Sistema idraulico di sollevamento

Il sistema è costituito da due cilindri idraulici. Uno dei due solleverà da solo tutto il peso dell’arco fino a portarlo nella posizione di utilizzo a 65° di inclinazione con lo scafo. L’altro servirà solo come sostegno aggiuntivo per evitare che l’arco subisca delle torsioni dovute allo sbilanciamento e come aiuto al mantenimento della posizione sotto l’azione del vento durante la navigazione.

Questa scelta è imposta dal fatto che una delle prerogative del sistema progettato è di essere il meno ingombrante possibile, quindi si è stabilito di sfruttare il vano, già adibito al ricovero dei boma, per ospitare anche il primo cilindro senza rubare ulteriore spazio alla zona abitabile (Fig.1). Per fare ciò è necessario che il cilindro abbia un’inclinazione anche col piano  di simmetria dello scafo (Fig.1). Invece il secondo non potrà rientrare nello scafo e quindi in posizione iniziale non avrà alcuna inclinazione rispetto all’arco e quindi non potrà esercitare alcuna forza utile (Fig.3). Infine si nota che il secondo pistone, nella sua posizione iniziale e con l’arco in posizione di riposo, potrebbe intralciare con l’arco stesso, quindi si è data un’inclinazione al pistone in modo che segua la forma dell’arco (Fig. 4).

Sono stati scelti i cilindri standard (alesaggio 60mm x stelo 40mm) dal catalogo Terramagra. La scelta è stata fatta tramite il calcolo di alcuni parametri che sono stati sottoposti a tre condizioni fondamentali: che la corsa del cilindro fosse sufficiente a garantire il raggiungimento della massima apertura dell’arco; che la forza in partenza sviluppata dal pistone in direzione perpendicolare all’arco sia in grado di vincere quella verso il basso dovuta al peso dell’arco; che l’inclinazione tra il cilindro e il piano dello scafo non superi mai i 90° per evitare problemi di labilità.

I parametri da scegliere sono l’affondamento del primo cilindro nello scafo (a), la distanza dall’attacco cilindro-arco all’asse di rotazione dell’arco (b) e la corsa del cilindro (c). Con un programma in linguaggio Matlab, dando in ingesso questi valori, abbiamo calcolato il cinematismo e iterativamente abbiamo ricavato i parametri corretti.

La prima scelta dei parametri non è stata aleatoria ma è stata fatta in base a richieste esterne: “a” non poteva superare la profondità totale dello  scafo, “b”, il braccio della forza sviluppata dal cilindro in direzione perpendicolare all’arco, doveva dare un momento sul giunto di rotazione superiore a quello dato dalla forza peso, “c” doveva soddisfare la prima delle condizioni sopra esposte.

Da questi calcoli emerge che le corse dovranno essere di 550 mm per il primo cilindro e di 400 mm per il secondo e che sarà necessaria una centralina di minimo 170 bar.

L’area del pistone e la pressione necessaria sono inversamente proporzionali, quindi la scelta di alesaggio e centralina dipendono da un compromesso tra ingombro dei cilindri e massima dimensione della centralina installabile.

Fig. 1. Vista stilizzata dello scafo sezionato trasversalmente. È visibile la parte laterale dello scafo adibita al ricovero dei boma e, in rosso, il pistone, di cui sono visibili la posizione e le dimensioni.

Fig. 2. Vista stilizzata del primo pistone (in rosso) e dell’arco (in nero) con le loro rispettive posizione nella situazione di arco abbassato e quindi non in utilizzo.

Fig. 3. Vista stilizzata del secondo pistone (in rosso) e dell’arco (in nero) con le  loro rispettive posizione nella situazione di arco abbassato e quindi non in utilizzo.

Fig. 4. Vista stilizzata dall’alto dell’arco (in nero) e del secondo pistone (in rosso) con evidenziata l’inclinazione del pistone sul piano xz in modo da seguire quella propria dell’arco.

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Laboratorio progettuale CAD A.A 2010/11

POLITECNICO DI MILANO

Fig. 5. Visione complessiva  dell’assieme arco-cilindri in posizione di navigazione, quindi con cilindri aperti e arco inclinato di 65° con il piano dello scafo.

Fig. 6. Visione complessiva dell’assieme arco-cilindri in posizione di riposo, quindi con cilindri chiusi (scarichi) e arco parallelo al piano dello scafo.