Appunti Costruzioni navali 3 - Parte 2

AN

AN

Nota2: Quando si deve forare l’anima di una trave, per sorreggere gli sforzi di taglio è talvolta necessario ristabilire l’area,

barrottando il foro (o piattabandandolo)

Se agisse pure il momento nella direzione perpendicolare al piano della sezione , questo momento sarebbe nullo sull'asse

baricentrica e massimo sulle due estremità. Questo ci spiega come mai una trave I è importante che ci sia anche l'anima.

DIMENSIONAMENTO A CARICO ASSIALE

• compressione A= area della sezione

• Instabilità (Eulero) J = momento di inerzia minimo della sezione

Carico a cui cede la trave

Nota: per evitare la instabilità di lamiere caricate nel proprio piano (es: madieri,

paramezzali) si collegano barrotti di irrigidimento in direzione normale al fasciame

La lamiera cederà nella direzione perpendicolare rispetto a quella dove si manifesta il

momento di inerzia minimo. Campate piu lunghe portano carichi piu modesti.

SHIP NOISE & VIBRATIONS

Elenco dei contenuti

GENERALITÀ

Il problema del rumore

- Definizioni generali

- Obiettivi e motivazioni

- Aspetti specifici dell'ingegneria dei veicoli e dell'architettura navale

- Principi di pianificazione acustica

Caratterizzazione del ricevitore

- Definizione e quantificazione del rumore

- Unità di misura dell'ampiezza e della frequenza: dB e ottava

- Definizione e quantificazione del disturbo da rumore: Curve NR e dB(A)

RUMORE e VIBRAZIONI A BORDO

- Norme e requisiti

- Caratterizzazione delle sorgenti

- Contromisure per limitare la trasmissione del rumore

TRASMISSIONE DEL RUMORE ALL'ESTERNO DELLA NAVE

- Norme e requisiti

- Caratterizzazione delle sorgenti

- Caratterizzazione dell'impatto

RUMORE = Energia meccanica trasmessa, che avviene:

Nei solidi

- Bassa frequenza (<20 Hz): Vibrazioni

- Frequenza medio-alta (>20 Hz): Rumore strutturale

Nei fluidi

- In aria (20- 20000Hz)

- In acqua (20- 20000Hz)

Forte connessione tra i vari aspetti

Possibilità di conversione tra varie forme di trasmissione

Il problema del rumore in ingegneria

• Crescente attenzione all'ambiente Ha a che fare con il

- Impatto delle attività umane sull'ambiente esterno comfort ma un

- Importanza di garantire condizioni di vita e di lavoro adeguate comfort che ha delle

• Il rumore in diversi settori: ripercussioni sulla

- Urbanistica: delocalizzazione di impianti industriali, ferrovie, aeroporti ... efficienza sul lavoro

- Architettura: isolamento acustico degli edifici e sulla sicurezza.

- Ingegneria dei trasporti : rumore all'interno e all'esterno del veicolo

VEICOLI NAVI

Rumore irradiato all'esterno: Rumore esterno:

primaria

fonte

~

- Livelli elevati (motori principali) - In banchina (rumore irradiato nell'aria)

X

di anche

rumore

interno

-

rumore

- Sorgente in movimento: isolamento più difficile - Rumore delle navi a vela irradiato in acqua (pescherecci,

Rumore all'interno navi della marina, navi da crociera in aree speciali...)

- Equipaggio/passeggeri vicino alle sorgenti Rumore e vibrazioni all'interno

- Strutture leggere: propagazione efficace - Equipaggio: condizioni di lavoro (norme obbligatorie)

- Passeggeri: comfort (problema commerciale, notazioni

aggiuntive sulla classe)

Pianificazione acustica

Obiettivo: controllo e valutazione del rumore che giunge al ricevitore (ottenuto mediante azioni sull'intera catena del

rumore: sorgente, percorso di trasmissione e ricevitore). Lo scopo è quello di far arrivare alla posizione ricevente meno

energia meccanica di varie forme. Si può intervenire su tutte e tre le

gli elementi della catena di trasmissione. Un intervento olistico

(azione globale su tutti gli aspetti) è preferibile rispetto ad interventi

localizzati.

Che cos'è il rumore?

Fluttuazione temporale (con media zero) di una grandezza fisica (pressione sonora, velocità, accelerazione, potenza, ......).

Quello che si propaga in aria è un'onda longitudinale, nel senso che le particelle che fluttuano

intorno alla loro posizione media e la perturbazione porta degli spostamenti delle particelle.

Longitudinale significa che l'onda acustica è nella stessa direzione dello spostamento delle

particelle. In questo

Analisi del segnale caso abbiamo

localizzato

L'ampiezza del segnale può essere identificata l'intero

dal suo valore quadratico medio segnale in

base alla sua

fluttuazione

media

Quadrati medio ci dice quanto mediamente stiamo lontani dal valore medio in senso quadratico. In realtà i segnali sono molto

più complicati. Un'altra cosa che si può fare è scomporre i segnali complicati e i segnali semplici (analisi in frequenza).

Per un'analisi più precisa il segnale viene decomposto in segnali sinusoidali elementari identificati da ampiezza e frequenza.

In questo caso abbiamo scomposto il segnale in componenti e di

ciascuna componente si va a quantificare l'ampiezza e la frequenza.

Abbiamo una serie di coppie di valori che caratterizzano il contenuto.

FREQUENZA

• Gamma molto ampia: l'udito può percepire da circa 20 a 20000 Hz (cicli al secondo).

— frequenze più basse: infrasuoni → Scala logaritmica

— frequenze più alte: ultrasuoni

• Sensibilità uditiva simile al logaritmo in base 2 : sentiamo la stessa variazione di intensità da 100 a 200 Hz come da

1000 a 2000 Hz

→ Unità di misura: ottava (log2)

Variazione di ottava significa raddoppio di frequenza

La sensibilità alle frequenze è stata definita empiricamente in musica secoli fa

• L'intervallo tra due note uguali è chiamato ottava e corrisponde a un raddoppio (verso le frequenze più alte)

o a un dimezzamento (verso le frequenze più basse) della frequenza

• L'ottava è divisa in 12 semitoni e le note distano tra loro 1 o 2 semitoni.

• Le frequenze che definiscono i vari semitoni si ottengono con una progressione geometrica di rapporto

Noi dividiamo il campo delle frequenza da 20 a 20’000 in intervalli che non sono di larghezza costante. O meglio,

sono di larghezza costante solo se considerati in scala logaritmica. Come funzionano quest bande? Invece che

dover andare ad analizzare tutte le componenti in frequenza singolarmente, mettiamo insieme il contenuto

energetico di tutte le frequenze all’interno di una banda. Quindi facciamo una analisi un po’ meno raffinata.

AMPIEZZA N/m2

Pa =

<

• Ampio intervallo: l'udito è sensibile a pressioni da circa 20 a 10 µPa → Scala logaritmica

• Sensibilità uditiva simile al logaritmo in base 10: sentiamo la stessa variazione di intensità da 200 a 2000 µPa

come da 20000 a 200000 µPa → Unità di misura: Decibel (log10)

Proprietà dei logaritmi L'argomento del logaritmo deve essere un numero puro!

Ci dicono cosa succede, per un qualche tipo di

S sorgente, quando raddoppiamo la potenza di un

segnale.

DECIBEL

Dove P è la potenza del segnale e Po è la potenza di riferimento (i logaritmi richiedono un'argomentazione non dimensionale).

Per un'onda sinusoidale P è proporzionale al quadrato dell'ampiezza:

Quanto detto sopra vale per un segnale sinusoidale, ma il segnale reale è più complesso e dipendente dal

tempo: è necessario un indicatore unico che rappresenti il segnale misurato in un intervallo di tempo.

Per i segnali di pressione sonora:

L'udito umano (un sistema complesso)

Curve isofoniche = curve di uguale percezione Sono curve di natura sperimentale.

Note:

La dipendenza dalla frequenza diminuisce all'aumentare del livello

Il minimo è tra 3000 e 4000 Hz

Un massimo locale è compreso tra 8000 e 9000Hz

Le singole frequenze vengono percepite in maniera diversa. Le curve sono numerate in

base al valore che l'ampiezza assume a 1000 Hz (valore a cui siamo sensibili). La curva

iso-phon 60 È quella che ha livello di pressione sonora 60 a 1000 Hz. I decibel detti da

soli non ci chiariscono quanto fastidio ci dà quell'ampiezza, fino a quando non diciamo a

che frequenza sonora siamo.

Indicatori di fastidio

Curve di valutazione del rumore (basate sulla percezione umana)

• Il segnale viene scomposto in frequenza

• I livelli nelle varie bande di frequenza vengono confrontati con le curve di riferimento.

• La componente che corrisponde al massimo fastidio caratterizza l'intero segnale.

Note:

Questo metodo tende a sovrastimare i segnali concentrati in frequenza.

Due segnali molto diversi possono essere classificati uguali (vedi esempio)

Ci sono due categorie di indicatori per il fastidio del rumore: uno cerca di quantificare la

singola componente in frequenza , quindi del segnale va a prendere quella più alta e più

fastidiosa e assegna a quel segnale un fastidio. Ci sono altri metodi che vanno a prendere il

fastidio a tutte le frequenze e fanno una specie di somma, indicando poi il fastidio complessivo.

Es Due segnali molto diversi (verde, blu) con componenti in frequenza diversi, valgono però uguale perché tutte e due

toccano la curva 50 (curve per la quantificazione del rumore). Curva blu però è peggiore quindi in una situazione di

del genere sarebbe più corretto utilizzare un indicatore dB(A)

dB(A) • Il segnale viene scomposto in frequenza

• I livelli di ciascuna banda di frequenza vengono filtrati per mezzo del filtro A, costruito sulla

base della sensibilità uditiva.

• Il contenuto energetico filtrato di ciascuna banda viene sommato (in senso logaritmico)

La sommatoria rappresenta la potenza totale che il

mio orecchio percepisce su tutte le frequenze.

Osservazioni: questo metodo tende a sottostimare i segnali concentrati in frequenza

Questo metodo non è altro che una media (somma) pesata in frequenza dell'energia percepita su varie

frequenze dal nostro orecchio. Pesata attraverso la sensibilità dell'orecchio umano.

Noi alle varie frequenze percepiamo una porzione diversa dell'energia che oggettivamente è presente nel segnale. Stiamo

facendo una distinzione tra il segnale vero (che esiste, oggettivo) e quello che noi percepiamo di quel segnale. Su ciascuna

frequenza noi percepiamo solo una parte del segnale.

Relationship NR curves- dB(A)

Queste due curve sono state valutate secondo

i due criteri. Se i Punti fossero su una retta

vorrebbe dire che i due metodi sarebbero

I analoghi. Il fatto che siano dispersi vuol dire

che non è la sta cosa se lo valuto con un

modo o con l'altro. C'è comunque una

relazione tra le due ma non è perfetta.

Bassa freq