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Il controllo attivo del rumore e delle vibrazioni a bordo delle navi - Stato dell'arte e prospettive future

Informazioni tesi

  Autore: Fabio Nicoletti
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2006-07
  Università: Università degli Studi di Trieste
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria navale
  Relatore: Francesco De Lorenzo
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 272

Il problema della riduzione dei livelli di rumore e delle vibrazioni a bordo delle moderne navi rappresenta una delle principali sfide a cui sempre più progettisti in ambito internazionale cercano di dare soluzione.
Il rumore e le vibrazioni sono riconosciuti come importanti cause di inquinamento ambientale, capaci di produrre danni fisici agli organi dell’udito dell’uomo, psicologici, come stordimento e stanchezza, nonché sociali, come riduzione dell’efficienza e dell’attenzione.
La conoscenza del meccanismo di generazione delle vibrazioni e del rumore non è recente, ma l’adozione di materiali e di strutture sempre più leggere, ovvero poco smorzate, permessa dallo sviluppo tecnologico e progettuale, abbinata alla necessità di elevate prestazioni e velocità, con conseguente aumento delle forze d’eccitazione, ha reso sempre più necessaria l’analisi dinamica delle strutture; inoltre è cresciuta la sensibilità nei confronti del problema e la volontà di risolverlo.
Il rispetto di normative e di richieste armatoriali sempre più stringenti, la necessità di conseguire standard qualitativi sempre più elevati, offrendo comunque dei prodotti finali, le navi, soddisfacenti le richieste di un pubblico sempre più esigente in termini di confort e di servizi, hanno determinato la ricerca di nuove soluzioni per il futuro; l’unanime interesse scientifico è volto allo sviluppo di una tecnica già ben nota ma che non ha potuto godere fino ad ora della giusta attenzione: il controllo attivo.
Ricerche hanno dimostrato che le vibrazioni generate dalla moltitudine di sorgenti di bordo, quali motori, pompe, compressori, impianti di condizionamento, passano allo scafo attraverso i punti di connessione; queste vibrazioni strutturali trasmesse allo scafo producono del rumore strutturale radiato sia all’interno che in acqua; quest’ultimo produce una ben distinta segnatura acustica, determinante per la detettabilità di ciascuna nave, identificabile attraverso sonar passivi; la sua modificazione o riduzione, nonché previsione in fase di progetto, è argomento di grande interesse e ricerca, soprattutto per soddisfare le richieste avanzate dalle Marine Militari
Nel presente lavoro sono analizzate tutte le principali sorgenti di rumore e di vibrazioni a bordo di una moderna nave, fornendo per ciascun impianto le soluzioni progettuali necessarie per ridurne i livelli sonori emessi, corredate da ampie descrizioni delle strumentazioni fisiche ed elettroniche necessarie.
Allo scopo di dimostrare la validità del sistema è stato sviluppato un modello matematico in grado di simulare il comportamento di una pompa centrifuga, tipico componente presente a bordo delle navi, dotata di controllo attivo delle vibrazioni; i risultati così ottenuti in termini di attenuazione delle vibrazioni ne hanno dimostrano la validità rispetto alle classiche tecniche passive.
Lo scopo finale dell’elaborato è dimostrare l’effettiva efficacia del controllo attivo in ambito navale la cui applicazione non ha potuto ancora godere della giusta considerazione, probabilmente per una ingiustificata mancanza di diffusione di conoscenza e dei necessari investimenti. Per il futuro si prevedono standard normativi ed armatoriali sempre più limitanti, nonché strumentazioni di scoperta ed intercettazione più avanzati e precisi, che impongono uno sforzo di ricerca e sviluppo da intraprendere necessariamente fin da ora.
Nel campo navale si è ancora in fase sperimentale in quanto la grande mobilità delle strutture dello scafo, soprattutto per le leggere navi militari, rende il problema di più difficile formulazione; comunque i dati raccolti circa i pochi impianti già installati a bordo, sia in campo militare che in campo diportistico, ed i risultati conseguiti nell’opera di ricerca presentata in questa tesi, garantiscono la validità del progetto, su cui però sarà necessario investire ancora molto in futuro per poterne sfruttare tutte le potenzialità.

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Introduzione e presentazione della tesi I.1 Motivazioni alla base dello studio sperimentale del controllo attivo del rumore e delle vibrazioni a bordo delle navi Lo studio delle vibrazioni degli organi delle macchine riveste importanza notevole per gli effetti che tali moti possono avere sul funzionamento delle macchine e sulla vita stessa degli organi meccanici. Le sorgenti di vibrazioni devono essere isolate dalla struttura di supporto in quanto le vibrazioni sono causa di fatica per le strutture e di disturbo per le persone soggette all esposizione delle vibrazioni dirette o raggiunte dal rumore radiato dalle strutture. Il rumore1 Ł un suono percepito come disturbo dall orecchio umano, fonte di disagio e di stanchezza, nonchØ come possibile minaccia per la salute; solitamente a bordo delle navi si individua un rumore ambientale aereo ed un rumore idroacustico, ovvero irradiato in acqua. Oggigiorno la riduzione delle vibrazioni e del rumore irradiato Ł ancora un ambiziosa sfida, sia per migliorare le condizioni di lavoro in generale, sia per garantire ai clienti prodotti sempre piø performanti, in cui tale requisito Ł un attributo progettuale vincolante per la scelta tra varie alternative. 1 Quando un suono non pu essere costituito di soli toni puri periodici si parla di rumore. Generalmente i rumori sono suoni caratterizzati da un andamento di pressione non periodico e armonicamente molto complesso, ma la loro percezione come tali Ł alquanto soggettiva. Per prescrivere criteri di tollerabilit al rumore, bisogna studiarne la forma dello spettro sonoro, la durata e il rumore di fondo. Se ci si basa solo sulla pesatura attuata dalla scala fonometrica A, si rischia di porre sullo stesso piano rumori con spettro sonoro differente e quindi diversamente disturbanti. Si Ł creato allora un metodo di attribuzione di indice al rumore: si sovrappone lo spettro sonoro ad una serie di curve di riferimento, simili alle curve isofoniche, e si attribuisce al rumore l’indice di valutazione della prima curva sotto la quale rimane l’intero spettro. Come curve di valutazione si usano le NC (Noise Criteria) adottate negli USA e le NR (Noise Ratings) suggerite dall’ISO. Il rumore pu essere trattato come un processo casuale, stazionario o non-stazionario, la cui densit di energia spe ttrale Ł distribuita con continuit in un ampio intervallo d i frequenze.

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