L’elica, un oggetto che ancora oggi puรฒ essere innovato, รจ al centro di un progetto europeo, cui partecipa la Detra Custom Propellers, teso al miglioramento delle prestazioni e alla ottimizzazione nella costruzione, montaggio e manutenzione.
Siamo nel cuore della zona cantieristica all’interno del porto di Genova, una fascia di terra stretta tra il mare e i vicoli del centro storico, cantieri e aziende del comparto nautico si contendono gli spazi con discrezione. Tra le varie realtร esiste un’autentica eccellenza a livello internazionale: la Detra Custom Propellers, azienda trentennale che spicca per il livello di specializzazione nella produzione di eliche per yacht e nell’assistenza e riparazione di eliche di qualunque tipo. Un’officina meccanica genovese molto articolata in cui sono presenti macchine utensili e tecnologie all’avanguardia come frese multiasse a controllo numerico e stampanti 3D.
Ma ciรฒ che rende speciale la Detra รจ il suo fondatore, l’ing Piero Travi, vero cuore pulsante dell’azienda: non solo preparazione tecnica ma anche intuito e fantasia a rendere possibili anche lavorazioni che sembrano impossibili. Una progettazione su misura basata sulle specifiche dell’imbarcazione, sulle linee d’acqua e sulle prestazioni volute permette di ottenere il massimo da ogni elica. E non solo: rientrano nelle โmission impossibleโ anche le modifiche ad eliche esistenti per variarne i parametri, per fermarne il โcantoโ o la cavitazione (anche in ambito militare). Un mix di tradizione consolidata e di innovazione spinta connotano la Detra Custom Propellers e l’ing Travi, sempre alla ricerca di un miglioramento, di quel passo in avanti necessario per rimanere leader di mercato. ร il caso di un recente importante progetto di ricerca denominato โStudio e sviluppo di un sistema innovativo di propulsione a pale modulari, ad elevata efficienza, in particolare per i sistemi di propulsione ibrida ed elettrica in ambito nauticoโ cofinanziato con fondi F.E.S.R. (Fondo Europeo di Sviluppo Regionale) per il quale DETRA ha studiato e realizzato una serie di โdeviceโ per migliorare le prestazioni delle eliche.
Sistemi di miglioramento di efficienza delle eliche
Detra, in stretta collaborazione con lโUniversitร di Genova (Dipartimento DITEN โ Dipartimento di Ingegneria Navale, Elettrica, Elettronica e delle Telecomunicazioni), ed utilizzando la fluodinamica numerica (CFD o Computational Fluid Dynamics), ha studiato una serie di alette deviatrici del flusso da applicare al cappellozzo dellโelica per equalizzare le velocitร tangenziali e recuperare parte dellโenergia dissipata, sistema in alcuni casi denominato PBCF (Propeller Boss Cap Fins).
In pratica si tratta di un mozzo secondario (che va ad allungare quello originale) sul quale sono create pale a profilo squadrato che vanno ad essere cosรฌ sistemate a poppavia delle pale dell’elica sulla quale รจ montato il sistema: le alette intercettano i flussi turbolenti di scarto e li raddrizzano indirizzandoli correttamente nella scia.
Questa raffinata tecnica progettuale e costruttiva vuole eliminare l’inevitabile vortice che si crea al mozzo durante la rotazione dell’elica ed รจ tesa al raggiungimento di un incremento dellโefficienza generale della propulsione.
Lโefficacia di questo sistema, evidenziata pienamente dagli studi teorici, รจ stata successivamente confermata da prove sperimentali al tunnel di cavitazione presente all’interno delle strutture dellโUniversitร di Genova utilizzando modelli realizzati mediante la tecnologia โAdditive Manufacturingโ con stampanti 3D di ultima generazione.
In seguito alla conferma delle prestazioni calcolate con la CFD mediante le prove al tunnel di cavitazione, si รจ provveduto alla realizzazione di una serie di manufatti nelle dimensioni finali di progetto adatti ad essere installati a bordo del M/Y Benetti S10/14, identificato come mezzo ideale per la prova in mare.
Il sistema รจ stato realizzato in vera grandezza utilizzando tre materiali differenti: in bronzo, in vetroresina con la tecnologia dellโadditive manufacturing e in PLA rivestito in vetroresina realizzato tramite stampante 3D con tecnologia FDM (modellazione a deposizione fusa).
Quest’ultimo รจ stato realizzato per essere sottoposto ad una prova di robustezza strutturale. Due degli esemplari realizzati, uno in bronzo e uno in vetroresina, sono stati installati sullo Yacht Benetti S10/14 nel cantiere AZIMUT-BENETTI di Fano per due serie di test in mare.
I risultati ottenuti dalle prove in mare hanno confermato che la tecnologia di progetto e la realizzazione di questi sistemi concepiti per eliche navali sono applicabili anche alle eliche di motor yacht di elevate velocitร e prestazioni.
Una nuova tipologia di eliche sperimentata da Detra…
Nellโambito dello stesso progetto di ricerca di cui sopra โStudio e sviluppo di un sistema innovativo di propulsione a pale modulari, ad elevata efficienza, in particolare per i sistemi di propulsione ibrida ed elettrica in ambito nauticoโ cofinanziato con fondi F.E.S.R. (Fondo Europeo di Sviluppo Regionale) Detra, in collaborazione con altri partner (Azimut-Benetti, Engintech, Novigo) e con il supporto dellโUniversitร di Genova DITEN (Dipartimento di Ingegneria dellโUniversitร di Genova), ha sviluppato e collaudato una tipologia di eliche a pale riportate particolarmente adatte allโinstallazione su yacht.
Questa tecnologia di produzione di eliche consente di lavorare le pale ed il mozzo separatamente unendoli successivamente mediante una serie di bulloni, soluzione che offre sicuramente particolari vantaggi dal punto di vista realizzativo, ma soprattutto da quello operativo, per la facilitร di movimentazione e di manutenzione durante la vita dellโimbarcazione.
Si puรฒ infatti sostituire, qualora fosse necessario, una singola pala anzichรฉ tutta lโelica, anche mantenendo in acqua l’imbarcazione ed inoltre, per ridurre al minimo lโeventuale fermo dello yacht, si puรฒ tenere a bordo solo una singola coppia di pale di rispetto.
Le difficoltร progettuali riscontrate in questo tipo di progetto sono costituite soprattutto dalle dimensioni estremamente ridotte del mozzo delle eliche degli yacht, difficoltร incrementate dalla necessitร di individuare un collegamento piede di pala-mozzo semplice ma estremamente preciso, robusto ed affidabile.
Un prototipo di eliche a pale riportate adatte per lo yacht serie Mediterraneo di Azimut-Benetti รจ stato studiato sfruttando le piรน moderne tecnologie a disposizione, come la fluodinamica numerica (CFD) per determinare i carichi agenti sulle pale in diverse condizioni operative (massima andatura, bollard-pull etc) ed i calcoli ad elementi finiti per determinare le sollecitazioni sul collegamento delle pale con il mozzo.
Le pale, inoltre, sono state lavorate mediante fresa a controllo numerico per ottenere la massima precisione dei manufatti.
I calcoli ad elementi finiti hanno fornito ottime indicazioni sullโottimizzazione, dal punto di vista dimensionale, del sistema di collegamento piede di pala-mozzo con verifica delle sollecitazioni sia sul piede di pala sia sui perni di collegamento, tenendo conto di tutte le forze agenti sul sistema (idrodinamiche, centrifughe e di montaggio).
La parte di studi teorici รจ stata inoltre supportata da una estesa campagna di verifiche idrodinamiche su modello al tunnel di cavitazione dellโUniversitร di Genova.
Per la realizzazione dei modelli, oltre alle tecniche tradizionali di fusione in bronzo e fresature a controllo numerico, sono state sperimentate anche diverse tecnologie innovative basate sullโadditive manufacturing in materiale metallico e materiali compositi realizzati mediante speciali stampanti 3D.
Le prove al tunnel di cavitazione su modelli hanno confermato le prestazioni e le caratteristiche cavitative previste dalla fluodinamica numerica per lโelica studiata dalla Detra Custom Propellers.
Gli studi teorici e quelli sperimentali su modello sono stati successivamente validati mediante prove strutturali su una pala al vero presso il laboratorio strutture dellโUniversitร di Genova e mediante prove in mare sul M/Y Benetti Mediterraneo (BM005MY BIG FIVE).
Lโinsieme degli studi teorici e sperimentali, nonchรฉ le prove in vera grandezza, hanno pertanto pienamente confermato la fattibilitร e la affidabilitร della soluzione di elica realizzata a pale riportate.
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