Tesi di laurea

Nata nel 2018 all’interno della Foiling Week, la SuMoth Challenge è una competizione internazionale che combina la vela moderna con la sostenibilità, dove i moth costruiti e progettati dai diversi Team universitari si sfidano a Malcesine all’interno della splendida cornice del Lago di Garda. La competizione si svolge in due fasi distinte. La prima vede la giuria valutare il progetto del moth in base al design, all’innovazione e alla sostenibilità. Segue la regata a cui poi si aggiunge anche un test di velocità massima che la barca è capace di raggiungere.

Autrice: Ramazzotti Laura

Il connubio tra materiali performanti e sostenibilità del prodotto e dei processi realizzativi, Ha spinto la ricerca a trovare vie alternative nella produzione di manufatti compositi. In collaborazione con la startup Northern Light Composite, in questo lavoro di tesi si è valutato l’apporto dato dal trattamento del silano [(3-metacrilossi)propil]trimetossisilano (MPS) su fibre lunghe di lino, impiegate insieme ad una resina termoplastica per realizzare un materiale composito naturale riciclabile, destinato all’uso nautico. É stato effettuato uno studio di caratterizzazione sia della fibra che della resina (Elium®188XO), al fine di conoscerne la chimica superficiale e avanzare ipotesi su come migliorare l’adesione tra i rinforzi aventi natura polare e la matrice apolare. Il silano scelto per questo trattamento ha una struttura bifunzionale, utile a modificare la chimica superficiale della fibra di lino, diminuendone il carattere idrofilico così da aumentarne l’interazione con la resina. Per avere un riscontro diretto degli effetti realizzati dal silano sulle proprietà meccaniche del materiale composito, sono stati svolti dei test di trazione e flessione su campioni funzionalizzati a concentrazioni differenti di MPS. I risultati delle prove meccaniche e le analisi spettroscopiche, hanno mostrato che il silano aderisce alla fibra, aumentando il comportamento fragile del composito e diminuendo la tendenza del materiale a del laminare.

Autore: Cacioppo Adriano 

L’utilizzo dei materiali compositi si è sviluppato ed esteso negli ultimi 60 anni in diversi settoriindustriali, fra cui i più importanti sono: l’industria dei trasporti e dell’automobile, l’industriaaerospaziale e militare, l’industria delle costruzioni e l’industria marittima e navale. Le elevatecaratteristiche meccaniche accompagnate al peso molto contenuto rispetto ai materiali tradizio-nali, hanno permesso un rapido ed enorme sviluppo dei compositi con vantaggi e benefici ancheeconomici. La grande espansione ha significato nei decenni però anche la produzione di un grannumero di “rifiuti”, perché i materiali compositi non sono generalmente riciclabili, ed il lorosmaltimento ha avuto ed ha un impatto economico ed ambientale sempre più pesante.Proprio in questa direzione è nata la collaborazione con la start-up Northern Light Composites,azienda che opera nel settore della nautica e che ha come obiettivo la costruzione di imbarcazionia vela con materiali naturali e riciclabili.La ricerca nell’ambito dei materiali compositi ha oggigiorno come importante obbiettivo l’intro-duzione di componenti innovative e a minore impatto ambientale, in sostituzione ai materiali piùlargamente in uso, quali ad esempio le resine epossidiche e le fibre di vetro. Nell’ambito dei rin-forzi sta prendendo piede l’utilizzo di fibre naturali di origine vegetale come per esempio il lino,la canapa o la juta, che vengono solitamente utilizzate per altre applicazioni; per quanto riguardala parte delle resine, invece, la ricerca è orientata verso sistemi polimerici bio-derivati o riciclabili.Il lavoro di tesi ha interessato lo studio di un materiale composito riciclabile costituito da fibredi lino naturali legate ad una resina termoplastica di polimetilmetacrilato. Tra le fibre naturali,le fibre di lino sono quelle che generalmente garantiscono le migliori performance meccaniche alcomposito ed anche quelle più facilmente reperibili in Europa. La matrice polimerica, denomi-nata EliumR, invece, è stata sviluppata negli ultimi anni dall’azienda Arkema con lo scopo difornire un sistema termoplastico che sia facilmente processabile con le tecniche di infusione uti-lizzate con i sistemi termoindurenti, e che al tempo stesso possa fornire prestazioni meccanicheelevate e paragonabili alle resine tradizionali. Il vantaggio ulteriore di questa resina sta proprionella sua natura termoplastica che permette il riciclo del composito ed il recupero delle fibre inmaniera più semplice e più efficiente rispetto alle matrici termoindurenti.La caratterizzazione di questo composito, utilizzato dall’azienda Northern Light Composites, haevidenziato alcune criticità legate alle proprietà meccaniche, quali ad esempio il modulo elastico.Nell’ipotesi che tale comportamento sia dovuto anche ad una non ottima interazione tra fibra ematrice si è voluto studiare un trattamento superficiale da applicare alle fibre di lino. Questo èstato lo scopo del lavoro di tesi che inizialmente ha visto un studio preliminare in letteratura perindividuare l’agente di accoppiamento più idoneo. La scelta è caduta su un silano funzionalizzatometacrilato chimicamente affine alla resina. Si è proceduto poi con una parte sperimentale diprogettazione e realizzazione di un processo di trattamento delle fibre. Le fibre così “silanizza-te” sono state poi caratterizzate strumentalmente per verificare l’efficacia del processo. L’ultimostep ha visto la realizzazione di compositi con matrice EliumRe fibre di lino diversamentetrattate, sui quali sono state eseguite delle prove meccaniche preliminari.

Autrice: Russo Cirillo Francesca

Con le recenti evoluzioni delle imbarcazioni di coppa America si sono puntatii riflettori sulle barche cosidette volanti. Una di esse, che con l’utilizzo dellesuperfici portanti ha visto una seconda vita, è proprio l’International Moth.Per tutte le imbarcazioni dotate di superfici portanti il mantenimento dell’al-tezza di volo costante è una prerogativa imprescindibile ed attualmente permantenere e controllare l’altezza di volo di un Moth la superficie principaleviene dotata di flap. L’utilizzo di flap però comporta problematiche che adun profilo rigido non vengono richieste, come ad esempio la grande rigidezzadell’ala stessa per non far flettere la cerniera del flap. Quest’ultimo presentainoltre due sconnessioni che andrebbero ad influire negativamente sulla re-sistenza che mal si sposa con la ricerca continua della massima velocità diquesta classe. Vista la costante ricerca di miglioramento della classe Moth,in questa tesi si intraprenderà uno studio di ricerca sulla possibilità di uti-lizzare la pressione stessa agente sul foil come driver per flettere il profilo edagire in tal modo come un flap. Tali profili potrebbero altresì essere utilizzatiin altre classi in cui, come il windfoil, sono utilizzati profili completamenterigidi.

Autore: Muzio Vittorio

Con le recenti evoluzioni delle imbarcazioni di coppa America si sono puntatii riflettori sulle barche cosidette volanti. Una di esse, che con l’utilizzo dellesuperfici portanti ha visto una seconda vita, è proprio l’International Moth.Per tutte le imbarcazioni dotate di superfici portanti il mantenimento dell’al-tezza di volo costante è una prerogativa imprescindibile ed attualmente permantenere e controllare l’altezza di volo di un Moth la superficie principaleviene dotata di flap. L’utilizzo di flap però comporta problematiche che adun profilo rigido non vengono richieste, come ad esempio la grande rigidezzadell’ala stessa per non far flettere la cerniera del flap. Quest’ultimo presentainoltre due sconnessioni che andrebbero ad influire negativamente sulla re-sistenza che mal si sposa con la ricerca continua della massima velocità diquesta classe. Vista la costante ricerca di miglioramento della classe Moth,in questa tesi si intraprenderà uno studio di ricerca sulla possibilità di uti-lizzare la pressione stessa agente sul foil come driver per flettere il profilo edagire in tal modo come un flap. Tali profili potrebbero altresì essere utilizzatiin altre classi in cui, come il windfoil, sono utilizzati profili completamenterigidi.

Autore: Gon Riccardo

This thesis deals with the design process of the centreboard for a high-performance sailboat .The topic was explored within the context of theAudace Sailing Teamuniver-sity project, as part of the broader work of building an R3class skiff.The core of the dissertation is the study of thefluid dynamicsof the centre-board as a lifting surface, just like the wing of an aircraft. This study consistsof two parts.The first one is a two-dimensional analysis of the cross-section of the keel.The best shape of the section is determined with the help of XFOIL, an airfoilanalysis program: the operation of this software is described in detail.The second part of the study deals with the configuration of the keel plan-form, employing thefinite wing theory. The efficiency of the selected shapeis then tested and verified through computational fluid dynamics analysis(CFD), performed with the software STAR-CCM+ ®.After the accomplishment of the hydrodynamic design, the dissertationbriefly examines the following design steps: the dimensioning and lead ofthe keel, in relation to the sail area, the choice of the most suitable materials,the structural design and finally the setting of the building process.In the end, some suggestions are proposed regarding the possible fu-ture developments of this design process, in order to further improve thehydrodynamic efficiency of the keel and the overall performance of the skiff.

Autore: Bonetti Michele

Questa tesi propone il lavoro svolto in fase di progettazione preliminare del Moth di Audace Sailing Team. L’obiettivo della tesi consiste nel definire, mediante uno studio completo dei Moth Hungry Tiger e Mach2, certe caratteristiche che lo scafo del Team deve avere, in modo da soddisfare alcuni vincoli fondamentali: la stabilità per rendere facile la navigazione e, al tempo stesso, una bassa resistenza idrodinamica per non compromettere eccessivamente le prestazioni.
Lo studio è stato svolto modellando prima i singoli scafi con il software di Rhinoceros; successivamente, sfruttando il plug-in Orca3D è stata svolta l’analisi statica, sia dei soli scafi che dei sistemi scafo, armo ed equipaggio, risolvendo i problemi di stabilità e di assetto. L’analisi statica è stata quindi poi accompagnata dall’analisi fluidodinamica computazionale (CFD) per la determinazione, a diverse velocità, della resistenza fluidodinamica cui le due imbarcazioni sono sottoposte.
Dopo una parte introduttiva del progetto e del tipo di imbarcazione studiata, le analisi e le metodologie applicate sono state trattate da un punto di vista teorico, per comprenderle prima al meglio e per non appesantire lo studio effettivo.
Le conclusioni sono quindi state proposte al gruppo di progettazione dello scafo e sono servite come base per la progettazione effettiva del Moth di Audace Sailing Team.

Laureando: Francesco Ripandelli