggio dei sistemi propulsivi. Inoltre, al mezzo marino veloce è oggi richiesto sia un sempre maggiore confort dei passeggeri che un sempre minore impatto ambientale, esigenza quest’ultima particolarmente sentita per i trasporti che operano in zone protette. Sono questi alcuni tra i principali obiettivi che il progetto si prefigge di raggiungere. Il risultato di tale studio, che si concretizzerà nella realizzazione di un prototipo su cui saranno effettuate prove di navigazione per verificare l’efficacia delle innovazioni introdotte, comporterà per la Società proponente un aumento degli utili conseguenti alla possibilità di erogare un miglior servizio a costi inferiori, di attivare nuove rotte con incremento del volume di passeggeri (sia residenziale che turistico), con ovvie ricadute in termini occupazionali. In particolare, l’innovazione che si vuole ottenere riguarda lo studio delle ali, attraverso la definizione di innovativi profili delle sezioni e strutture trasversali ad alta efficienza idrodinamica e attraverso l’analisi di nuovi materiali che ne consentano la realizzazione economica e il più possibile automatizzata (sitemi CAM). Saranno condotti altresì studi sullo scafo sia per quanto concerne i materiali e le relative tecnologie di costruzione, che l’architettura dello stesso anche al fine di contribuire all’azione di sostentamento nelle critiche fasi di passaggio dalla condizione dislocante a quella planante. I materiali analizzati consentiranno l’impiego di collegamenti saldati dei componenti strutturali e del fasciame rispetto all’attuale costoso sistema di chiodatura. In definitiva, il risultato di tale analisi si tradurrà in una sensibile riduzione del costo di fabbricazione del mezzo. Altro aspetto dell’innovazione va nella direzione della riduzione dei costi di esercizio costituiti principalmente dal costo del combustibile e della manutenzione. Per quanto riguarda il primo, oltre alla già descritta attività di ricerca di un più efficiente profilo alare, esso sarà perseguito attraverso il monitoraggio delle condizioni di combustione all’interno di ciascun cilindro dei motori di propulsione. Lo studio di un sistema diagnostico consentirà di individuare, dall’andamento dei parametri di combustione, i componenti meccanici che presentano malfunzionamenti, in modo da intervenire tempestivamente mediante sostituzione o taratura, riducendo sensibilmente il consumo di combustibile. Per quanto riguarda il secondo aspetto, l’obiettivo dello studio consiste in una rivisitazione delle politiche di manutenzione oggi adottate dalla Società. Dalle attuali politiche di manutenzione a guasto o preventiva ad età costante, ci si vuole spostare verso la più moderna e efficace politica di manutenzione secondo condizione. Per mettere in atto tale politica sarà necessario individuare i componenti critici del mezzo sui quali installare opportuni sensori per il rilievo di uno o più segnali la cui elaborazione, tramite la messa a punto di opportuni modelli interpretativi, consentirà di stimare l’affidabilità residua del componente. Ciò permetterà una migliore programmazione degli interventi e una migliore gestione del magazzino ricambi con conseguente riduzione dei costi di esercizio. La tempestività di intervento sui componenti critici aumenterà inoltre la sicurezza e la disponibilità operativa del mezzo. La disponibilità sul server di bordo di dati riguardanti lo stato di degrado dei componenti, consentirà alla Società una migliore efficacia ed efficienza nella gestione dell’intera flotta. Si prevede, infatti, che il server di bordo, di cui col tempo saranno dotati tutti gli aliscafi della Società, dialoghi con un server centrale di terra ubicato presso la sede della Società. Ciò consentirà un ulteriore risparmio derivante dalla gestione integrata della manutenzione dell’intera flotta e una programmazione della disponibilità di mezzi in funzione delle esigenze, tramite un’opportuna programmazione dei fermi per manutenzione. Inoltre la conoscenza dell’affidabilità dei singoli mezzi consentirà una loro allocazione ottimale alle rotte in funzione della tipologia di servizio prevista. Un’ulteriore innovazione che si vuole apportare al mezzo riguarda la riduzione dell’impatto ambientale. In parte essa deriva dalle considerazioni precedenti riguardanti la riduzione dei consumi e l’ottimizzazione della manutenzione, ma un ulteriore specifico aspetto che si intende sviluppare consiste nello studio di sistemi che riducano drasticamente gli inquinanti dei gas di scarico quando il mezzo naviga, in condizioni di dislocamento, in prossimità di porti ricadenti in aree protette o durante il periodo di carico e scarico dei passeggeri. Il beneficio riguarderà quindi non soltanto l’ambiente ma anche la qualità dell’aria respirata dai passeggeri. Un ulteriore aspetto ecologico del nuovo mezzo sarà costituito dall’impiego di pannelli fotovoltaici sulla superficie non calpestabile del ponte per la produzione di energia elettrica da utilizzare nei servizi di bordo. La riduzione del consumo di combustibile non sarà significativa come per le azioni a ciò specificamente finalizzate e precedentemente descritte, tuttavia, lo studio consentirà in particolare di verificare se, in condizioni meteorologiche favorevoli durante le lunghe soste con propulsori spenti, l’energia prodotta sia sufficiente ad alimentare i servizi di bordo. Infine, come già detto, il passeggero di un aliscafo si aspetta un maggiore confort di bordo. Il confort dipende essenzialmente dalla stabilità del mezzo, dal livello sonoro in cabina oltre che, ovviamente, dal microclima. Il progetto non si occupa di quest’ultimo aspetto che riguarda il condizionamento e sul quale si ritiene ci sia poco da innovare rispetto ai sistemi già esistenti. Viceversa, per quanto riguarda la stabilità, si procederà a uno studio dettagliato del sistema di controllo dello sbandamento del mezzo che, sulla base dei parametri rilevati, ad esempio con il classico sistema giroscopico, comanderà gli attuatori idraulici dei flap. Lo studio riguarderà anche l’individuazione della migliore tipologia di attuatori, chiamati a operare in ambiente marino, che costituiscono attualmente una rilevante voce del costo di manutenzione del mezzo. Per quanto riguarda il rumore e le vibrazioni in cabina, si pensa di ridurli attraverso lo studio della sala macchine sia riguardo all’insonorizzazione sia alla riduzione della trasmissione delle vibrazioni dei motori alla struttura. Anche l’analisi del sistema di trasmissione del moto all’elica, e in particolare l’individuazione della posizione e della tipologia di supporti, contribuirà alla riduzione delle vibrazioni trasmesse allo scafo. Un’ulteriore riduzione del rumore e delle vibrazioni in cabina deriverà dallo studio dei pannelli di rivestimento interno per quanto riguarda il materiale, la forma e il sistema di fissaggio alla struttura. Il progetto di innovazione proposto è strategico per la Società proponente. Infatti, pur ritenendo che l’aliscafo sia dotato di qualità marine superiori rispetto alle altre tipologie di mezzi veloci, allo stato attuale, per le motivazioni sopra esposte, la prospettiva a medio termine di rinnovamento della flotta si restringerebbe esclusivamente alla scelta tra mezzi del tipo monocarena e pluriscafi. Per i soggetti proponenti Università, in particolare per il Dipartimento che attuerà le azioni di ricerca, il progetto costituirà una grossa opportunità di approfondire tematiche di ricerca già consolidate, applicandole ad un contesto industriale.

Descrizione progetto

TRIM è un ambizioso programma di ricerca che affronta alcune tra le più rilevanti sfide tecnologiche poste dal settore nazionale marittimo. Il Progetto è diviso in sette sottoprogetti che affrontano i temi (i) dell’alleggerimento delle strutture e del contenimento delle vibrazioni (ii) dell’efficienza della carena e del sistema di propulsione, (iii) del controllo ed abbattimento delle emissioni, (iv) del supporto alla gestione operativa per l'efficienza energetica, (v) dei motori dual fuel, GNL, e dello stoccaggio ed impiantistica di bordo, (vi) del supporto decisionale per la progettazione ed infine (vii) della riduzione del rumore irradiato.

I risultati attesi riguardano (i) l’acquisizione di esperienze innovative nelle tecniche di riduzione del peso delle strutture navali tramite l’uso di nuovi materiali e di sistemi modulari e nuove tecniche di assemblaggio, riducendo o contenendo il livello di vibrazioni, (ii) l’identificazione, lo sviluppo e la verifica sperimentale di nuove tecniche per la riduzione della resistenza all’avanzamento delle navi tramite insufflaggio di aria nello strato limite intorno alla nave, o tramite l’uso di materiali super‐idrofobici, o tramite lo sviluppo di mezzi propulsivi con caratteristiche fortemente innovative (pump‐jet); (iii) lo sviluppo di catalizzatori per l’abbattimento di NOx, l’analisi completa delle principali fonti di inquinamento quando la nave staziona in porto o in aree protette e lo sviluppo di tecnologie basate sull’analisi termofluidodinamica dei flussi gassosi esausti in condizioni caratteristiche di interesse navale e sperimentazione su gocce/spray; (iv) lo sviluppo di sistemi di simulazione e monitoraggio a‐bordo dell’efficienza energetica, inclusi test di validazione per una gestione informatizzata ed automatizzata; (vi) l’analisi dell’impiego di combustibili gassosi per l’alimentazione di motori endotermici marini, lo studio di unità navali HSC (High Speed Craft) a basso impatto ambientale, la sperimentazione dual fuel; (vi) lo sviluppo di nuovi strumenti di progettazione, inclusi sistemi esperti; (vii) lo sviluppo di nuovi strumenti per la previsione ed il controllo del livello di rumore a bordo.

Nell’ambito del progetto TRIM, il Distretto svolgerà attività nell’ambito dei seguenti sottoprogetti: alleggerimento (materiali e processi), progettazione (modellazione 3D), motori (impianti LNG/BGL, dual fuel).