Architettura Navale II - esercitazioni

RESISTENZA AL VERO CON CORRELAZIONE I.T.T.C. '78 E METODO DEL PROHASKA PER FATTORE DI FORMA

modello 2

x y x * y x q

i i i i i

4 k

prova n. V [m/s] F Re R [Kgf] C C F /C C /C (1+k) C (1+k) C = C

N M Tm Tm Fm (I.T.T.C. 57) N Fm T Fm Fm WP m WP s

1 1.045 0.135 4283873.0 1.550 0.0037 0.0035 0.094 1.048 0.098 0.009 0.0035 0.0002

2 1.059 0.136 4341264.6 1.610 0.0037 0.0035 0.099 1.063 0.105 0.010 0.0035 0.0002

3 1.144 0.147 4689713.6 1.870 0.0037 0.0034 0.137 1.073 0.147 0.019 0.0034 0.0003

4 1.214 0.156 4976671.6 2.140 0.0037 0.0034 0.176 1.103 0.194 0.031 0.0034 0.0004

5 1.285 0.165 5267729.0 2.500 0.0039 0.0034 0.223 1.162 0.259 0.050 0.0033 0.0006

-0.005

0.995

6 1.346 0.173 5517792.4 2.810 0.0040 0.0033 0.270 1.200 0.325 0.073 0.0033 0.0007

7 1.421 0.183 5825247.4 3.200 0.0041 0.0033 0.339 1.239 0.420 0.115 0.0033 0.0008

8 1.483 0.191 6079410.2 3.595 0.0042 0.0033 0.406 1.288 0.522 0.165 0.0033 0.0010

9 1.559 0.201 6390964.6 4.135 0.0044 0.0032 0.500 1.352 0.676 0.250 0.0032 0.0012

10 1.634 0.210 6698419.6 4.700 0.0045 0.0032 0.608 1.411 0.858 0.370 0.0032 0.0013

11 1.697 0.218 6956681.8 5.230 0.0047 0.0032 0.713 1.466 1.044 0.508 0.0032 0.0015

Σ 3.56 13.40 4.65 1.60

L’equazione di regressione propone come risultato un k = -0.005

22

Architettura Navale II Esercitazione 3 Andrea Businaro

Visualizzazione grafica della regressione lineare

1.600

1.500

1.400

1.300

1.200

CT/CFm 1.100

1.000

0.900

0.800

0.700

0.600

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800

Fn4/CFm

(Xi , Yi) Lineare ((Xi , Yi))

23

Architettura Navale II Esercitazione 3 Andrea Businaro

RESISTENZA AL VERO CON CORRELAZIONE I.T.T.C. '78 E METODO

DEL PROHASKA PER FATTORE DI FORMA

nave

V S Re C C R [Kgf] P

S Fs (I.T.T.C. 57) Ts Ts E

[m/s]

6.772 1617168153.3 0.0014 0.002 51035.9 345634.1

6.863 1638833563.9 0.0014 0.002 53964.7 370365.7

7.414 1770373557.3 0.0014 0.002 63686.5 472170.0

7.868 1878700610.6 0.0014 0.002 75406.3 593267.8

8.328 1988575193.3 0.0014 0.002 93286.9 776870.3

8.723 2082974482.6 0.0014 0.002 108392.1 945512.5

9.209 2199039182.6 0.0014 0.002 127232.2 1171698.0

9.611 2294986001.2 0.0014 0.002 147865.6 1421127.5

10.103 2412598230.6 0.0014 0.003 176901.7 1787322.2

10.590 2528662930.6 0.0014 0.003 207515.9 2197496.4

10.998 2626157278.6 0.0014 0.003 237017.9 2606679.7

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Architettura Navale II Esercitazione 3 Andrea Businaro

Valutazione dei risultati

Come si può vedere dal grafico di seguito i due metodi hanno una corrispondenza molto stretta tra loro,

nonostante il risultato di k diverso.

Confronto Resistenza I.T.T.C.'78 con Hughes e

Prohaska

229000.0

209000.0

189000.0

[Kgf] 169000.0

vero

al 149000.0

nave 129000.0

Resistenza 109000.0

89000.0

69000.0

49000.0

6.500 7.000 7.500 8.000 8.500 9.000 9.500 10.000 10.500 11.000 11.500

Hughes & I.T.T.C.'78 Prohaska & I.T.T.C.'78

Velocità [m/s]

I.T.T.C. '78

HUGHES PROHASKA gap

V [m/s] R [Kgf] P R [Kgf] P Resistenza[Kgf] P

Ts E Ts E E

1.045 51137.6 346322.7 51035.9 345634.1 101.7 688.7 0%

1.059 54064.4 371049.8 53964.7 370365.7 99.7 684.1 0%

1.144 63771.6 472800.6 63686.5 472170.0 85.1 630.6 0%

1.214 75476.1 593817.2 75406.3 593267.8 69.8 549.4 0%

1.285 93338.3 777298.3 93286.9 776870.3 51.4 428.0 0%

1.346 108425.2 945801.3 108392.1 945512.5 33.1 288.8 0%

1.421 127239.7 1171767.1 127232.2 1171698.0 7.5 69.1 0%

1.483 147849.3 1420970.9 147865.6 1421127.5 -16.3 -156.6 0%

1.559 176853.0 1786829.8 176901.7 1787322.2 -48.7 -492.4 0%

1.634 207431.6 2196603.2 207515.9 2197496.4 -84.3 -893.1 0%

1.697 236900.9 2605392.8 237017.9 2606679.7 -117.0 -1286.9 0%

25

26

Architettura Navale II Esercitazione 4 Andrea Businaro

RESISTENZA AL MOTO CON SERIE CEDRIC – RIDGLEY – NEVITT

Esercitazione 4 27

Architettura Navale II Esercitazione 4 Andrea Businaro

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Architettura Navale II Esercitazione 4 Andrea Businaro

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Architettura Navale II Esercitazione 4 Andrea Businaro

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Architettura Navale II Esercitazione 4 Andrea Businaro

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Architettura Navale II Esercitazione 4 Andrea Businaro

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Architettura Navale II Esercitazione 4 Andrea Businaro

RESISTENZA AL MOTO CON SERIE CEDRIC – RIDGELEY – NEVITT

Questo metodo è applicabile a tutte le imbarcazioni che non rientrano nelle specifiche della serie di Taylor

o della serie 60, principalmente pescherecci. I coefficienti principali della nave in progetto devono

rispettare le seguenti limitazioni:

L / B 3.2 – 5.0

B / T 2.0 – 3.5

3

Δ / (0.01 * L) 200 – 500

C 0.55 – 0.70

P

C 0.42 – 0.47

B 1/2

Vel / L 0.7 – 1.5

LCB 0.50% - 0.54% after of FP

½ α° 7°.0 – 37°.4 (semiangolo d’entrata)

E

Procedura: 1/2

: per ogni velocità se ne stabilisce il valore. Il range di velocità varia da 6 a 13.5

Parametro V/L

1- WL

nodi. Considerando incrementi di velocità di 0.5 nodi, si ottengono 15 misurazioni. La lunghezza L è

nota dalla consegna; 3 1/2

2- Parametro Δ / (0.01 * L ) : per ogni valore del parametro V/L si utilizza un grafico distinto. Si

BP

entra con il valore di C (noto dalla consegna) in ascissa , e in ordinata si usa il valore di Δ / (0.01 *

P

3 altrettanto noto. Si legge il valore di C

L) nel punto indicato dalle coordinate appena descritte;

R

3- Parametro B/H: è noto dai dati iniziali. Grazie alla conoscenza di C è possibile ricavare il

P

1/2

coefficiente S / (V*L) dal relativo grafico. In ascissa si hanno i valori di C , che intersecandosi con

P

1/2

la curva del corretto B/H identificano un unico valore di S / (V*L) da leggere sulle ordinate;

1/2

4- Superficie bagnata: viene ricavata immediatamente dal parametro S / (V*L) grazie alla

conoscenza del volume di carena V e la lunghezza L;

5- Numero di Reynolds : viene calcolato per ogni velocità secondo la formula

Re=ρVL/μ

Da considerare che ρ e μ sono in funzione della temperatura dell’acqua salata, essendo specificata

nel testo dell’esercizio l’ipotesi di acqua di mare a 20°C.

6- : viene calcolato secondo la formula indicata dall’ I.T.T.C. ’57

Coefficiente d’attrito C F 2

C =0.075/[(Log Re) – 2]

F

7- Resistenza totale non corretta: la somma di C e C fornisce il coefficiente d’attrito totale non

F P

corretto, con cui a sua volta si calcola una prima resistenza d’attrito totale.

C = C + C

T F P 2

R = C * (ρ/2)*S*V

T,NON CORRETTA T 1/2

8- Resistenza totale corretta: si calcola la correzione da applicare in base ai valori dei coefficienti V/L

1/2

e B/H . Un opportuno grafico presenta in ascissa V/L e delle curve in funzione di B/H,

intersecando correttamente si legge in ordinata il valore della correzione X da applicare.

R = R * X

T T,NON CORRETTA

33

Architettura Navale II Esercitazione 4 Andrea Businaro

Note: 3 3 3

• ]: 1[ slug / ft ]= 515.378818 [Kg / m ]

la densità dell’acqua utilizzata è espressa in [ slug / ft

• le unità di misura sono tutte del sistema inglese

• si sono analizzate le velocità da 6.1 a 13.2 nodi, corrispondenti ai diagrammi forniti

34

Architettura Navale II Esercitazione 4 Andrea Businaro

1/2

3

)

WL correzione

)

1/2 WL corretta

Velocità

Velocità (0.01*L

WL (Vol*L T E E

T

F

r S S

C R

C P P

C

L T,

/ R

V / /

Δ S

[ / ] [nodi] [m/s] [tons/ft3] [ / ] [ / ] [ / ] [ / ] [ sqft ] [ m2 ] [ N ] [ / ] [ N ] [ W ] [ kW ]

0.70 6.14 3.16 1.37E-03 0.00219 0.00356 3240.07 3259.51 10291.21 10.29

1.006

0.80 7.01 3.61 1.69E-03 0.00215 0.00384 4560.87 4606.47 16621.67 16.62

1.010

0.90 7.89 4.06 2.22E-03 0.00212 0.00434 6513.33 6598.00 26783.73 26.78

1.013

1.00 8.77 4.51 4.00E-03 0.00208 0.00608 11283.20 11283.20 50891.87 50.89

1.000

1915.57

411.69 177.96

2.70

1.10 9.64 4.96 5.57E-03 0.00205 0.00762 17112.52 17369.21 86176.49 86.18

1.015

1.20 10.52 5.41 6.57E-03 0.00203 0.00860 22968.31 23312.84 126180.57 126.18

1.015

1.30 11.40 5.86 8.56E-03 0.00201 0.01057 33121.84 33121.84 194211.07 194.21

1.000

1.40 12.27 6.31 1.41E-02 0.00199 0.01609 58478.19 58478.19 369264.96 369.26

1.000

1.50 13.15 6.77 2.09E-02 0.00197 0.02287 95429.84 95429.84 645641.66 645.64

1.000

35

Architettura Navale II Esercitazione 4 Andrea Businaro

120000.00 Resistenza al moto corretta

100000.00

80000.00

[N]

totale 60000.00

Resistenza 40000.00

20000.00

0.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.00

Velocità [nodi]

36

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Architettura Navale II Esercitazione 5 Andrea Businaro

NAVIGAZIONE IN FONDALE LIMITATO E CANALE

Esercitazione 5

La nave descritta all'esercizio n.4 deve navigare rispettivamente:

a) su un fondale di acque limitate, la cui immersione media è pari a 6.5 m;

b) in un canale avente altezza una profondità di 7.0 m ed una larghezza di 30 m.

Calcolare la resistenza al moto e gli effetti dello squat in acque limitate utilizzando rispettivamente il

metodo di Schlichting per la resistenza al moto e quello di Barras per le variazioni di assetto.

Si ipotizzi che il canale abbia pareti diritte e fondo orizzontale. Si assuma per l’acqua dolce del canale una

temperatura media di 15°C. Si calcoli poi la velocità critica della nave in basso fondale e nel canale.

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Architettura Navale II Esercitazione 5 Andrea Businaro

NAVIGAZIONE IN FONDALE LIMITATO E CANALE

Parte A – RESISTENZA IN BASSO FONDALE

Si utilizza il metodo di Schlichting per calcolare la resistenza all’avanzamento della nave in canale. Nota la

resistenza in fondale illimitato si calcola quella in fondale limitato.

In canale si hanno due effetti fondamentali: l’aumento della velocità del flusso in sezione maestra causato

dal restringimento della vena ideale di passaggio del fluido e una formazione ondosa differente per effetto

del fondale limitato. Il metodo di Schlichting partendo dal metodo di Froude scompone la resistenza totale

in resistenza d’attrito e resistenza residua (dovuta principalmente alla formazione ondosa). La resistenza

d’attrito viene calcolata secondo la linea data dall’ I.T.T.C. ’57 in funzione della velocità del flusso (o della

nave) in sezione maestra. Si calcola quindi il numero di Reynolds relativo alla velocità a centro nave e si

ottiene il coefficiente di resistenza, da cui la resistenza d’attrito. La resistenza residua viene calcolata in

funzione della lunghezza d’onda. Schlichting ipotizza infatti ch