IT202100016967A1 - Scafo a geometria variabile per imbarcazioni - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: ?Scafo a geometria variabile per imbarcazioni?

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto uno scafo a geometria variabile per imbarcazioni, comprendente una parete di fondo, alla quale parete di fondo ? fissato inferiormente almeno un elemento di scafo attraverso un montante.

Sono inoltre previste due superfici alari poste lateralmente e inferiormente all?elemento di scafo, le quali superfici alari sono collegate alla parete di fondo attraverso corrispondenti supporti.

Lo scafo oggetto della presente invenzione si riferisce, preferibilmente, ma non esclusivamente, a scafi utilizzabili in piccole imbarcazioni operanti in canali o acque lagunari, come ad esempio le imbarcazioni per servizio privato e ?Taxi?, ma che possano, allo stesso tempo, anche affrontare traversate in mare aperto, ad elevata velocit?.

Attualmente, sono noti scafi dotati di superfici alari, quali ad esempio gli aliscafi, che possono essere utilizzate secondo diverse configurazioni, ovvero per svariate tipologie di impieghi.

Uno di tali impieghi ?, ad esempio, il cosiddetto ?water taxi?, ovvero, il trasporto di persone lungo bacini d?acqua, ma anche in acque aperte, ad elevate velocit?, per ridurre i tempi di percorrenza.

Le imbarcazioni utilizzate per tale tipo di impiego necessitano quindi di: viaggiare all?interno di zone protette, alla massima velocit? possibile e provocando una ridotta formazione ondosa.

La formazione di onde ? un requisito fondamentale in quanto direttamente collegato all?efficienza dell?imbarcazione in termini di consumo energetico durante la marcia dell?imbarcazione stessa.

Come ? noto, esistono diversi tipi di scafi e carene navali che differiscono fra loro per il tipo di sostentamento, il quale pu? essere di tipo idrostatico, dovuto alla spinta del volume di carena immerso, oppure di tipo idrodinamico, dovuto alla portanza della superficie di carena che scivola sull?acqua.

Le imbarcazioni tradizionali, in linea di massima, si dividono tra imbarcazioni dislocanti, quelle che sfruttano primariamente la spinta idrostatica, ed imbarcazioni plananti, quelle che sfruttano la portanza idrodinamica. La resistenza delle prime ? fortemente legata alla lunghezza al galleggiamento. Essa aumenta gradualmente con la velocit? fino ad una velocit? critica, funzione di detta lunghezza, per poi aumentare fortemente, rendendo inefficiente ed antieconomico ogni aumento di potenza per incrementare significativamente la velocit?. L?incidenza del dislocamento ? poco rilevante.

Nel caso di un water taxi o di un piccolo natante, la lunghezza ? solitamente contenuta e dunque la velocit? critica risulta essere molto bassa, qualche nodo, e dunque, per quanto efficiente, in termini di rapporto resistenza/peso, la carena dislocante non pu? essere adottata per piccole imbarcazioni ove si necessita di una velocit? operativa solitamente superiore a quella critica del dislocamento.

Per le carene plananti in tutte le loro declinazioni, la resistenza ? invece fortemente legata al dislocamento. In questi casi la leggerezza ? fondamentale per ridurre drasticamente i consumi.

Tuttavia, entrambe le configurazioni hanno lo svantaggio della consistente formazione d?onda e della sensibilit? al moto ondoso.

Una soluzione nota allo stato dell?arte che consente di ridurre la sensibilit? al moto ondoso e la resistenza ? l?imbarcazione di tipo S.W.A.T.H. In una delle sue pi? diffuse configurazioni, il sostentamento idrostatico ? fornito da due corpi completamente immersi, simili a siluri, collegati alla imbarcazione principale, che si trova completamente fuori dall?acqua, mediante dei supporti verticali aventi una sezione per quanto possibile molto sottile. Poich? i supporti verticali hanno sezioni sottili, la resistenza al loro avanzamento ? minima, cos? come la formazione ondosa. Per la stessa ragione lo stato di mare non influenza i moti dell?imbarcazione principale, che risulta essere quasi trasparente al passaggio di una onda.

Tuttavia, le imbarcazioni di tipo SWATH prevedono un elevato pescaggio, nonch? limitata capacit? di sopportare variazioni di carico, spesso compensate con casse zavorra, e quindi un inutile incremento di peso.

Un altro tipo di carena per alta velocit? ? l?aliscafo, nel quale il sostentamento idrodinamico ? realizzato mediante superfici alari dette ali o hydrofoils o foils, completamente o parzialmente sommerse, che ad una velocit? superiore a quella di decollo, sollevano l?imbarcazione completamente al di fuori dell?acqua. I vantaggi sono la ridotta resistenza all?avanzamento, dovuta sostanzialmente al rapporto drag/lift delle ali e dei supporti verticali che le collegano alla imbarcazione.

Gli svantaggi di questa soluzione sono legati alla velocit? minima necessaria per mantenere in volo l?aliscafo, mantenibile solo per un tempo limitato del profilo operativo di imbarcazioni del tipo water taxi o simili.

A basse velocit?, l?aliscafo si comporta, dal punto di vista della resistenza e della tenuta al mare, peggio dello scafo senza ali, in quanto alla resistenza della carena si aggiunge quella delle ali.

Un ulteriore svantaggio di questo veicolo ? spesso la limitata escursione della capacit? di carico, in quanto per forti escursioni di dislocamento, le ali diventerebbero troppo caricate e comincerebbero a perdere efficienza, non permettendo il volo di un aliscafo troppo pesante.

Un altro svantaggio consiste nel pescaggio eccessivo a barca ferma che ne riduce l?accesso in alcuni porti.

Infine, l?aliscafo, prima di decollare, deve raggiungere elevate velocit? in condizioni di dislocamento e quindi navigare, seppure limitatamente nel tempo, con elevata formazione ondosa.

Esiste dunque una necessit? non soddisfatta dai sistemi noti allo stato dell?arte, di realizzare uno scafo che presenti una limitata formazione ondosa, una elevata stabilit? di piattaforma ed infine presenti la possibilit? di decollare anche a basse velocit?, mantenendo un limitato pescaggio.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? la realizzazione di uno scafo a geometria variabile che possa essere utilizzato sostanzialmente su qualsiasi tipo di imbarcazione, in particolare in imbarcazioni quali aliscafi, SWATH o simili, utilizzabili esemplificativamente, ma non esclusivamente, come ?water taxi?.

La presente invenzione consegue gli scopi di cui sopra, realizzando uno scafo a geometria variabile come descritto in precedenza, in cui l?elemento di scafo ? montato traslabile lungo detto montante, in modo tale per cui l?elemento di scafo si muove lungo una direzione di avvicinamento/allontanamento dalla parete di fondo.

Inoltre, lo spostamento dell?elemento di scafo ? regolato sulla base della velocit? di marcia dell?imbarcazione.

In accordo a tale configurazione, l?elemento di scafo consente di fornire parte della spinta di galleggiamento, mentre le superfici alari, in una situazione di imbarcazione viaggiante a velocit? sufficientemente elevata, sono configurate per fornire la rimanente parte della spinta verticale necessaria a mantenere l?imbarcazione sopra alla superficie dell?acqua ad una quota prestabilita.

Secondo una possibile forma esecutiva, sono previsti almeno due elementi galleggianti posti in corrispondenza dei detti supporti, in modo tale per cui gli elementi galleggianti risultano montati in modo traslabile rispetto alla parete di fondo ed in modo tale per cui gli elementi galleggianti si muovono lungo una direzione di avvicinamento/allontanamento dalla parete di fondo.

Anche in questo caso, lo spostamento degli elementi galleggianti ? regolato sulla base della velocit? di marcia dell?imbarcazione.

Lo spostamento degli elementi galleggianti consente di aumentare la loro immersione al diminuire della velocit? dell?imbarcazione e, quindi, di fornire la spinta verticale per mantenere o regolare la distanza dell?imbarcazione dall?acqua, in maniera ottimale e funzionale al servizio dell?imbarcazione, anche a velocit? ridotte o a imbarcazione ferma.

Pertanto, vantaggiosamente, il presente scafo a geometria variabile consente di ovviare ai problemi di elevato pescaggio tipici di alcune soluzioni note, di ottenere una ridotta formazione ondosa ed inoltre di ottenere una ridotta resistenza all?avanzamento.

Lo scafo oggetto della presente invenzione ? dunque in grado di ridurre il pescaggio, o comunque mantenere una quota prestabilita rispetto alla superficie di galleggiamento, per permettere le operazioni di imbarco e sbarco dei passeggeri, a nave ferma o in manovra, modificandone la propria geometria, in breve tempo e con operazioni semplici ed effettuate in sicurezza.

Inoltre, lo scafo oggetto della presente invenzione, consente di poter modificare la capacit? di carico ad imbarcazione ferma mantenendo la stessa quota della parte di imbarcazione esterna alla superficie del mare, rispetto al galleggiamento.

Ad imbarcazione ferma, infatti, il sostentamento idrostatico ? dato, dall?elemento di scado e dalla porzione di volume immersa degli elementi galleggianti posti alle estremit? delle superfici alari. All?aumentare del carico, muovendo le superfici alari ed immergendo maggiormente gli elementi galleggianti, o volumi stagni, la quota della imbarcazione rispetto al galleggiamento non cambia. Ovviamente questo permette di regolare l?altezza della imbarcazione rispetto alla altezza della banchina di imbarco, e di mantenere tale altezza costante durante tutte le operazioni di imbarco.

Inoltre per il fatto che ? la porzione immersa dei volumi stagni a determinare la quota della imbarcazione, il pescaggio della stessa pu? essere mantenuto nei limiti richiesti per approdare alla banchina anche in caso di bassi fondali.

Inoltre, immergendo uno o l?altro dei volumi stagni posti alle estremit? delle superfici alari, una eventuale dissimmetria del carico pu? essere compensata senza utilizzare delle casse zavorra, e quindi aumentare inutilmente il peso della imbarcazione.

Un altro vantaggio dello scafo oggetto della presente invenzione ? relativo alle operazioni di decollo, ovvero la transizione tra sostentamento idrostatico dei volumi stagni e sostentamento idrodinamico delle superfici alari, che avviene in pratica senza variazione di quota della imbarcazione.

Durante la fase di accelerazione dell?imbarcazione, i volumi stagni parzialmente immersi non solo contribuiscono al sostentamento idrostatico, ma contribuiscono alla stabilit? trasversale della imbarcazione fungendo anche da sistema di stabilizzazione ai moti nave.

Quando la velocit? ? tale per cui le superfici alari sono in grado di sopperire alla spinta idrostatica degli elementi galleggianti, un meccanismo di movimentazione muove le superfici alari a cui sono connessi, fino a portarli completamente al di fuori dell?acqua. In queste condizioni l?imbarcazione ? completamente sostenuta dal volume immerso e dalla portanza delle superfici alari.

Da questo momento il comportamento dinamico della imbarcazione consente di avere una elevata capacit? di carico in virt? della elevata spinta idrostatica dell?elemento a scafo, una elevata stabilit? di piattaforma, una ridotta resistenza all?avanzamento ed una ridotta formazione ondosa, in virt? della ridotta sezione al galleggiamento della struttura verticale dell?elemento a scafo e delle superfici alari.

Durante questa fase di volo la stabilit? ai moti nave ? fornita dalla presenza delle superfici alari che muovendosi controllate da un sistema automatico, reagiscono ad una variazione di assetto modificandone la portanza. Per il controllo dei moti nave le superfici alari possono essere dotate di flap indipendenti per il controllo e la regolazione dell?assetto.

Infine, i corpi sommersi possono essere portati in contatto con la parte di imbarcazione emersa trasmettendo ad essi una quota parte di spinta verticale, e scaricando la struttura centrale. In questo modo le superfici alari risultano caricate in modo pi? equilibrato, come una trave su due appoggi, invece che una trave incastrata da una sola parte, riducendo le sollecitazioni dinamiche a cui esse sono sottoposte durarne la fase di volo, ed aumentandone la resistenza a fatica e la vita media della struttura.

Per quanto riguarda la navigabilit? in zone protette con requisiti stringenti sulla formazione ondosa, a basse velocit?, quando la barca ? in sostentamento idrostatico sull?elemento di scafo e sugli elementi galleggianti parzialmente immersi, la formazione ondosa sarebbe comunque limitata come quella di un tradizionale multi-scafo.

Si pensi ad esempio ad un catamarano o a un trimarano.

Gli elementi galleggianti potrebbero avere sezioni molto strette e filanti, mentre il collegamento tra elemento di scafo ed imbarcazione, che ha di per s? una sezione molto stretta, potrebbe essere convenientemente disegnato nel suo collegamento superiore all?opera morta ad assumere la forma dello scafo centrale di un trimarano.

Tale geometria permetterebbe dunque allo scafo oggetto della presente invenzione di raggiungere la velocit? di decollo con ridotta formazione ondosa, e proseguire la navigazione sulle superfici alari, sollevando gli elementi galleggianti, con ulteriormente ridotta formazione ondosa, ma ad elevate velocit?, anche in zone dove altre imbarcazioni sarebbero limitate in velocit? a causa della elevata formazione ondosa.

Inoltre, la possibilit? di spostare, sulla base della velocit?, l?elemento di scafo, consente che tale elemento di scafo possa essere sollevato in condizione emersa, evitando la generazione di una resistenza di forma e, di conseguenza, non viene limitata la velocit? massima.

In questo caso, la velocit? ? tale che le sole superficie alari siano in grado di sostenere mediante la spinta idrodinamica tutto il peso della imbarcazione. L?imbarcazione pu? proseguire la navigazione a velocit? elevate, sostenuta dalle sole superfici alari, come un aliscafo con ali immerse.

Secondo una possibile forma esecutiva, le superfici alari possono avere diversi profili ognuno dei quali ha una efficienza massima in un determinato campo di velocit?. In particolare, dalla velocit? a cui avviene il decollo, fino alla velocit? per la quale l?elemento di scafo pu? essere sollevato, ed oltre fino ad un valore limite, il profilo migliore per le ali ? quello definito sub cavitante o il profilo di tipo NACA.

Tuttavia, anche questo profilo presenta un limite massimo di velocit? oltre il quale diventa poco efficiente.

Oltre questo limite le superfici alari, per essere efficienti, dovrebbero avere un profilo trans cavitante o sub cavitante.

Per questo motivo lo scafo oggetto della presente invenzione prevede che, oltre ad una determinata velocit?, la sola parte di superficie alare immersa sia quella con il profilo idoneo a tali velocit? veramente elevate.

L?imbarcazione che prevede lo scafo a geometria variabile oggetto della presente invenzione ? quindi in grado di aumentare la sua velocit? fino a raggiungere un nuovo limite fisico rappresentato dal profilo delle superfici alari. le superfici alari di un aliscafo hanno profili alari della serie NACA o Sub cavitanti, i quali non dovrebbero mai cavitare. In realt? questi profili accettano un livello di cavitazione fino al 10-15% della superficie dell?ala, ma all?aumentare della velocit? della imbarcazione, la cavitazione supera questo limite e tali profili diventano inefficienti. Per superare questo nuovo limite i profili NACA dovrebbero essere sostituiti con un profilo di tipo trans cavitante, ovvero profili dove il dorso dell?ala ? completamente avvolto dalla cavitazione, e la spinta ? generata da una sola faccia, o super cavitante, ovvero profili per cui l?ala per essere efficiente deve lavorare in regimi totalmente cavitanti.

A velocit? superiore a questo limite l?imbarcazione si solleva sulla superficie del mare scoprendo anche una porzione delle superfici alari, quella dotata di profili sub cavitanti, e lasciando sommersa solo quella porzione di superfici alari dotate un profilo trans cavitante o supercavitante.

Tale ulteriore caratteristica permette quindi allo scafo oggetto della presente invenzione di raggiungere velocit? molto elevate.

L?insieme delle caratteristiche del trovato permettono quindi allo stesso di raggiungere la velocit? di decollo con ridotta formazione ondosa, proseguire la navigazione nei canali con il corpo sommerso e sulle ali con profilo sub cavitante o NACA, sollevando gli elementi galleggianti, quindi uscire in mare aperto e sollevare anche il corpo sommerso a forma di siluro e volare sostenuto solo sulle ali, ed infine raggiungere velocit? superiori a quelle raggiungibili da un aliscafo tradizionale, scoprendo la porzione di ali sub cavitanti e lasciando immersa solo la porzione sub cavitante.

L?insieme di tutte le caratteristiche rende il trovato ulteriormente vantaggioso, anche rispetto all?aliscafo ad ali immerse, non solo nei canali, dove questo ultimo, deve comunque attraversare la zona in dislocamento e a basse velocit?, ma anche in mare aperto ove ? di fatto ad esso equivalente fino alla velocit? limite alla quale avviene la transizione tra sub cavitante e supercavitante, rendendolo infine molto pi? efficiente dell?aliscafo ali immerse per velocit? superiori a questa transizione.

Questi ed ulteriori scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un dispositivo di imbottigliamento secondo la rivendicazione indipendente allegata e le sottorivendicazioni.

Caratteristiche opzionali del dispositivo dell?invenzione sono contenute nelle allegate rivendicazioni dipendenti, che formano parte integrante della presente descrizione.

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno pi? chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi illustrati nei disegni allegati in cui:

la figura 1 ? una vista laterale schematica di una forma realizzativa del presente scafo a geometria variabile fermo o a velocit? molto basse, in particolare con le superfici alari o ali nella posizione nella quale gli elementi galleggianti o volumi stagni disposti alle loro estremit? sono sollevati, condizione nella quale l?imbarcazione si trova nella posizione pi? bassa, quella di massimo pescaggio;

la fig. 2 ? una vista laterale dello scafo di fig.

1 fermo o a velocit? molto basse con le superfici alari o ali nella posizione nella quale gli elementi galleggianti o volumi stagni disposti alle loro estremit? sono abbassati, condizione nella quale l?imbarcazione si trova nella posizione pi? alta, quella di minimo pescaggio;

la figura 3 ? una vista laterale dello scafo di figura 1 che si muove a velocit? intermedie con le superfici alari nella posizione nella quale gli elementi galleggianti o volumi stagni disposti alle loro estremit? sono completamente emersi, condizione nella quale l?imbarcazione ? sostenuta dalla spinta idrodinamica delle ali e idrostatica del volume sommerso;

la figura 4 ? una vista laterale dello scafo di figura 1 che si muove a velocit? elevate con le superfici alari o ali nella posizione nella quale i corpi o volumi stagni disposti alle loro estremit? sono completamente emersi ed inoltre anche l?elemento di scafo, o volume immerso, ? stato sollevato, condizione nella quale l?imbarcazione ? sostenuta dalla sola spinta idrodinamica delle superfici alari;

la figura 5 ? una vista laterale dello scafo di figura 1 che si muove a velocit? moto elevate con le superfici alari o ali nella posizione nella quale gli elementi galleggianti o volumi stagni disposti alle loro estremit? sono completamente emersi, il volume immerso ? nella sua posizione pi? bassa, ma tutta l?imbarcazione si sostiene sulle ali tanscavitanti o super cavitanti;

la figura 6 ? una vista schematica in sezione trasversale dello scafo nella configurazione di figura 1;

la figura 7 ? una vista schematica in sezione trasversale dello scafo nella configurazione di figura 2;

la figura 8 ? una vista schematica in sezione trasversale dello scafo nella configurazione di figura 4;

la figura 9 ? una vista schematica in sezione trasversale dello scafo nella configurazione di figura 4;

la figura 10 ? una vista schematica in sezione trasversale dello scafo nella configurazione di figura 5;

la figura 11 ? una vista dall?alto dello scafo di figura 1;

la figura 12 ? una vista laterale schematica secondo una ulteriore forma realizzativa del presente scafo a geometria variabile fermo o a velocit? molto basse, in particolare nella configurazione nella quale i corpi o volumi stagni disposti alle estremit? delle ali sono sollevati, condizione nella quale l?imbarcazione si trova nella posizione pi? bassa, quella di massimo pescaggio;

la figura 13 ? una vista laterale dello scafo di figura 1 fermo o a velocit? molto basse nella configurazione nella quale i corpi o volumi stagni disposti alle estremit? delle ali sono abbassati, condizione nella quale l?imbarcazione si trova nella posizione pi? alta, quella di minimo pescaggio;

la figura 14 ? una vista laterale dello scafo di figura 1 che si muove a velocit? intermedie nella configurazione nella quale i corpi o volumi stagni disposti alle estremit? delle ali sono completamente emersi, condizione nella quale l?imbarcazione ? sostenuta dalla spinta idrodinamica delle ali e idrostatica del volume sommerso;

la figura 15 ? una vista laterale dello scafo di figura 1 che si muove a velocit? elevate nella configurazione nella quale i corpi o volumi stagni disposti alle loro estremit? sono completamente emersi, ed inoltre anche il volume immerso ? stato sollevato, condizione nella quale l?imbarcazione ? sostenuta dalla sola spinta idrodinamica delle ali;

la figura 16 ? una vista laterale dello scafo di figura 1 che si muove a velocit? moto elevate, configurazione nella quale i corpi o volumi stagni disposti alle loro estremit? sono nella posizione pi? bassa, mentre il volume immerso ? stato sollevato, e tutta l?imbarcazione si sostiene sulle ali trans cavitanti o super cavitanti;

la figura 17 ? una vista schematica in sezione trasversale dello scafo nella configurazione di figura 12;

la figura 18 ? una vista schematica in sezione trasversale dello scafo nella configurazione di figura 13;

la figura 19 ? una vista schematica in sezione trasversale dello scafo nella configurazione di figura 14;

la figura 20 ? una vista schematica in sezione trasversale dello scafo nella configurazione di figura 15;

la figura 21 ? una vista schematica in sezione trasversale dello scafo nella configurazione di figura 16.

Si specifica che le figure allegate alla presente domanda di brevetto illustrano solo alcune possibili forme esecutive dello scafo a geometria variabile oggetto della presente invenzione, per meglio comprenderne i vantaggi e le caratteristiche descritte.

Tali forme esecutive sono dunque da intendersi a puro scopo illustrativo e non limitativo al concetto inventivo della presente invenzione, ossia quello di realizzare uno scafo che presenti un limitato pescaggio, che consenta di ottenere una ridotta formazione ondosa ed inoltre di ottenere una ridotta resistenza all?avanzamento.

Con particolare riferimento ai disegni allegati, nelle figure da 1 a 11 ? illustrata un?imbarcazione 11 comprendente uno scafo 10a a geometria variabile secondo una prima forma realizzativa del presente trovato.

Tale scafo 10a comprende una carena con una parete di fondo 13 e un elemento di scafo 12a, configurata per fornire parte della spinta di galleggiamento, fissata alla parete di fondo 13 attraverso uno o pi? montanti 14.

Lo scafo comprende inoltre una o pi? superficie alari 15 immerse aventi un profilo sub cavitante o di tipo NACA, le quali, in una situazione di imbarcazione 11 viaggiante a velocit? sufficientemente elevata, ma inferiore ad un determinato limite, sono configurate per fornire la rimanente parte della spinta verticale necessaria a mantenere l?imbarcazione 11 sopra alla superficie dell?acqua ad una quota prestabilita.

L?elemento di scafo 12a, o anche la parte 12a, pu? essere un elemento siluriforme, oppure un profilo alare o un insieme di profili alari, una struttura di sostegno o altro.

Vantaggiosamente la parte 12a pu? traslare lungo il montante 14 ed in determinate condizioni di velocit? di avanzamento della imbarcazione, fuoriuscire dall?acqua.

Vantaggiosamente la parte 12a ? dotata di superfici alari secondarie, o ali mobili 42, aventi un profilo trans cavitate o super cavitante idoneo a funzionare ad elevate velocit?. La superficie delle ali 42 ? tale per cui tali ali sono in grado di produrre, a velocit? molto elevate, una spinta idrodinamica che da sola sostiene tutto il peso della imbarcazione.

Inoltre tali superfici alari secondarie 42 possono ruotare intorno a delle cerniere 44 per passare da un posizionamento inferiore, in cui le ali 42 si estendono inferiormente alla parte 12a e nel quale generano la portanza, ad un posizionamento superiore, in cui si estendono superiormente a detta parte 12a, nel quale non generano una resistenza aggiunta, riducendo l?efficienza degli altri mezzi di sostentamento.

Lo scafo 10a comprende uno o pi? supporti 16a collegati alle superfici alari 15 ed associati ad elementi galleggianti 17a, mobili rispetto a detta parte 12a. Tali elementi galleggianti 17a sono fissati a detti supporti 16a o mobili rispetto a detti supporti 16a. Tali elementi galleggianti 17a sono cos? sostanzialmente associati a detta parte 12a completamente immersa e a dette superfici alari 15. Tali superfici alari 15 sono configurate per muoversi rispetto a detta parte 12a completamente immersa o rimanere fisse rispetto alla stessa e detti elementi galleggianti 17a mobili sono configurati per aumentare la loro immersione al diminuire della velocit? dell?imbarcazione 11 e quindi fornire la spinta verticale per mantenere o regolare la distanza dell?imbarcazione 11 dall?acqua in maniera ottimale e funzionale al servizio dell?imbarcazione 11 anche a velocit? ridotte o a imbarcazione 11 ferma.

La parte 12a, in condizione completamente immersa, genera solo una parte della spinta idrostatica totale necessaria al mantenimento del peso della imbarcazione 11. Tale parte 12a ? collegata alla imbarcazione mediante detti uno o pi? montanti 14a aventi una sezione molto sottile che attraversa la superficie del mare. Sono inoltre presenti almeno una coppia di dette superfici alari 15 collegate ciascuna mediante una cerniera 30 alla parte 12 immersa.

? inoltre possibile prevedere che le superficie alari 15 siano giuntate alla parte 12a mediante due cerniere, una longitudinale, ovvero la cerniera 30, per variare la quota ed una orizzontale o trasversale per variare l'angolo di incidenza delle superfici alari 15 o l'assetto longitudinale degli elementi galleggianti 17a nel piano verticale al fine di modificare l'angolo di assetto della imbarcazione.

La giunzione tra le superfici alari 15 e la parte 12a potrebbe essere inoltre costituita da due cerniere, una longitudinale, ovvero la cerniera 30, per variare la quota, ed una verticale, per variare l'angolo di incidenza delle superficie alari 15 o l'assetto longitudinale degli elementi galleggianti 17a nel piano orizzontale, al fine di modificare la direzione della imbarcazione.

In ulteriori forme di realizzazione, la giunzione tra le superfici alari 15 e la parte 12a potrebbe essere costituita da un pattino che scorrendo varia la quota degli elementi galleggianti 17a alla estremit? delle superfici portanti.

I montanti 14a potrebbero inoltre essere di tipo telescopico e regolabile, in modo da aumentare o diminuire la distanza dell?assieme parte 12 immersa, superfici alari 15 ed elementi galleggianti 17a dalla parte 13 emersa in funzione di quanto conveniente per la navigazione.

Le superfici alari 15 sono preferibilmente poste in coppia in posizione simmetrica ai lati dello scafo siluriforme. Le superfici alari 15 sono caratterizzate da un profilo alare portante, ovvero dotato di una curvatura rispetto ad una linea retta X2 congiungente che passa per il bordo di ingresso e quello di uscita di dette superfici alari. Tale profilo inoltre ? posizionato in modo che la sopra indicata retta X2 presenti un angolo ?1 rispetto al flusso incidente, ed ? dotato di un flap che si muove variando l?angolo ?1 tra la sopra indicata retta e la linea congiungente il bordo di ingresso e uscita di un flap 29 di cui pu? essere dotata tale superficie alare 15, si veda anche figura 2.

Il profilo curvato e l?angolo di incidenza fisso ?1 generano una portanza costante, mentre variando l?angolo del flap ?1 ? possibile variare tale portanza per modificare l?assetto in volo della imbarcazione. Una volta raggiunta e superata la velocit? di decollo, le superfici alari 15 generano una spinta idrodinamica, che insieme alla spinta idrostatica della parte 12 sono in grado di mantenere il peso della imbarcazione 11. La coppia di elementi galleggianti 17a posta alle estremit? delle superfici alari 15, per effetto del movimento relativo di queste ultime rispetto alla parte 12 immersa, pu? essere parzialmente immersa oppure completamente fuori dall?acqua. Ad imbarcazione ferma, quando le superfici alari 15 non generano portanza, la porzione di elemento galleggiante 17a immerso genera una spinta idrostatica in grado di supportare insieme alla spinta idrostatica della parte 12 immersa il peso della imbarcazione.

Le superficie alari 15 e gli elementi galleggianti 17a possono essere mossi rispetto alla parte 12 completamente immersa mediante le cerniere 30, si vedano anche le figure da 6 a 10. Tali cerniere 30 permettono il movimento di transizione degli elementi galleggianti 17a da parzialmente immersi a totalmente emersi sopra la superficie del mare.

Per passare dalla posizione di figura 6 alla posizione di figura 7 e viceversa, il presente scafo 10a pu? essere dotato di un attuatore 32 idraulico che consente la giusta movimentazione delle superfici alari 15 e quindi la giusta apertura o chiusura degli elementi galleggianti 17a.

Per passare dalla configurazione di figura 8 alla configurazione di figura 9 e viceversa, il presente scafo 10a ? dotato ad esempio di un attuatore 41 idraulico che consente la giusta movimentazione del corpo immerso 12a e delle ali trans cavitanti o supercavitanti 42.

Durante la movimentazione dalla figura 8 alla figura 9 anche le ali 42 sono ruotate mediante un sistema di rotazione che comprende un attuatore idraulico ed un leverismo 43, intorno a delle cerniere 44.

Per passare dalla figura 9 alla figura 10 e viceversa il presente scafo 10a ? dotato ad esempio di un attuatore 41 idraulico che consente la giusta movimentazione del corpo immerso 12a e delle ali trans cavitanti o supercavitanti 42.

Durante la movimentazione dalla fig. 9 alla fig.

10 anche le ali 42 sono ruotate mediante un sistema di rotazione che comprende un attuatore idraulico ed un leverismo 43, intorno a delle cerniere 44.

Lo scafo 10a pu? inoltre essere dotato di un sistema di propulsione 34, ad esempio provvisto di una coppia di eliche 35 montate su superfici alari 36, che possono essere dotate di flap 37, si vedano nuovamente figure 1 e figure 2. Inoltre la parte 12a completamente immersa potr? essere dotata di un sistema di controllo della direzione, in questo caso un timone 38.

Durante il passaggio dalla configurazione di figura 9 alla configurazione di figura 10, anche il sistema propulsivo 34 viene ruotato intorno ad una cerniera longitudinale per abbassarsi e mantenere le eliche 35 immerse o anche solo parzialmente immerse.

A imbarcazione ferma o in manovra a bassa velocit?, sono le due eliche 35 poste ad una certa distanza dall?asse X3 di mezzeria dell?imbarcazione che, ruotando in senso contrapposto, permettono alla imbarcazione di girare su s? stessa. Per migliorare la manovrabilit? della imbarcazione, a prora della parte 12a potrebbe essere installata una elica di manovra trasversale, oppure le eliche, inclusa anche quella di prora, potrebbero essere poste in speciali propulsori in grado di ruotare intorno ad un asse verticale.

Le superfici alari 36 contribuiscono a controllare l?assetto dell?imbarcazione in volo. A tale proposito con ?2 ? indicato l?angolo di incidenza della superficie alare 36, mentre con ?2 ? indicato l?angolo di incidenza del flap 37 dell?ala indipendente.

Le superfici alari 15, nella posizione di figura 3 possono portare gli elementi galleggianti 17a in contatto con l?imbarcazione 11, trasmettendo ad esso parte delle spinte verticali ed orizzontali dovute alle azioni del mare e dunque diminuendo le sollecitazioni strutturali sui montanti 14. In particolare, tali elementi galleggianti 17a potrebbero essere alloggiati in sedi 28 ricavate sul fondo dell?imbarcazione 11.

Le superficie alari 15, in funzione della loro posizione relativa rispetto alla parte 12, in aggiunta alla possibile variazione di immersione dei degli elementi galleggianti 17a, variano la loro superficie oppure l?angolo di incidenza, oppure, mediante il flap 29, variano il loro profilo variando conseguentemente la portanza al fine di controllare e ridurre i moti nave in tutte le condizioni di esercizio della imbarcazione 11: barca ferma, decollo e volo, quanto sopra in combinazione con la spinta idrostatica ed idrodinamica della parte 12 ed eventualmente delle superfici alari 36, fisse o mobili, ma indipendenti dalle superfici alari 15 associate agli elementi galleggianti 17a.

Nella figura 11 ? dunque rappresentata una vista dall?alto della parte 12a immersa, ad esempio siluriforme e delle superfici alari 15 e 36. In particolare, si vede che una porzione di superficie alare ? dedicata ai flap 29 e 37, che aumentano o riducono la portanza al fine di regolare l?assetto e ridurre i moti nave nelle condizioni di volo, modificando gli angoli di incidenza ?1 e ?2, si vedano anche figure da 1 a 5.

Nelle figure da 1 a 10, sono anche indicate idealmente la linea L1 di galleggiamento dell?imbarcazione durante le operazioni di dislocamento, ovvero con gli elementi galleggianti 17a immersi e la linea L2 rappresentante la superficie dell?acqua quando l?imbarcazione 11 ? in volo, nella configurazione in cui sia le ali che il copro immerso partecipano al sostentamento della imbarcazione, sia nella configurazione in cui sono solo le ali a sostenere il preso della imbarcazione. Con L3 ? indicata la linea di base dell?imbarcazione 11. Ed infine con L4 ? indicata la linea di galleggiamento a velocit? superiori a quella relativa alla transizione da sub cavitante a super cavitante.

A barca ferma o in manovra, si vedano figure 2 e 7, gli elementi galleggianti 17a sono parzialmente immersi e mantengono l?imbarcazione ad una quota H prestabilita, pari a quella di volo, senza modificare l?immersione D. Senza elementi galleggianti 17a immersi, l?immersione della imbarcazione aumenterebbe fino alla quota D1 rendendo impossibile l?attracco in molti approdi non attrezzati, figure 1 e 6.

Inoltre, il movimento degli elementi galleggianti 17a a barca ferma, contrasta i moti nave mantenendo la imbarcazione stabile nonostante uno stato di mare agitato.

Nella fase di transizione, la quota parte di spinta verticale non fornita dalla parte 12a immersa ? in parte sopperita dalla spinta idrostatica degli elementi galleggianti 17a parzialmente immersi e in parte dalla portanza idrodinamica delle superfici alari 15 e gli elementi galleggianti 17a si comportano come dei veri scafi e, per questo motivo, la loro forma deve essere ottimizzata al fine di ridurre la resistenza d?onta e la formazione ondosa. Tali elementi galleggianti 17a possono ad esempio essere siluriformi, come illustrato.

Nelle figure da 12 a 21 ? illustrata un?ulteriore forma realizzativa del presente scafo 10b che comprende supporti 16c rigidi lungo i quali possono scorrere gli elementi galleggianti 17c.

? possibile prevedere su ciascun lato dello scafo 10c almeno una coppia di supporti 16c lungo i quali sono posizionati gli elementi galleggianti 17c.

Tali supporti 16c sono collegati da una parte alle superfici alari 15 e dall?altra parte ad una parte inferiore dello scafo 10c.

Tali supporti 16c sono inoltre diretti sostanzialmente lungo una direzione verticale o leggermente inclinata, si veda figura 9, in particolare inclinata verso l?interno dello scafo 10c.

Le superfici alari 15 sono collegate tra loro. Tali supporti 16c possono essere ad esempio aste rigide sottili, oppure profili di altra forma ad esempio tondeggiante, ellittica o altro. ? possibile prevedere sistemi di azionamento atti a sollevare o abbassare gli elementi galleggianti 17c rispetto a detti supporti 16c, ad esempio attuatori associati da un lato all?elemento galleggiante 17c e dell?altro lato allo scafo 10c, o altro.

In forme di realizzazione, inoltre, tali elementi galleggianti 17c possono avere una forma sostanzialmente a ?V?, come illustrato a titolo esemplificativo.

Il montante 14c e il corpo immerso 12c possono scorrere verticalmente in un guida lineare 45 posta all?interno dello scafo 11, sollevando il corpo immerso ad una velocit? superiore a quella per cui le sole ali con profilo sub cavitante o NACA sono in grado di sostenere in volo lo scafo 10a.

Le ali con profilo trans cavitante o super cavitante 42c sono collegate all?elemento galleggiante 17c, e vengono immerse in acqua quando questo ? fatto scorrere lungo i supporti 16c. A velocita superiori a quella di transizione tali ali 42c sono in grado di sostenere l?intero peso dell?imbarcazione.

Anche i supporti 16c e le ali 15 possono scorrere all?interno di guide poste nello scafo 11 al fine di ridurre l?altezza totale della imbarcazione durante il volo sulle ali 42c.

Il presente scafo, si veda ad esempio la scafo 10a fig. 12, pu? comprendere un sistema di controllo 27 dotato di sensori inerziali e rilevatori di quota configurato per gestire la movimentazione delle superfici alari per il controllo attivo dei moti nave nelle due principali condizioni di utilizzo, ovvero in manovra sfruttando l?aumento o la riduzione di volume immerso di detti elementi galleggianti ed in volo alla velocit? di crociera variando la portanza di dette superfici alari.

Mentre l?invenzione ? suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative, alcune forme di realizzazione preferite sono state mostrate nei disegni e descritte in dettaglio.

Si deve intendere, comunque, che non vi ? alcuna intenzione di limitare l?invenzione alla specifica forma di realizzazione illustrata, ma, al contrario, essa intende coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative, ed equivalenti che ricadano nell?ambito dell?invenzione come definito nelle rivendicazioni.

L?uso di ?ad esempio?, ?ecc.?, ?oppure? indica alternative non esclusive senza limitazione a meno che non altrimenti indicato.

L?uso di ?include? significa ?include, ma non limitato a? a meno che non altrimenti indicato.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Scafo a geometria variabile per imbarcazioni (11), comprendente una parete di fondo (13) alla quale parete di fondo (13) ? fissato inferiormente almeno un elemento di scafo (12, 12a, 12c) attraverso un montante (14a),

essendo previste due superfici alari (15) poste lateralmente e inferiormente a detto elemento di scafo (12, 12a, 12c), le quali superfici alari (15) sono collegate a detta parete di fondo (13) attraverso corrispondenti supporti (16a, 16b, 16c),

caratterizzato dal fatto che

il detto elemento di scafo (12, 12a, 12c) ? montato traslabile lungo detto montante (14), in modo tale per cui il detto elemento di scafo (12, 12a, 12c) si muove lungo una direzione di avvicinamento/allontanamento da detta parete di fondo (13),

essendo lo spostamento del detto elemento di scafo (12, 12a, 12c) regolato sulla base della velocit? di marcia dell?imbarcazione.

2. Scafo secondo la rivendicazione 1, in cui sono previsti almeno due elementi galleggianti (17a, 17b, 17c) posti in corrispondenza dei detti supporti (16a, 16b, 16c),

essendo i detti elementi galleggianti (17a, 17b, 17c) montati in modo traslabile rispetto alla parete di fondo (13) in modo tale per cui i detti elementi galleggianti (17a, 17b, 17c) si muovono lungo una direzione di avvicinamento/allontanamento da detta parete di fondo (13),

essendo lo spostamento dei detti elementi galleggianti (17a, 17b, 17c) regolato sulla base della velocit? di marcia dell?imbarcazione.

3. Scafo secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui le dette superfici alari (15) presentano un profilo sub cavitante o di tipo NACA.

4. Scafo secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui le dette superfici alari (15) sono montate oscillanti rispetto a detto elemento di scafo (12, 12a, 12c).

5. Scafo secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui il detto elemento di scafo (12, 12a, 12c) comprende due superfici alari secondarie (42) le quali due superfici alari secondarie (42) si estendono inferiormente a detto elemento di scafo (12, 12a, 12c) oltre le dette superfici alari (15).

6. Scafo secondo la rivendicazione 5, in cui le dette superfici alari secondarie (42) sono montate oscillanti su detto elemento di scafo (12, 12a, 12c), essendo la movimentazione delle dette superfici alari secondarie (42) regolata sulla base della velocit? di marcia dell?imbarcazione.

7. Scafo secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui le dette superfici alari secondarie (42) presentano un profilo trans cavitante o super cavitante.

8. Scafo secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui ? presente un sistema propulsivo (37) comprendente una o pi? eliche di propulsione (34), le quali eliche di propulsione (34) sono fissate ad elementi di supporto montati traslabili lungo una direzione di avvicinamento/allontanamento da detta parete di fondo (13).

9. Scafo secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui detto montante (14) e/o detti supporti (16a, 16b, 16c) sono costituiti da elementi telescopici.

10. Scafo secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui gli elementi galleggianti (17a, 17b, 17c) sono fissati a detta parete di fondo (13) attraverso elementi attuatori (32).