Дисертації з теми "INGEGNERIA NAVALE E MARINA"

2004/2005
Parametrically excited roll motion has become a relevant technical issue, especially in recent years, due the increasing number of accidents related to this phenomenon. For this reason, its study has attracted the interest of researchers, regulatory bodies and classification societies. The objective of this thesis is the developing of nonlinear analytical models able to provide simplified tools for the analysis of parametrically excited roll motion in longitudinal regular and irregular long crested waves. The sought models will take into account the nonlinearities of restoring and of damping, in order to try filling the gap with the analytical modelling in beam sea. In addition, semi-empirical methodologies will be provided to try extending the usual static approach to ship stability based on the analysis of GZ curve, in a probabilistic framework where the propensity of the ship to exhibit restoring variations in waves is rationally accounted for. The thesis addresses three main topics: the modelling of parametric roll in regular sea (Chapter 2 to Chapter 5), the modelling of parametric roll motion in irregular long crested sea (Chapter 6 and Chapter 7) and the extension of deterministic stability criteria based on the analysis of geometrical GZ curve properties to a probabilistic framework (Chapter 8). Chapter 1 gives an introduction, whereas Chapter 9 reports a series of final remarks. For the regular sea case an analytical model is developed and analysed both in time domain and in frequency domain. In this latter case an approximate analytical solution for the nonlinear response curve in the first parametric resonance region is provided by using the approximate method of averaging. Prediction are compared with experimental results for four ships, and the analytical model is investigated with particular attention to the presence of multiple stable steady states and the inception of chaotic motions. The influence of harmonic components higher than the first one in the fluctuation of the restoring is also investigated. In the case of irregular sea, the Grim's effective wave concept is used to develop an analytical model for the long crested longitudinal sea condition, that allows for an approximate analytical determination of the stochastic stability threshold in the first parametric resonance region. Experimental results are compared with Monte Carlo simulations on a single ship, showing the necessity of a tuning factor reducing the hydrostatically predicted magnitude of parametric excitation. The non-Gaussianity of parametrically excited roll motion is also discussed. Finally, on the basis of the analytical modelling of the restoring term in irregular waves, an extension of the classical deterministic approach to ship static stability in calm water is proposed, to take into account, although is a semi-empirical form, restoring variations in waves. Classical calm water GZ curve is then extended from a deterministic quantity to a stochastic process. By limiting the discussion to the instantaneous ensemble properties of this process, it is shown how it is possible to extend any static stability criterion based on the geometrical properties of the GZ curve, in a rational probabilistic framework taking into account the actual operational area of the ship and the propensity of the ship to show restoring variations in waves. General measures of restoring variations are also discussed, such as the coefficient of variation of metacentric height, restoring lever and area under GZ. Both the short-term and long-term point of view are considered, and the method is applied to three different ships in different geographical areas.

L’area del Mar Ligure racchiusa nei confini internazionali del Santuario Pelagos dei Cetacei si distingue nel Mediterraneo sia per l’importanza bio-ecologica sia per la capillare diffusione del traffico navale, così intenso su base annua da profilare un serio rischio di disturbo acustico per i mammiferi marini. La mia tesi si inserisce nel progetto GIONHA i cui obiettivi sono monitorare, prevenire, e ridurre tale importante fonte di inquinamento. Il principale obiettivo è quello di analizzare i passaggi necessari per l’impostazione di un modello che simuli il percorso dell’onda sonora in acqua, per stimare il livello di rumore ricevuto da un cetaceo che si trovi in un punto qualunque dell’area. A tal fine l’attività di tesi ha comportato la comprensione delle premesse teoriche, la raccolta e la selezione dei dati e la scelta dei parametri di simulazione. La tesi presenta come risultati delle mappe di rumore utilizzate per testare il buon funzionamento del modello in un’area all’interno del Santuario. Alla luce di considerazioni ecologiche e del quadro normativo in vigore in Italia per il Santuario dei Cetacei, le mappe prodotte per questo progetto rappresentano un utile strumento per la gestione dell’area protetta ai fini della salvaguardia dei mammiferi marini e dell’ecosistema.

L’obbiettivo di questo elaborato di tesi è quello di eseguire uno studio di fattibilità per l’applicazione della tecnologia dei robot a cavi in ambito navale e della Difesa. Il lavoro è stato svolto presso l’azienda Calzoni di Calderara di Reno. In particolare, si è analizzata la possibilità di sostituire le tradizionali strutture rigide impiegate nella movimentazione di carichi con un sistema robotico azionato da cavi che fosse in grado di garantire caratteristiche quali modularità e una più facile riconfigurabilità. Sono state prese in considerazione diverse architetture di robot a cavi. Innanzitutto, si è verificato per ognuna il rispetto delle specifiche di progetto assegnate dall’azienda. Si è quindi condotta un’analisi cineto-statica sulle architetture potenzialmente idonee in modo tale da determinare quale fosse quella più prestazionale. Definita la migliore configurazione, se ne è sviluppato un primo concept preliminare.

La tesi affronta il tema della conversione dell’energia marina in energia elettrica. Tale argomento viene inquadrato nell’ambito della produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, di cui si riportano le stime dei costi relativi, e confronti con la produzione da fonti fossili. La tesi affronta il tema della conversione dell’energia marina discutendone: la definizione, l’analisi economica, i progetti principali in cui sono coinvolte le maggiori imprese del settore, cenni alle stime del potenziale energetico dell’energia marina lungo le coste italiane e agli impianti in corso di realizzazione nel suolo nazionale. Vengono descritte inoltre le caratteristiche principali di un impianto per la conversione di energia marina in energia elettrica, ed in particolare: il funzionamento delle turbine marine e la loro classificazione, il principio di funzionamento di un convertitore di energia ondosa ed in particolare del tipo a galleggiamento. La tesi discute le prospettive di sviluppo della tecnologia in oggetto e le possibili applicazioni future. Infine, è presente un’analisi dei principali benefici e svantaggi dell’energia marina come fonte per la produzione di energia elettrica.

Il presente elaborato di tesi magistrale raccoglie i risultati dello studio, svolto presso l’azienda Calzoni S.r.l. di Calderara di Reno, di un meccanismo di movimentazione per un propulsore azimutale navale. Il propulsore è studiato per equipaggiare un moderno sottomarino militare e rappresenta una soluzione di propulsione ausiliaria per le operazioni di manovra e posizionamento di precisione del veicolo marino. L’obiettivo principale del lavoro consiste nella sintesi e nel dimensionamento di un meccanismo che permetta la movimentazione del propulsore e, allo stesso tempo, sia in grado di resistere alle sollecitazioni derivanti da un’esplosione sottomarina non a contatto senza che ne venga pregiudicata la funzionalità. La definizione della soluzione propulsiva è articolata nelle seguenti fasi: - Un iniziale studio preliminare dell’elica marina per individuare una soluzione ottimizzata dei parametri caratteristici del propulsore e specificare la configurazione propulsiva che meglio si adatta a generare elevati valori di spinta a basse velocità. - L’individuazione dell’architettura del meccanismo che permetta la movimentazione del propulsore e la conseguente sintesi dimensionale per determinarne dimensioni e posizioni limite durante le fasi della movimentazione. - Un’analisi cinetostatica del meccanismo per analizzarne il movimento e definire il carico funzionale utile per dimensionare opportunamente gli organi di attuazione. - L’individuazione dello spettro di risposta agli urti (Shock Response Spectrum) per caratterizzare la risposta del sistema ad uno shock impulsivo. - Il dimensionamento dei principali organi del meccanismo di movimentazione ipotizzando un carico statico equivalente ad un’esplosione sottomarina non a contatto. - Considerazioni finali.

The urban regeneration of the Rimini – Marina Station area is a project with a strong possibility to be accomplished due to the conditions of the property that deem it appropriate for redevelopment established in the Piano Urbanistico Generale or General Urban Plan; however, a carefully defined project to foster actions directed to rescue existent structures and their integration with the construction of a new public building in a large and empty space of the property, with aims to restore the urban fabric of the area by covering specific needs remains to be accomplished. In the present thesis, a series of actions directed towards the analysis of the existent area are conducted, such as the RE.SIS.TO method for seismic assessment of the historic building present, and the design proposal, based on legislation on the matter, of a railway museum to promote tourism and culture public to occupy it. In addition, the design of an elementary school that follows the Montessori philosophy and contributes to the integration of the area within an urban, functional context. The result is an integrative approach that encompasses the key factors and derives into a viable project for the development of the area, in consideration with its context, historicity and needs.

La presente attività di tesi è volta alla verifica strutturale della gru marina 125000 secondo le norme EN 13001. Seguono degli approfondimenti specifici sullo studio del buckling e della resistenza del perno, con relative analisi FEM.

L'obiettivo principale del presente elaborato consiste nell'illustrare il flusso di lavoro e le metodologie applicate nella creazione di un termbase specializzato in collaborazione con l'Organizzazione Mondiale della Proprietà Intellettuale (WIPO) e l'Università di Bologna. L'attività terminologica si fonda sulla creazione di 86 schede terminologiche in inglese e russo relative all'ambito dell'ingegneria navale. La presente tesi di laurea è articolata in quattro capitoli. Il primo capitolo fornisce una panoramica dei principali aspetti teorici della terminologia, dell'attività terminografica e di corpus linguistics, concentrandosi sulle loro definizioni e caratteristiche. Il secondo capitolo fornisce una presentazione generale di WIPO e delle funzionalità dei suoi portali PATENTSCOPE e WIPO Pearl, e presenta il flusso di lavoro standard del progetto. Questo viene presentato in modo più dettagliato nel terzo capitolo, in cui si illustrano i passo compiuti per creare il termbase finale. Infine, il quarto capitolo si concentra sulle principali criticità e limiti riscontrati durante l'attività terminologica. Le schede terminologiche e le mappe concettuali sono riportate in appendice.

2013/2014
Gli alti livelli di comfort che sono richiesti oggigiorno a bordo di navi da crociera e mega-yachts, portano i progettisti a concentrare la loro attenzione sul problema del rumore strutturale. I motori diesel quattro tempi che sono installati a bordo nave come motori principali o diesel generatori, sono tra le principali sorgenti di rumore strutturale. Per questa ragione, al fine di ridurre l’energia vibrazionale generata da queste sorgenti e trasmessa, tramite le strutture nave, ai locali alloggio, i motori diesel sono sospesi mediante elementi resilienti. Tali elementi resilienti disaccoppiano la sorgente di rumore e vibrazioni (motore diesel) dal mezzo di propagazione (le strutture nave) e isolano dunque la sorgente dalle strutture riceventi. I livelli di rumore strutturale misurati alle fondazioni del motore diesel dipendono dai livelli di velocità misurati sulla sorgente (cioè ai piedi del motore diesel), dai livelli di impedenza meccanica degli elementi resilienti e dai livelli di mobilità meccanica delle fondazioni del motore diesel. Il single-point approach è un approccio semplificato per la previsione dei livelli di rumore strutturale che trascura l’interazione tra elementi resilienti. Secondo tale teoria, al fine di ridurre il rumore strutturale trasmesso attraverso gli elementi resilienti alle strutture nave, si deve ridurre l’impedenza meccanica degli elementi resilienti così come la mobilità meccanica delle fondazioni del motore diesel. In altre parole, si devono aumentare la rigidezza dinamica degli elementi resilienti così come l’impedenza meccanica delle fondazioni del motore diesel. Ad oggi, l’impedenza meccanica degli elementi resilienti può essere ricavata solo mediante prove sperimentali in laboratorio, mentre la mobilità meccanica del motore diesel è solitamente misurata quando la nave è in costruzione. Dunque non vi è la possibilità di predire, in fase progettuale, il rumore strutturale dovuto ai motori diesel. In questa tesi, viene presentata una procedura per la simulazione del rumore strutturale dovuto a motori diesel marini. La procedura si basa su test sperimentali e simulazioni numeriche. Nella prima parte della tesi sono richiamate le basi teoriche necessarie per l’esecuzione delle procedure numeriche e delle prove sperimentali. Sono dunque presentati i risultati delle analisi numeriche per simulare la mobilità delle fondazioni dei motori diesel marini. I risultati delle analisi FEM sono stati validati mediante confronto dei risultati delle analisi numeriche con i dati ottenuti da una campagna di misure eseguite a bordo nave. Successivamente sono presentati i risultati di una serie di prove eseguite per collaudare una nuova macchina sperimentale per misurare l’impedenza meccanica degli elementi resilienti. Lo scopo del collaudo era definire una procedura per l’utilizzo della macchina e per l’esecuzione di prove sperimentali in accordo alla ISO 10846, che è considerata normativa di riferimento per questo tipo di prove. Si è dunque proceduto con l’esecuzione di prove sperimentali eseguite su un elemento resiliente per motori diesel marini. Le prove sono state eseguite a differenti carichi statici. I risultati di queste prove sperimentali sono stati utilizzati per settare un modello numerico che simuli il comportamento non-lineare del componente in gomma del resiliente. I risultati ottenuti sia dalle prove sperimentali sia dalle simulazioni numeriche sono stati utilizzati per predire il rumore strutturale generato dai motori diesel, in accordo al single-point approach. I risultati ottenuti dall’applicazione del metodo sono stati confrontati con misure eseguite a bordo e sono stati discussi per evidenziare vantaggi e svantaggi dell’applicazione del metodo. Le procedure numeriche per la simulazione del comportamento dinamico del resiliente e della fondazione costituiscono un primo passo per l’ottimizzazione del sistema di isolazione del motore diesel marino.
The high level of comfort that is required today on board cruise vessels and mega-yachts, leads the designers to focus their attention on structure-borne noise issues. Four-stroke diesel engines that are installed on board as main diesel engines for the propulsion system and as gen-sets, are usually the main sources of structure-borne noise. For this reason, the diesel engines are usually resiliently mounted in order to reduce the vibration energy generated by these sources and transmitted through the ship structures to the accommodation areas. These mounts decouple the noise and vibration source (diesel engine) from the means of wave propagation (ship structures) and so, they isolate the source from the receiving structures. The structure-borne noise levels measured at the diesel engine foundation depend on the velocity levels measured at the source (diesel engine feet), on the mechanical impedance levels of the resilient mounts and on the mechanical mobility levels of the diesel engine foundation. The simplified theory of the single-point approach neglects the interaction among the resilient mounts. According to this theory, to decrease the structure-borne noise transmitted through the resilient mounts towards the ship structures, the mechanical impedance of the resilient mounts as well as the mechanical mobility of the diesel engine foundation are to be lowered. In other words the dynamic stiffness of the resilient mounts has to be decreased and the mechanical impedance of the diesel engine foundation has to be increased. To date, the mechanical impedance of real resilient mounts can only be obtained by laboratory tests and the mechanical mobility of the diesel engine foundation is usually measured when the ship is under construction, so it is not available for predictive analyses. In the thesis, a procedure for simulating the structure-borne noise generated by marine diesel engine is discussed. The procedure is based on both experimental tests and numerical simulations. In the first part of the thesis, some notes on the theoretical background are presented. Then, the results of FE analyses for simulating the mechanical mobility of a diesel engine foundation are shown. The FE models have been validated by the results of a measurement campaign carried out on board a ship. Then, the results of a series of tests performed to tune a new test rig, designed and built up at the University of Trieste for measuring the mechanical impedance of resilient mounts, are discussed. The campaign for tuning the test rig has been carried out in order to set an experimental procedure that allows achieving results in compliance with the ISO 10846 Standard, which is a sound reference for this kind of tests. As a case study, a large resilient mount for marine diesel engines has been tested to achieve its mechanical impedance curve at different static pre-loads. The outcomes of the experimental tests have been used for tuning the best numerical model of the resilient mount that properly takes into account the nonlinear behaviour of the rubber core. The data of the experimental tests carried out on board ships as well as in laboratory and the outcomes of numerical simulations have been used to predict the structure-borne noise according to the single-point approach. The outcomes achieved by the application of the method have been compared with on board measurements and pros and cons of the method are widely discussed. Moreover, the numerical procedures for the simulation of the dynamic behaviour of the resilient mount and the diesel engine foundation, pave the way for the optimization of the decoupling system of marine diesel engines.
XXVII Ciclo
1982

L'elaborato di tesi è stato redatto durante un progetto semestrale in Ferretti Group riguardante il campo di applicazione delle logiche della lean production all'interno del settore della cantieristica navale. Il primo capitolo contiene una descrizione dell'evoluzione del Gruppo Ferretti, dalla nascita fino ai giorni nostri. Nel secondo capitolo vi è una ampia descrizione della filosofia lean e delle tecniche e egli strumenti usati nei contesti aziendali; il terzo capitolo nasce invece per sintetizzare una serie di articoli accademici inerenti al tema del "lean shipbuilding". Infine il quarto capitolo descrive alcune attività eseguite in azienda, a supporto della nascita di una nuova linea di assemblaggio per il modello Ferretti 450.

La presente tesi descrive la messa a punto del modello geotecnico del sottosuolo di una zona dell’Emilia-Romagna che comprende i Comuni di Cesenatico, Gatteo, San Mauro Pascoli, Savignano sul Rubicone e Bellaria-Igea Marina. Il modello si basa principalmente sull'interpretazione delle misure da prove penetrometriche statiche con piezocono e dei sondaggi, unitamente ad un più limitato numero di prove di laboratorio. Nella prima parte della tesi si descrive la geologia dell'area e si illustra il database sperimentale disponibile. Nella seconda parte sono invece analizzate nel dettaglio le prove ai fini della individuazione delle unità stratigrafiche presenti e della successiva caratterizzazione meccanica delle stesse. Il modello è stato costruito in diverse fasi. Nella prima fase sono state elaborate le singole prove penetrometriche: utilizzando approcci interpretativi noti, per lo più di tipo empirico, si è proceduto a classificare i terreni attraversati, sono state preliminarmente individuate alcune le unità stratigrafiche presenti e ad esse sono stati assegnati valori rappresentativi dei parametri meccanici di interesse. Successivamente si è proceduto ad una sintesi delle informazioni e dei risultati conseguiti per le singole verticali di analisi, facendo riferimento ad un certo numero di sezioni longitudinali e trasversali ritenute più significative. In questo modo è stato possibile costruire un modello geotecnico alla scala territoriale, con l'obiettivo non solo di fornire uno strumento utile in una fase preliminare della progettazione geotecnica, ma anche di indirizzare il progettista nell’ottimizzazione delle prove da programmare e nella scelta delle procedure interpretative più idonee per la stima dei parametri meccanici.

Il presente lavoro di tesi vuole focalizzare l’attenzione sull’impiego del GNL per la propulsione navale, analizzando aspetti legati alla sicurezza delle infrastrutture necessarie a tale scopo. Si sono considerati due diversi casi di studio: il primo riguarda un deposito costiero attrezzato per poter svolgere attività di rifornimento per imbarcazioni, mentre il secondo caso interessa una nave da trasporto passeggeri alimentata a GNL. È stata condotta un’analisi del rischio: l’identificazione dei pericoli ha seguito le linee guida proposte dalla metodologia MIMAH, oltre a sfruttare risultati di analisi HAZOP e HAZID. La stima delle frequenze di rilascio è stata effettuata con la tecnica della parts count, sulla base di valori ottenuti da database affidabilistici. La valutazione delle conseguenze è stata realizzata con il supporto del software DNV PHAST, utilizzando come riferimento i valori soglia proposti dal D.M. 9/5/2001. È stata infine impostata una modellazione fluidodinamica con lo scopo di valutare la possibilità di rottura catastrofica dei serbatoi di stoccaggio dovuta ad un’eccessiva pressurizzazione causata da una situazione di incendio esterno. Le simulazioni sono state condotte con il supporto del software CFD ANSYS® FLUENT® 17.2. Si è modellata una situazione di completo avvolgimento dalle fiamme considerando due geometrie di serbatoio diverse, nel caso di materiale isolante integro o danneggiato. I risultati ottenuti dall’analisi del rischio mostrano come i danni derivanti da un ipotetico scenario incidentale possano avere conseguenze anche significative, ma con valori di frequenze di accadimento tipici di situazioni rare. Lo studio fluidodinamico del comportamento di serbatoi di stoccaggio avvolti dalle fiamme ha evidenziato come questi siano capaci di resistere a condizioni gravose di incendio per tempi prolungati senza che si abbia una pressurizzazione tale da destare preoccupazione per l’integrità strutturale delle apparecchiature.

Il presente lavoro di tesi illustra lo sviluppo di un modello geotecnico a scala territoriale del sottosuolo relativo alla fascia costiera che interessa tutto il comune di Cesenatico e si estende fino al confine con il territorio di Bellaria-Igea Marina. Lo studio è basato su un ampio database sperimentale fornito dalla Regione Emilia-Romagna, costituito principalmente da sondaggi a carotaggio continuo e prove penetrometriche statiche con piezocono (CPTU) e con piezocono sismico (SCPTU), nonché da un numero più limitato di prove di laboratorio per la determinazione delle proprietà fisiche e delle proprietà di compressibilità e consolidazione dei terreni. L’idea alla base di questo studio è quello di fornire uno strumento utile ai fini della pianificazione territoriale a scala regionale, attraverso la proposizione di un modello in grado di definire dei parametri geotecnici di indirizzo ai quali far riferimento in fase preliminare di progettazione e soprattutto capace di fornire utili indicazioni in merito alle strategie di indagine e agli approcci interpretativi più adeguati per l’analisi dei dati sperimentali raccolti in quest’area.

2013/2014
Negli ultimi anni le tecniche di idrodinamica numerica CFD hanno permesso di effettuare simulazioni al computer riguardanti l’ interazione tra solidi e fluidi. L’utilizzo dei software CFD permette una simulazione assolutamente realistica dei fenomeni idrodinamici, permettendo al progettista/programmatore di analizzare in tempi relativamente brevi molteplici soluzioni, onde sceglierne la migliore e di conseguenza molteplici macro o micro modifiche sulla carena prescelta, per valutarne l’impatto in termini di resistenza al moto, assetto, tenuta al mare, comfort. Negli ultimi anni si è visto un crescente utilizzo di algoritmi matematici di ottimizzazione multiobiettivo associati a modellatori 3d parametrici e successivamente a solutori CFD BEM a potenziale. Tali applicazioni tipicamente consentono di trovare le forme ottimali che, nel rispetto dei vincoli imposti, generino la minima resistenza d’onda ad una o più determinate velocità. Associare un processo di ottimizzazione ad un solutore viscoso RANS consente invece, conoscendo una moltitudine di parametri fisici in più, di ottimizzare seguendo più obiettivi ed in particolar modo la capacità di poter valutare l’effetto dell’attrito consente di poter ottimizzare le forme al fine di ridurre la resistenza totale all’avanzamento. Fino a ieri però un processo di ottimizzazione associato a simulazioni CFD RANS, se pur teoricamente possibile, era di fatto raramente utilizzato in quanto sconveniente a causa dell’enorme mole di calcoli da eseguire per valutare la bontà di centinaia di soluzioni diverse, rendendo troppo lungo ed oneroso il processo. Minimizzando il numero di celle computazionali riducendo così i tempi ei costi di simulazioni in ogni caso risultati adeguati, si dimostra come il modo simulazioni RANS viscosi saranno molto più utili rispetto a potenziali metodi BEM . Scopo infatti di questo lavoro è stato quello di associare un processo di ottimizzazione di carena basato sulla riduzione della RESISTENZA TOTALE ALL’AVANZAMENTO valutata attraverso l’utilizzo di simulazioni CFD RANSE eseguite con un dominio di calcolo a basso numero di celle. Tale dominio di calcolo deriva dall’accurato sviluppo di una procedura standardizzata che permette di eseguire simulazioni RANSE con una griglia standard che garantisce la bontà del risultato anche se “COARSE”. La presente trattazione oltre a fornire una panoramica sullo stato dell’arte in letteratura, presenta lo sviluppo di una metodologia atta ad eseguire simulazioni a basso numero di celle in maniera standardizzata, sviluppando tre tipi di meshatura standard, suddividendo le carene da studiare in tre differenti famiglie raggruppate per similitudine di geometrie e velocità di funzionamento e pertanto accomunate da una similare formazione ondosa : Round Bilge Displacement Hull, Round Bilge and Hard Chine Semiplaning Hull (Single and Multi-Hull), Hard Chine Planing Hull. Si è successivamente passati alla determinazione dei metodi di ottimizzazione investigando le potenzialità ed i limiti dei diversi metodi noti per eseguire ottimizzazioni multi-obiettivo, compreso il metodo „Sherpa“ basato su un robusto algoritmo combinato e progressivo finalizzato al raggiungimento della soluzione ottima riducendo automaticamente il numero di casi da simulare. Il processo di ottimizzazione in oggetto è stato applicato ad una innovativa carena semi-planante a spigolo dotata di bulbo prodiero a lama: si è partiti da una carena di base che soddisfaceva tutti i requisiti di progetto e, nel rispetto dei vincoli imposti, parametrizzata la carena ed impostati i set-up di calcolo, al termine dell’ottimizzazione si è ottenuta la geometria ottimale della stessa al fine della riduzione della resistenza totale a due differenti velocità (crociera e massima). Al termine delle attività si è proceduto con l’esecuzione di test in vasca navale su modello in scala per validare i risultati ottenuti per via numerica. La possibilità di ottenere simulazioni viscose con domini “standardizzati” a basso numero di celle permette l’analisi comparativa di molteplici soluzioni progettuali contenendo tempi e costi e con la certezza che i risultati siano realistici ed affidabili. L’innovativa standardizzazione studiata permette inoltre una riduzione del tempo di preparazione del set-up permettendo all’operatore di lanciare una simulazione su una nuova carena in pochi minuti, senza dover effettuare laboriose meshature ad-hoc e controlli di grid-independence dei risultati. L’utilizzo di queste griglie standard permette inoltre, come spiegato, di utilizzare le simulazioni CFD RANSE anche per eseguire ottimizzazioni multi-obiettivo riguardanti, per esempio, la riduzione della resistenza totale all’avanzamento. Senza griglie di questo tipo, raffinate ottimizzazioni basate su solutori viscosi sarebbero spesso antieconomiche. Difatti i risultati cui il presente lavoro è pervenuto riguardano un sensibile abbattimento dei tempi di calcolo necessari all’esecuzione di un’ottimizzazione morfologica di carena basata sulla minimizzazione della resistenza a due differenti velocità: in meno di 700 ore di calcolo con un tradizionale server a 12 core, ovvero in circa 80 ore utilizzando un centro di calcolo a 100 core, si riescono ad ottenere risultati importanti validi per fare delle valutazioni in senso assoluto sulla potenza necessaria all’imbarcazione per raggiungere le velocità prestabilite. Una procedura di questo tipo permette da una parte la possibilità di lavorare sulla resistenza totale o su altre quantità fisiche espresse dal solutore RANSE, dall’altra per la sua velocità e la sua semplicità d’utilizzo, consente l’avvicinamento alla CFD anche a progettisti di piccole imbarcazioni che fino ad oggi per problematiche di tempo e di budget non potevano approcciare ad una tecnologia così raffinata per progettare le loro carene. Difatti in un prossimo futuro l’utilizzo diffuso di tecniche di ottimizzazione o anche semplicemente di comparazione ed analisi di carene destinate ad imbarcazioni grandi e piccole, potrà contribuire in maniera significativa al risparmio di Potenza motrice installata a bordo (es. Grazie alla riduzione della resistenza totale), consentendo da una parte risparmi economici di carburante e dall’altra, soprattutto, una riduzione delle emissioni nocive in atmosfera.
In recent years, the techniques of numerical hydrodynamic CFD allowed to perform computer simulations on the interaction between fluids and solids. The use of CFD software allows an absolutely realistic simulation of hydrodynamic phenomena, enabling the designer to analyze several solutions relatively quickly, in order to choose the best hull and therefore various macro or micro changes on the hull chosen, in order to evaluate its impact in terms of resistance, trim angle, seakeeping, comfort. In recent years we have seen an increasing use of mathematical algorithms for multi-objective optimisation related to 3D parametric modelers and then to potential CFD BEM solvers. Typically these applications allow you to find the optimal shape that, while respecting the constraints imposed, generate the minimum wave resistance to one or more certain speeds. The association of optimisation processes to a viscous RANSE solver enables to optimize following more targets, knowing a multitude of physical parameters in addition. In particular, the ability to assess the effect of friction on the hull’s shape, in order to reduce the total resistance. Until yesterday, however, an optimisation process associated with CFD RANSE simulations was in fact rarely used in the industrial sector, because it was considered quite inappropriate though theoretically possible. It was due to the large amount of calculations to be performed to evaluate the goodness of hundreds of different solutions, making the process too long and expensive. The present work demonstrates how viscous RANSE simulations methods can be easily used through number of computational cells minimization and the consequent reduction of time and costs of simulations. Indeed, the aim of this work has been to associate an hull optimisation process based on the reduction of total resistance, evaluated through the use of CFD RANSE simulations performed through computational domain with low number of cells. This calculation domain derives from the accurate development of a standardized procedure which allows to make RANSE simulations with a standard grid ensuring the accuracy of the result even if "COARSE". The present research, as well as providing an overview of the state of the art in literature, shows the development of an innovative methodology able to perform simulations with low number of cells in a standardized way, developing three types of standard meshing, dividing the hulls to be studied in three different families grouped by similarity of geometry and operation speed and having therefore in common a similar wave pattern: Round Bilge Displacement Hull, Round Bilge and Hard Chine Semiplaning Hull (Single and Multi-Hull), Hard Chine Planing Hull. The work subsequently involved the determination of the methods of optimisation investigating potentiality and limits of several already known methods to perform multi-objective optimisation, including the "Sherpa" one, based on a robust combined progressive algorithm aiming to achieve the optimal solution, automatically reducing the number of cases to be simulated. The optimization process has been applied to an innovative semi-planing hard-chine hull with blade bulbous bow: the process started from a basic hull matching all the project requirements and, respecting the imposed constraints, the hull has been parameterized and the calculation set-up has been established. At the end of the optimisation , the best hull geometry has been obtained in order to achieve the reduction of the total resistance at two different speeds (cruise and maximum). At the end of these activities, a towing tank tests on a scale model was carried out in order to validate the results numerically obtained. The chance to get viscous simulations with "standardized" domains with low number of cells allows comparative analysis of multiple design solutions by reducing time and cost, with the certainty that the results are realistic and reliable ones. The innovative process of standardization also makes a reduction in the time of preparation of the set-up allowing the operator to run a simulation on a new hull in a few minutes without having to make laborious ad-hoc meshing activities and grid-independence controls of results. The use of these standard grids also allows, as already said, the use of CFD RANSE simulations also to perform multi-objective optimizations relating to, for example, the reduction of the total resistance. Without such kind of grids, fine optimization based on viscous solvers would be often uneconomical. In fact, these work’s results concern a significant reduction in computation time necessary for the execution of a morphological hull optimization based on the resistance minimization at two different speeds. In less than 700 hours of calculation with a traditional 12 core server, or in about 80 hours using a to 100 cores computer-center, it is possible to achieve important results available to give some absolute assessments on the necessary power to the hull to reach the target speeds. A procedure like this, on one side, allows the opportunity to work on the total resistance or other physical quantities expressed by the RANSE solver, on the other side - thanks to its speed and its simplicity of use - enables the approach to the CFD also for small boats’ designers who, due to lack of time and budget, could not approach to a so refined hulls designing technology, up to now. In the near future the widespread use of optimization techniques, or even just comparative and analysis ones on hulls for large and small boats, will be able to significantly contribute to save engine power installed on board (i.e. by reducing the total resistance), allowing both economic fuel savings and, above all, a strong toxic emissions reduction in the atmosphere.
XXVII Ciclo
1984

Nella parte teorica della Tesi è stato esposto il tema della produzione su commessa descrivendone i criteri di classificazione. Si è confrontato la produzione su commessa con quella in serie. Inoltre, il ciclo di vita delle commesse ha evidenziato la necessità di un controllo di tipo feed-forward rispetto a quello feed-back. Si è presentato uno degli strumenti chiave per il Project Management, la WBS ed è stata affrontata la tematica relativa ai preventivi di commessa e alla gestione di tempi e costi. Infine, si sono definiti il concetto di Costo e la sua determinazione per un prodotto facendo riferimento a diverse teorie diffuse in letteratura approfondendo quella del Cost Plus Pricing. Poi è stato esposto il lavoro pratico. Le attività svolte all’interno del progetto di tirocinio sono state le seguenti: raccolta dei dati storici relativi ai costi e alle caratteristiche parametrizzabili dei MAST, attraverso l’uso di SAP e di Enovia, e creazione di database di costo in base alla funzione tecnica sia dei MAST sia dei componenti; analisi ABC sui costi di un sistema di movimentazione per capire quali fossero gli assiemi che incidessero di più sul costo del prodotto; scomposizione degli assiemi più significativi nei loro componenti principali per la creazione di diversi database in base al tipo di assieme e di componente; elaborazione dei dati raccolti nel database tramite l’uso di Excel per determinare i principali cost driver dei componenti attraverso l’utilizzo della regressione multipla; determinazione di funzioni di costo per mostrare la forza del legame tra il costo di ogni singolo componente e le caratteristiche tecniche parametrizzabili; analisi degli scostamenti tra l’output previsto dalle funzioni di costo e quello osservato; creazione di un preventivo di costo standard configurabile in base alle caratteristiche tecniche richieste dal cliente con la finalità di formulare rapidamente un’offerta al cliente tramite compromesso con l’esperienza diretta sul campo.

Attualmente è riscontrabile a livello globale un aumento del numero di giacimenti offshore contenenti un piccolo quantitativo di gas a bassa pressione e dunque destinati ad essere avviati alla procedura finale di chiusura. Per eliminare gli elevati costi di trasporto del gas e valorizzare il sito, nasce il concetto di Gas-to-Wire. Esso consiste nella produzione di elettricità attraverso la combustione del gas naturale in sito. Allo stesso tempo, la consapevolezza che le risorse oil & gas sono destinate ad estinguersi con gli anni ha spinto la comunità scientifica a concentrare l’attenzione su nuove forme di energia rinnovabile, come le onde marine. Nonostante ciò, vi sono ancora delle barriere da abbattere legate sia al prezzo di tali tecnologie che alla produzione di energia in modo discontinuo che rende problematica la loro integrazione nella rete elettrica. Al fine di superare tali problematiche, si è pensato di adottare un sistema ibrido di energia offshore costituito da convertitori di onda e microturbine a gas installate sulla piattaforma presente nel giacimento depleto. Esse forniscono potenza addizionale di bilanciamento sfruttando il concetto di Gas-to-Wire, consentendo una maggiore dispacciabilità dell’energia rinnovabile da onde. Lo scopo del presente lavoro è quello di analizzare le prestazioni energetiche, economiche e d’impatto ambientale del sistema ibrido di energia offshore. Due differenti siti, Mare del Nord e Mar Adriatico, sono stati presi in considerazione al fine di valutare l’influenza delle diverse condizioni meteo-marine, diversi mercati elettrici di dispacciamento e diversi incentivi fiscali per l’integrazione di energia rinnovabile sulle prestazioni del sistema ibrido di energia offshore. Attraverso l’approccio seguito per il dimensionamento e gestione dei due sistemi ibridi, è stato possibile calcolare gli indicatori tecnici, ambientali ed economici.

Il complesso monumentale storico denominato Fabbrica Vecchia a Marina di Ravenna è un soggetto ideale per testare l’applicazione concreta delle metodologie e degli strumenti informatici attualmente riconducibili ai sistemi complessivamente ascritti al termine BIM. Al fine di creare la base dei dati necessaria, sono state verificate le modalità operative e le potenzialità di tecnologie geomatiche basate su campionamento statistico (quali Laser Scanner e approccio fotogrammetrico Structure From Motion) in raffronto a sistemi analogici a misure dirette selettive. La tesi mira nel suo complesso a verificare la reale applicabilità di soluzioni HBIM (Heritage Building Information Modeling) in un caso di studio concreto particolarmente articolato, non solo dal punto di vista geometrico, e valutare la produttività di tali tecniche e tecnologie rispetto all’approccio tradizionale.

2013/2014
The numerical simulation of wake and free-surface flow around ships is a complex topic that involves multiple tasks: the generation of an optimal computational grid and the development of numerical algorithms capable to predict the flow field around a hull. In this work, a numerical framework is developed aimed at high-resolution CFD simulations of turbulent, free-surface flows around ship hulls. The framework consists in the concatenation of “tools” in the open-source finite volume library OpenFOAM®. A novel, flexible mesh-generation algorithm is presented, capable of producing high-quality computational grids for free-surface ship hydrodynamics. The numerical framework is used to solve some benchmark problems, providing results that are in excellent agreement with the experimental measures.
XXVII Ciclo
1981

Le ricerche di carattere eustatico, mareografico, climatico, archeologico e geocronologico, sviluppatesi soprattutto nell’ultimo ventennio, hanno messo in evidenza che gran parte delle piane costiere italiane risulta soggetta al rischio di allagamento per ingressione marina dovuta alla risalita relativa del livello medio del mare. Tale rischio è la conseguenza dell’interazione tra la presenza di elementi antropici e fenomeni di diversa natura, spesso difficilmente discriminabili e quantificabili, caratterizzati da magnitudo e velocità molto diverse tra loro. Tra le cause preponderanti che determinano l’ingressione marina possono essere individuati alcuni fenomeni naturali, climatici e geologici, i quali risultano fortemente influenzati dalle attività umane soprattutto a partire dal XX secolo. Tra questi si individuano: - la risalita del livello del mare, principalmente come conseguenza del superamento dell’ultimo acme glaciale e dello scioglimento delle grandi calotte continentali; - la subsidenza. Vaste porzioni delle piane costiere italiane risultano soggette a fenomeni di subsidenza. In certe zone questa assume proporzioni notevoli: per la fascia costiera emiliano-romagnola si registrano ratei compresi tra 1 e 3 cm/anno. Tale subsidenza è spesso il risultato della sovrapposizione tra fenomeni naturali (neotettonica, costipamento di sedimenti, ecc.) e fenomeni indotti dall’uomo (emungimenti delle falde idriche, sfruttamento di giacimenti metaniferi, escavazione di materiali per l’edilizia, ecc.); - terreni ad elevato contenuto organico: la presenza di depositi fortemente costipabili può causare la depressione del piano di campagna come conseguenza di abbassamenti del livello della falda superficiale (per drenaggi, opere di bonifica, emungimenti), dello sviluppo dei processi di ossidazione e decomposizione nei terreni stessi, del costipamento di questi sotto il proprio peso, della carenza di nuovi apporti solidi conseguente alla diminuita frequenza delle esondazioni dei corsi d’acqua; - morfologia: tra i fattori di rischio rientra l’assetto morfologico della piana e, in particolare il tipo di costa (lidi, spiagge, cordoni dunari in smantellamento, ecc. ), la presenza di aree depresse o comunque vicine al livello del mare (fino a 1-2 m s.l.m.), le caratteristiche dei fondali antistanti (batimetria, profilo trasversale, granulometria dei sedimenti, barre sommerse, assenza di barriere biologiche, ecc.); - stato della linea di costa in termini di processi erosivi dovuti ad attività umane (urbanizzazione del litorale, prelievo inerti, costruzione di barriere, ecc.) o alle dinamiche idro-sedimentarie naturali cui risulta soggetta (correnti litoranee, apporti di materiale, ecc. ). Scopo del presente studio è quello di valutare la probabilità di ingressione del mare nel tratto costiero emiliano-romagnolo del Lido delle Nazioni, la velocità di propagazione del fronte d’onda, facendo riferimento allo schema idraulico del crollo di una diga su letto asciutto (problema di Riemann) basato sul metodo delle caratteristiche, e di modellare la propagazione dell’inondazione nell’entroterra, conseguente all’innalzamento del medio mare . Per simulare tale processo è stato utilizzato il complesso codice di calcolo bidimensionale Mike 21. La fase iniziale di tale lavoro ha comportato la raccolta ed elaborazione mediante sistema Arcgis dei dati LIDAR ed idrografici multibeam , grazie ai quali si è provveduto a ricostruire la topo-batimetria di dettaglio della zona esaminata. Nel primo capitolo è stato sviluppato il problema del cambiamento climatico globale in atto e della conseguente variazione del livello marino che, secondo quanto riportato dall’IPCC nel rapporto del 2007, dovrebbe aumentare al 2100 mediamente tra i 28 ed i 43 cm. Nel secondo e terzo capitolo è stata effettuata un’analisi bibliografica delle metodologie per la modellazione della propagazione delle onde a fronte ripido con particolare attenzione ai fenomeni di breaching delle difese rigide ed ambientali. Sono state studiate le fenomenologie che possono inficiare la stabilità dei rilevati arginali, realizzati sia in corrispondenza dei corsi d’acqua, sia in corrispondenza del mare, a discapito della protezione idraulica del territorio ovvero dell’incolumità fisica dell’uomo e dei territori in cui esso vive e produce. In un rilevato arginale, quale che sia la causa innescante la formazione di breccia, la generazione di un’onda di piena conseguente la rottura è sempre determinata da un’azione erosiva (seepage o overtopping) esercitata dall’acqua sui materiali sciolti costituenti il corpo del rilevato. Perciò gran parte dello studio in materia di brecce arginali è incentrato sulla ricostruzione di siffatti eventi di rottura. Nel quarto capitolo è stata calcolata la probabilità, in 5 anni, di avere un allagamento nella zona di interesse e la velocità di propagazione del fronte d’onda. Inoltre è stata effettuata un’analisi delle condizioni meteo marine attuali (clima ondoso, livelli del mare e correnti) al largo della costa emiliano-romagnola, le cui problematiche e linee di intervento per la difesa sono descritte nel quinto capitolo, con particolare riferimento alla costa ferrarese, oggetto negli ultimi anni di continui interventi antropici. Introdotto il sistema Gis e le sue caratteristiche, si è passati a descrivere le varie fasi che hanno permesso di avere in output il file delle coordinate x, y, z dei punti significativi della costa, indispensabili al fine della simulazione Mike 21, le cui proprietà sono sviluppate nel sesto capitolo.

L'industria cantieristica rappresenta un settore critico per l'economia nazionale di molti paesi e ha un impatto sull'occupazione diretta e indotta. Questa coinvolge di una vasta e intricata rete di collegamenti e scambi tra il settore stesso e altre industrie. Tale rete è inserita in un complesso sistema operativo logistico che rappresenta uno dei pilastri principali a sostegno del fenomeno dell'outsourcing delle funzioni non core che ha caratterizzato il settore navale negli ultimi decenni e ha promosso la crescita di una Catena del Valore Globale (GVC). Una delle principali sfide di questa GVC è la gestione di una rete sempre più ampia di fornitori. In particolare, in questo lavoro, consideriamo la fabbricazione degli scafi, che sono costruiti in sezioni chiamate blocchi, la cui produzione di solito è affidata a fornitori specializzati che tagliano, piegano, modellano e saldano insieme lamiere e profili in acciaio per ottenere i sottoassiemi che saranno uno ad uno messi insieme in cantiere per ottenere l'intero scafo. In queste fasi, il coordinamento tra acciaieria, centri di taglio e assemblaggio e i cantieri navali è fondamentale. Ogni sito coinvolto dovrebbe avere un grado di efficienza molto elevato per raggiungere questo coordinamento, che non può che passare attraverso l'ottimizzazione continua dei processi. Uno di questi processi è rappresentato dalla gestione delle lamiere d'acciaio: piastre di acciaio che possono pesare fino 13 tonnellate e la cui estensione può raggiungere i 46 m^2. A causa delle loro caratteristiche fisiche, le lamiere di acciaio sono conservate in pile. Lo stoccaggio e il recupero delle lamiere di acciaio dalla pila riguardano tutti i siti interessati (acciaieria, centri di taglio e assemblaggio e cantieri navali) e rappresentano uno dei problemi principali da superare per evitare colli di bottiglia nel processo produttivo. Infatti, essendo le lamiere impilate una sull'altra, quando una lamiera non si trova in cima alla sua pila, per recuperarla, è necessario spostare gli elementi sovrastanti. Ogni spostamento è chiamato "shuffle", e minore è il numero di shuffle, più veloce è il processo di recupero. In letteratura, uno dei problemi legati al recupero di lamiere d'acciaio immagazzinate in pile è noto come Slab Stack Shuffling problem (SSS). In questo lavoro, dopo una revisione del corpus letterario esistente, proponiamo un nuovo framework per raccogliere tutti gli elementi che caratterizzano lo SSS problem nei contesti più diversi in cui si verifica. I lavori su questo problema vengono quindi inseriti nel framework proposto per far emergere i gap da colmare. A valle del framework, presentiamo alcuni modelli matematici e un relativo approccio euristico per estendere il contesto applicativo. Introduciamo nuove funzionalità relative esplicitamente ai centri di taglio e assemblaggio che i problemi SSS analizzati allo stato dell'arte non hanno mai preso in considerazione. Infine, l'efficienza dell'approccio euristico viene confrontata con i risultati del modello attraverso una sperimentazione condotta su istanze generate ad-hoc.
The shipbuilding industry represents a critical sector for many countries’ national economy and impacts direct and induced employment. It involves a vast and intricate network of links and exchanges among the sector itself and other industries. This network is embedded in a complex logistical operations system that represents one of the main pillars supporting the phenomenon of non-core functions outsourcing that has been characterising the shipbuilding sector since the last decades and has promoted the growth of a Global Value Chains (GVC). One of the main challenges of this GVC is the management of an increasingly extensive network of suppliers. In particular, in this work, we consider the fabrication of the hulls, which are built in sections called blocks, whose production usually is entrusted to specialised suppliers that cut, bend, shape and weld steel slabs and profiles together to obtain the subassemblies that will be one by one put together in the shipyard to obtain the whole hull. In these phases, the coordination between steel mill, subassembly centres and shipyards is fundamental. Each involved site should have a very high degree of efficiency to achieve this coordination, which cannot but pass through continuous processes optimisation. One of this process is represented by managing the steel slabs: steel plates that can weigh up to more than 13 tons and whose extension can reach 46 m^2. Due to their physical characteristics, steel slabs are stored in stacks. The storage and retrieval of the steel slabs from the stack concern all the involved sites (steel mill, subassembly centres and shipyards) and represent one of the main issues to overcome to avoid bottlenecks in the production process. Indeed, being the slabs stacked one on the other, when a slab is not on the top of its stack, to retrieve it, a shift of the elements above the target one is necessary. Each shift is called “shuffle”, and the less is the number of shuffles, the faster is the retrieval process. In literature, one of the problems related to the retrieval of steel slabs stored in stacks is known as the Slab Stack Shuffling (SSS) problem. In this work, after a review of the existing body of literature, we propose a new framework to collect all the elements that characterise the SSS problem in the most diverse contexts in which it occurs. Then, the works on this problem are placed in the proposed framework to bring out the gaps to fill. Downstream of the framework, we present some mathematical models and a relative heuristics approach to extend the application context. We introduce new features related explicitly to cutting/assembly centres that the SSS problems analysed at state of the art have never considered. Finally, the heuristic approach’s efficiency is compared with the model results through experimentation conducted on ad-hoc generated instances.

2011/2012
La propulsione elettrica navale è una soluzione che riscuote notevole interesse per le navi di nuova generazione. La sua versatilità permette di ottimizzare gli spazi ed i pesi del sistema elettrico di propulsione. Questo sistema garantisce una riduzione dei consumi specifici del motore primo che, al variare della velocità di rotazione dell’elica connessa alla macchina elettrica, lavora costantemente alla velocità nominale, dove i consumi sono ottimizzati. Il presente elaborato si pone come obiettivo lo studio di un sistema di propulsione ibrida, composto da una turbina a gas e due azionamenti elettrici, installato su navi militari di nuova concezione. Il sistema è in grado di funzionare anche come generatore asse. Lo studio si focalizzerà principalmente sugli azionamenti elettrici del sistema di propulsione e sulla loro interazione con il sistema elettrico integrato di bordo. L’obiettivo principale è quello di realizzare un simulatore dettagliato dell’azionamento elettrico di propulsione, permettendo di studiare il funzionamento dello stesso in regime stazionario e in regime dinamico. Viene quindi eseguita una modellizzazione matematica dettagliata dell’azionamento di propulsione oggetto di studio, dalla macchina elettrica ai convertitori di propulsione. Lo studio è condotto allo scopo di ottenere informazioni riguardanti il comportamento dell’azionamento, in determinate condizioni di funzionamento, e gli effetti da esso causati sulla rete elettrica di bordo. Viene poi descritto il modello del sistema funzionante in modalità di “generatore asse”, dalla trattazione fatta sul sistema di propulsione, effettuando una validazione del relativo simulatore implementato, attraverso la comparazione tra i risultati ottenuti e le prove di collaudo fornite dai produttori del sistema oggetto di studio. Viene infine trattato uno degli argomenti più promettenti nell’ambito della propulsione elettrica navale, il sistema di distribuzione in media tensione continua (MVDC). Il sistema MVDC è una soluzione che riscuote notevole interesse nell’ambito delle “all-electric ship” di nuova generazione, grazie ai vantaggi offerti in termini di riduzione di pesi e dimensioni del sistema di generazione e di consumo di energia.
XXV Ciclo
1981

Lo sfruttamento e l’inquinamento dovuti alla mano dell’uomo, unito ai cambiamenti climatici, come il surriscaldamento globale, hanno portato il Mar Mediterraneo a mutare il suo ricchissimo ma delicato ecosistema. Si è dunque reso necessario studiare con cura la situazione in cui si trova questo mare, in modo da raccogliere dati di vario genere (come il livello di inquinamento delle acque, la temperatura e le condizioni della fauna) per cercare di porre rimedio ai danni che lo stanno già modificando. Allo stesso tempo si è cercato anche di insegnare ai cittadini quanto sia importante rispettare il mare e averne cura, per questo si è ricorsi alla Citizen Science (CS), una tecnica, molto utilizzata nei progetti per la salvaguardia dell’ambiente, che ha appunto lo scopo di mettere in prima linea la cittadinanza in ambito scientifico. “Sentinelle del mare”, il punto di partenza di questo progetto di tesi, è appunto un progetto di CS che consiste nel far raccogliere dati sulla fauna marina, tramite un questionario, a dei sub amatoriali dopo le loro immersioni. È stata dunque sviluppata un’app mobile nativa, tramite React Native (tecnologia che permette di sviluppare un’unica applicazione per tutti i sistemi operativi), che informatizzasse il processo di raccolta dati, tramite un DataBase (realizzato mediante PostgreSQL) e delle API RESTful (collegate al DB tramite TypeORM e realizzate mediante NestJS), e che, allo stesso tempo, rendesse l’esperienza più interessante per gli utenti tramite alcune funzionalità di “gamification”.

2013/2014
Il continuo aumento della richiesta di energia elettrica e la conseguente crescita dei valori di anidride carbonica nell'atmosfera terrestre crea sempre più la necessità di attuare modifiche sostanziali non solo nei metodi di produzione dei settori energetico e industriale, ma anche nella vita di ogni abitante del pianeta. Questa tesi analizza la possibilità di utilizzare l'energia solare per la produzione di acqua fredda grazie alla contemporaneità tra la disponibilità di energia rinnovabile e la richiesta di raffrescamento durante il periodo estivo. Due diversi impianti sperimentali, dotati di collettori solari a tubi evacuati commerciali e chiller ad adsoprbimento di piccole dimensioni (20 kW), sono stati monitorati ed i primi risultati sperimentali sono presentati in questo studio. Per studiare soluzioni diverse e trovare un design ottimale, un modello di simulazione dinamica è stato creato e testato utilizzando il software commerciale TRNSYS 17.
XXVII Ciclo
1984

2013/2014
Durability and cost are the major limiting factors in current PEM fuel cells development and commercialization. Electrocatalyst materials are the main responsible of both cost of the entire fuel cell stack and its degradation during operation [1,2]. In this research durability and degradation have been investigated in high temperature PEM fuel cells (HT-PEMFCs). Specific diagnostic techniques have been studied and tested for the investigation of electrocatalyst structural properties. An experimental sensibility analysis has been carried out with the purpose to assess advantages and limitations of the use of cyclic voltammetry to determine the electrocatalyst ECSA in H3PO4/PBI high temperature PEM fuel cells. Small angle x-ray scattering (SAXS) has been used to obtain structural information of the electrocatalyst nanoparticles, such as size and distribution. A procedure to characterize HT-PEMFCs MEAs by means of SAXS has been developed and tested. Transmission electron microscopy (TEM) is a complementary technique to SAXS: it has been used to validate the diagnostic method and to compare the results. Electrocatalyst evolution during long-term operation has been studied and related with performance loss. Specific stress test protocols have been developed to accelerate electrocatalyst degradation in commercial HT-PEMFC MEAs operated in single cell configuration. Two MEAs have been subjected to load cycling and one to start/stop cycling. One of the two testing protocols based on load cycling included open circuit (OC) condition in each cycle with the purpose to study the effects of frequent and short OCs during operation on MEA durability and electrocatalyst evolution. Specific start-up and shutdown procedures have been used in the start/stop test in order to limit other degradation mechanisms. Cell voltage and polarization curves have been recorded to monitor cell performance during the durability tests. The electrocatalyst structural evolution induced by load cycling has been characterized with SAXS and TEM. The stress test protocols have been effective to accelerate performance and electrocatalyst degradation of the MEA. The voltage decay rate at 200 mAcm-2 was higher than 25 μVh-1 in the samples subjected to load cycles. The start/stop cycling caused a performance degradation of 18 μV/cycle at 222 mAcm-2 during the first 450 cycles of the test. Regarding the diagnostic techniques used to characterize the electrocatalyst, cyclic voltammetry (CV) seems not to be particularly reliable when performed at high temperatures (>100°C) due to the high dependence of the voltammogram shape to humidity conditions. SAXS, on the other hand, seems to be an effective tool to investigate structural properties of PEMFC electrocatalysts. SAXS analysis showed that after 100,000 load cycles the mean size of the platinum nanoparticles more than doubled. TEM results varied about 30% from the SAXS results: this divergence could be due to a very different population size of the nanoparticles that have been analysed in the two methods. Moreover, the preparation of the sample used in TEM may have strongly influenced the electrocatalyst structure. Finally, a visualization of the electrocatalyst structural evolution on large areas of the MEAs subjected to load cycling showed preferential directions of the particles growth that could be due to the position of the channels on the flow-field plates of the fuel cell.
XXVII Ciclo
1987

2013/2014
This research is focused on the condition monitoring of electrical machines and its long term purpose is to monitor electrical and mechanical faults at the same time, in non-stationary conditions (variable load and speed), with a single piece of hardware. The Instantaneous Angular Speed (IAS) measurement of an electrical machine is proposed and analysed in order to detect the fault development inside it. Chapter 1 introduces some basic principles about the maintenance of an electrical machine. Machine unscheduled downtimes are frequently caused by bearing faults, and rotor/stator faults. Monitoring systems are needed when the machine is very important for the plant (cost, safety). In this chapter, the electrical machine’s behaviour is also examined. Induction electrical machines have been chosen for this research. A review of the excitation frequencies is reported in the chapter. In the last section, characteristic fault frequencies (from mechanical and electrical sources) are collected. Chapter 2 presents the IAS measurement and its signal processing. The IAS is the measurement of the shaft rotating speed in order to visualize what’s happening during a single or in multiple turns. There are many measurement methods which are based either analogical to digital conversion or which use counters. Analogical to digital methods use a standard data acquisition board. Counter methods have to use specific hardware that is more expensive, but with less data to store. In this research, the counter method is used, combined with the Elapsed Time (ET) counting technique. Chapter 3 describes the encoder system. Its output signal is acquired with an oscilloscope and with the counter board. The signal’s differences are highlighted. In this chapter, the measurement’s source of errors are listed: the encoder’s geometrical error, the counter’s quantization error, the clock stability and the general electrical noise. Chapter 4 collects all the experimental tests done during the PhD research. Three experimental test rigs are shown and two measurements at Nidec ASI S.p.A. are reported. Note that the experimental test rigs were designed and built at the Università degli Studi di Trieste during the three years of the PhD. Experimental Test Rig 1 (ETR1) is used to understand the electrical motor’s behaviour with varying speed, the difference between the IAS and the speed acquired with the Torsional Laser Vibrometer, the difference between the IAS and the acceleration signal measured with an accelerometer located on the motor’s stator, the effect of the unbalance in the IAS measurement. Experimental Test Rig 2 (ETR2) allows to examine the load effect on the IAS measurement, the magneto-motive force harmonics, the slip and the rotor effects. Experimental Test Rig 3 (ETR3) is designed in order to detect the Inner Race Bearing Fault (Ball Pass Frequency Inner - BPFI) with varying load. The acceleration, the voltage and the current are compared with the Instantaneous Angular Speed. The motor is also tested with an unbalanced power supply. The two measurements at Nidec ASI S.p.A show how the IAS measurement could be implemented in an industrial machine larger than the one tested in the laboratory. This research presents the pros and cons of the IAS measurement, highlighting the capability of detecting BPFI bearing fault, feeling the load variations owing to the brake system (a synchronous generator), measuring the Fundamental Train Frequency of an healthy bearing, detecting unbalance in the rotor and other special features. The author would like to thank the Fondo Sociale Europeo, the Regione Friuli Venezia Giulia and Nidec ASI S.p.A (an electrical motor company) for the sponsorship and the collaboration during the three PhD years covered by the SHARM project ”Manutenzione Preventiva Integrata”.
Questo studio è focalizzato al monitoraggio dello stato di salute delle macchine elettriche con l'obbiettivo finale di monitorare danni meccanici ed elettrici, in condizioni non stazionarie (carico e velocità variabili), con un singolo sistema hardware. Viene quindi proposta ed analizzata la misura della Velocità Angolare Istantanea (Instantaneous Angular Speed - IAS) di una macchina elettrica allo scopo di prevedere l'insorgere di guasti al suo interno. Il Capitolo 1 introduce i principi base relativi alla manutenzione di macchine elettriche. Di frequente, le fermate non programmate sono conseguenti a danni su cuscinetti e su rotore/statore. I sistemi di monitoraggio sono indispensabili quando la macchina è molto importante nel contesto dell'impianto, considerazione esaminata sia dal punto di vista del costo che della sicurezza. In questo capitolo, viene analizzato anche il funzionamento della macchina elettrica. Dopo un'attenta valutazione, per lo sviluppo di questa ricerca sono state selezionate le macchine ad induzione asincrone. Nel capitolo è riportata anche un'analisi bibliografica sulle frequenze caratteristiche delle forzanti elettromagnetiche presenti. Nell'ultima sezione vengono elencate le frequenze tipiche dei danni rilevabili in misure di tipo vibrazionale ed elettrico. Il Capitolo 2 presenta la misura IAS. Questa rappresenta la misurazione della velocità di rotazione dell'albero e viene analizzata con accuratezza, individuando la relazione tra velocità di rotazione e le caratteristiche dell'encoder; inoltre vengono descritti i vari processamenti del segnale. Tale sistema permette di visualizzare ciò che sta accadendo alla macchina durante il suo funzionamento, in una o più rotazioni. Esistono metodi di misura basati o sulla conversione analogico-digitale o che prevedono l’impiego di contatori. I primi si servono di una scheda di acquisizione dati standard, mentre i secondi richiedono l'utilizzo di un hardware specifico, che alle volte può risultare più costoso, ma permette di acquisire i dati occupando una quantità inferiore di memoria. In questa tesi si è scelto di utilizzare un contatore per eseguire la misura IAS, sfruttando il conteggio Elapsed Time (ET). Il Capitolo 3 descrive l'encoder. Il segnale in uscita dal dispositivo viene acquisito con una scheda contatore e con un oscilloscopio in modo da confrontare ed analizzare le differenze presenti. In questo capitolo vengono elencate le tipologie di errore presenti nel sistema encoder: l'errore geometrico, l'errore di quantizzazione, l'errore dovuto alla stabilità del clock interno e l'errore dovuto a fonti esterni di rumore elettrico. Il Capitolo 4 raccoglie tutti i test sperimentali condotti durante il dottorato. Sono stati progettati e costruiti tre setup allo scopo di evidenziare particolari aspetti e problematiche; sono riportate anche due misure eseguite presso la sala prove dell'azienda Nidec ASI S.p.A. Il setup Experimental Test Rig 1 (ETR1) è stato utilizzato per conseguire le seguenti finalità: capire il funzionamento del motore elettrico con velocità variabile, analizzare la differenza della velocità acquisita con un torsiometro laser ed una scheda contatore, confrontare una misura vibrazionale (accelerometro posizionato sullo statore del motore) e la misura IAS, analizzare l'effetto dello sbilanciamento sulla misura IAS. Il setup Experimental Test Rig 2 (ETR2) permette di esaminare l'effetto del carico sulla misura IAS, le armoniche della forza elettromotrice, l'effetto dello slip e del rotore. Il setup Experimental Test Rig 3 (ETR3) è progettato in modo da evidenziare un difetto sulla guida interna di un cuscinetto, considerando anche un carico variabile. L'accelerazione, il voltaggio e la corrente sono confrontate con la Velocità Angolare Istantanea. Il motore viene testato anche applicando una tensione di alimentazione sbilanciata. Le due misure rilevate in Nidec ASI S.p.A dimostrano che la misura IAS può essere implementata in macchine industriali di grandi dimensioni e non solo nei setup di laboratorio. Questa ricerca espone gli aspetti positivi e negativi della misura IAS, evidenziando le capacità di individuare un danno sulla guida interna di un cuscinetto, captare le variazioni di carico prodotte dal freno (un generatore sincrono), misurare la Fundamental Train Frequency di un cuscinetto in buona salute, individuare uno sbilanciamento ed altre funzionalità. L'autore vuole ringraziare il Fondo Sociale Europeo, la Regione Friuli Venezia Giulia e l'azienda Nidec ASI S.p.A (produttore di macchine elettriche di medio-grandi dimensioni) per la sponsorizzazione e la collaborazione durante i tre anni di dottorato previsti dal progetto SHARM ”Manutenzione Preventiva Integrata”.
XXVII Ciclo
1983

L’opposition au coup d’État de 1973 au sein des forces armées chiliennes a été significative. En effet, un nombre symptomatique d’officiers, tout comme un nombre considérable des membres de la troupe, ont répondu « Non » à l’ordre de renverser le gouvernement légitime. Ces militaires légitimistes ont été particulièrement actifs dans la Marine, institution qui vit un conflit entre sa structure archaïque et le statut social de technicien acquis par les marins. Ce derniers perçoivent, avant d’autres secteurs de la société, le danger d’un coup d’État et vont tenter de s’organiser, tout d’abord pour informer les autorités et ensuite pour tenter de le faire avorter.

Notre objectif est de retracer l’histoire du mouvement des marins légitimistes et notre hypothèse de travail est que le coup d’État de 1973 n’est pas l’œuvre de l’armée mais d’une fraction de celle-ci.

Nous avons consulté quatre catégories de sources :

1) La presse :6 quotidiens et 2 hebdomadaires opposés au gouvernement d’Allende; 4 quotidiens, 2 hebdomadaires et un bimensuel proches du gouvernement ou de gauche.

2) Les essais, documents politiques, témoignages et mémoires, particulièrement les mémoires des quatre amiraux organisateurs du coup d’État.

3) Les procès entamés contre les marins dès la fin du gouvernement d’Allende, dont les 6.000 pages du célèbre procès 3926 contre les marins de la flotte.

4) Nous avons interviewé 30 marins, ce qui correspond à environ un tiers des marins condamnés par les tribunaux navals sous la dictature. En outre, nous avons interviewé, des militants, des avocats, un procureur, un général de l’aviation opposé au coup d’État, un officier de la Marine opposé au coup d’État et un officier de la Marine favorable au coup d’État. Au total 52 interviews qui totalisent un bon millier de pages.

L’introduction présente le sujet et explique sa pertinence :les réunions entre les marins et les dirigeants politiques restent un événement souvent cité dans l’historiographie qui justifie le coup d’État.

Le ch. I est un travail de compilation sur l’histoire des révoltes de marins au XXe siècle, pour identifier les éléments communs entre elles.

Le ch. II tente de situer la Marine chilienne dans son contexte historique et social, rappelant les conflits qui ont secoué la force navale et sa réorganisation lors du début de la Guerre froide et décrivant le contenu de l’enseignement donné à l’École navale des officiers.

Le ch. III décrit la vie sociale dans la Marine de 1970 –l’année de l’élection présidentielle– surtout les relations difficiles entre la troupe et les officiers. Celles-ci se manifestent à travers des réactions contradictoires au résultat de l’élection. Pendant les premiers mois du gouvernement d’Allende, un nombre croissant d’officiers manifeste son opposition, alors que des « hommes de mer » (la troupe) s’organisent pour le défendre.

Les ch. IV et V couvrent la période qui va de 1971 jusqu’à la première tentative de coup d’État le 29 juin 1973 (el Tanquetazo). Elle est marquée d’une part par l’adhésion de la plupart des officiers aux thèses putschistes, et d’autre part, par un notable développement des groupes de marins antiputschistes. Nous décrivons les relations structurelles entre les officiers et civils conjurés et l’établissement des relations entre des groupes de marins et certains partis politiques de gauche. Ce travail décrit la réunion secrète où plusieurs groupes de marins, tentent d’établir une coordination et discutent s’il faut agir avant que le coup d’État ne soit déclenché ou seulement en réaction à celui-ci.

Le chapitre VI couvre les cinq « semaines décisives » qui s’écoulent entre la tentative de putsch du 29 juin et l’arrestation des marins de la flotte, le 5 août 1973. Dans la Marine, la préparation du coup d’État arrive à sa phase finale, avec un affairement perceptible. Beaucoup de marins craignent d’être forcés à y participer. Dans ce contexte, le groupe de marins de la flotte formule une ébauche de plan d’occupation des navires et organise des réunions avec des dirigeants de gauche pour tenter une action qui ferait avorter le coup d’État imminent. Nous avons pu retracer ce plan ainsi que les célèbres réunions avec les dirigeants du PS, du MAPU et du MIR, grâce à plusieurs témoignages de marins et de « civils » présents dans ces réunions.

Le chapitre VII décrit la période entre l’arrestation des marins et les semaines qui suivent le coup d’État, décrivant les premières tortures, la difficile situation du gouvernement d’Allende, qui attaque en justice les marins « infiltrés », et le débat politique et juridique suscité par les arrestations et tortures, un des derniers débats démocratiques.

Le chapitre VIII expose la poursuite des procès sous la dictature. Parmi les avocats pro deo qui se contentent d’une timide défense pour la forme, nous avons trouvé une défense exceptionnelle des marins sur le plan politique :« le devoir de tout militaire est de défendre le gouvernement légitime », affirme l’avocate Lidia Hogtert, une dame de 75 ans, qui, en 1975, ose défier la justice militaire. En 1988, à la fin de la dictature, lorsque l’ancien secrétaire du MAPU Oscar Garretón se présente devant la justice navale, le cas connaît un nouveau retentissement :après plusieurs condamnations par des tribunaux militaires, Garreton obtient une victoire complète à la Cour Suprême. Il est acquitté de toute accusation pour « sédition et mutinerie ».
Doctorat en Histoire, art et archéologie
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