Scontro con onde anomale: la tecnologia di misura HBM garantisce risultati affidabili

In una prova spettacolare, i ricercatori dell'Università Tecnica di Hamburg-Harburg (Germania) hanno simulato l'impatto di un'onda anomala contro la finestratura di una nave da crociera. Il sistema Genesis HighSpeed della HBM garantisce l'affidabile acquisizione dei dati durante la prova. 

Trasparenza, leggerezza, luminosità - spaziosità sono i motivi per cui le grandi finestrature vengono sempre più installate nelle enormi navi da crociera. È un grande valore aggiunto che, tuttavia, solleva molti interrogativi sulla struttura delle navi. L'impatto delle onde è un argomento particolarmente critico: Quali sono i requisiti da soddisfare per la progettazione strutturale delle finestre che devono resistere all'impatto di enormi masse d'acqua? Le finestre attualmente installate sono in grado di resistere alle cosiddette "onde anomale"?

L'incontro con un'onda anomale - sebbene molto raro - è uno scenario plausibile. Nel corso degli ultimi decenni sono stati più volte segnalati incidenti navali ed scontri con enormi "onde anomale": realtà o fantasie da marinai? Solo dall'11 Settembre 1995, quando un'onda anomala investì la nave da crociera Queen Elizabeth 2, questo fenomeno fu provato e convalidato scientificamente. 

Le ricerche su questo argomento sono appena iniziate - coprendo anche vari aspetti della progettazione navale. Quali sono i requisiti strutturali per i componenti navali, ad esempio le finestre, che consentano ad essi di resistere all'enorme forza di un'onda anomala che colpisca la nave? Può resistere una finestra all'urto con un'onda anomala? Urge la necessità di rispondere a queste domande, dato che finestre sempre più grandi vengono installate nei bastimenti moderni.

Un progetto di ricerca, condotto dal Professor Wolfgang Fricke dell'Istituto di Progettazione ed Analisi Navale dell'Università Tecnica di Hamburg-Harburg (Germania), studia le questioni concernenti il crescente impiego di grandi finestrature sulle navi - considerando l'impatto delle onde e perfino l'incontro con le gigantesche onde anomale.

Prova di caduta spettacolare: l'acqua colpisce il vetro della finestra a 100 km/h

Trasduttori di pressione PMS40 della HBM installati su un pannello di vetro stratificato

Questioni che vengono studiate sperimentalmente - ad esempio con una prova che simulava l'urto di un'onda contro una finestra, che fu mostrata anche in televisione.

I ricercatori volevano verificare se la finestra sarebbe stata distrutta e, inoltre, cosa sarebbe esattamente accaduto al momento dell'impatto. Furono eseguite due prove di caduta: Nella prima, fu scelta un'altezza ed una quantità d'acqua tale che non danneggiassero il vetro della finestra; l'intenzione della seconda prova con un pallone da 1500 litri d'acqua lasciato cadere dall'altezza di 38 m fu - contrariamente a quanto riportato in televisione - comunque di rompere il vetro della finestra. Per soddisfare tale requisito, furono eseguiti dei calcoli numerici.

Non può essere fatta alcuna affermazione conclusiva concernente l'altezza dell'onda a cui corrisponde la forza dell'impatto. Tuttavia, questa prova ha il vantaggio che il carico viene chiaramente definito e può essere simulato usando il metodo ad Elementi Finiti, correlato da calcoli idrodinamici.

L'obiettivo della prova è il consentire dei carichi improvvisi, per esempio in condizioni di mare forte, ed il calcolare la risposta della struttura dello scafo per identificare gli approcci potenziali per migliorare la progettazione strutturale. A tale scopo, i valori misurati vengono confrontati con i risultati del calcolo. Sulla finestra furono installati quattro trasduttori di pressione della HBM tipo PMS40. Questi trasduttori di pressione sono la soluzione ideale per la misurazione di pressioni transitorie, per esempio esplosioni od onde d'urto - applicazioni in cui la curva di pressione è molto breve ed il picco di pressione è molto alto.

Sistema di acquisizione dati di misura Genesis HighSpeed

Una finestra rotta e molte questioni aperte: l'oggetto in prova dopo l'urto col pallone d'acqua.

L'Università Tecnica di Hamburg-Harburg ha optato per l'impiego del registratore mobile dati HBM GEN2i della serie di sistemi di acquisizione dati  "Genesis HighSpeed". Con ottime ragioni: Al momento dell'impatto dell'onda anomala viene generata un'enorme quantità di dati di misura, i quali devono essere rilevati ad alta risoluzione per fornire un'indagine dettagliata sugli eventi che avvengono in questi secondi. Il GEN2i è stato equipaggiato con una scheda amplificatore per ponti di ER avente cadenza di campionamento di 1 MegaSample/s, che consente l'acquisizione anche dei più rapidi picchi di pressione.

Si tratta di requisiti estremi per l'apparecchiatura di misura e prova - dato che si devono salvare in modo affidabile milioni di dati al secondo per poi visualizzarli rapidamente. Questi elevati livelli prestazionali di elaborazione dati sono la norma per i Genesis HighSpeed: il software Perception consente la visualizzazione sullo schermo dei dati in tempo reale in pochi secondi sfruttando la tecnologia brevettata StatStream. Gli utenti hanno accesso ai dati grezzi invece che alle informazioni formattate. Inoltre, la sicurezza dei dati ha la massima priorità - poiché sarebbe difficile o molto dispendioso ripetere le prove come questa.

Eccellente sicurezza dei dati, massima risoluzione, rapida elaborazione: un'apparecchiatura di misura e prova affidabile è la premessa indispensabile per l'analisi di prove estreme e fornisce risultati significativi - aumentando infine la sicurezza in alto mare.

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