I materiali compositi annunciano la prossima generazione di navi leggere su larga scala
I polimeri fibrorinforzati offrono molteplici vantaggi a coloro che sono coinvolti nella costruzione di grandi navi: essendo leggeri riducono il peso delle navi e quindi l’energia richiesta, con conseguenti risparmi operativi, e non sono esposti alla corrosione, il che riduce i costi di manutenzione. Rispetto alla produzione di navi in acciaio, generano meno emissioni inquinanti e durante la navigazione generano meno rumore sottomarino, a tutto vantaggio della vita marina. Per dimostrare la fattibilità dell’utilizzo di polimeri fibrorinforzati per la costruzione navale, il progetto FIBRESHIP, sostenuto dall’UE, ha progettato tre navi: una nave portacontainer di 265 metri, un traghetto roll-on/roll-off di 204 metri e un’imbarcazione da ricerca di 85 metri. Queste tre categorie di navi sono state selezionate per dimostrare non solo una serie di applicazioni di mercato, ma anche configurazioni strutturali. Rispetto alle navi convenzionali in acciaio, tutti e tre i progetti di navi sono stati mostrati in simulazioni per conseguire una riduzione significativa del peso strutturale: 45,9 % per la nave portacontainer, 36,2 % per il traghetto roll-on/roll-off e 69,6 % per l’imbarcazione da ricerca. Per una sezione di un’imbarcazione da ricerca di 85 metri è stato costruito un dimostratore di 11 x 11 x 8,6 metri del peso di 20 tonnellate. È stato effettuato un test su una paratia strutturale basata su FIBRESHIP che ha superato il rigoroso IMO FTP Code Part 11 sui requisiti di sicurezza antincendio. Il materiale ha resistito al fuoco per 83 minuti, superando il tempo richiesto di 23 minuti. «Nonostante alcune caratteristiche di sicurezza antincendio che devono essere migliorate e le sfide normative da superare, FIBRESHIP dimostra che sarà presto possibile costruire navi su larga scala e sostenibili utilizzando polimeri fibrorinforzati», afferma il coordinatore del progetto Alfonso Jurado di TSI, presso la quale si svolge il progetto.
Strumenti di supporto
I progetti di navi di FIBRESHIP saranno dotati di sistemi di monitoraggio strutturale dello stato di salute per valutare le condizioni dello scafo. Per dimostrare questo concetto, è stata montata una serie di sensori per monitorare il comportamento strutturale di una nave portacontainer in acciaio di 260 metri, la ZIM Luanda, che può essere estrapolata su navi di grande lunghezza a base di fibre. «Abbiamo monitorato le deformazioni locali e le deformazioni torsionali e flessionali generali dello scafo in tempo reale, mentre la nave viaggiava dalla Spagna al Canada», spiega Jurado. Per garantire sicurezza e affidabilità, FIBRESHIP ha sviluppato una serie di strumenti di analisi software, che controllavano la resistenza al fuoco, il degrado termico, lo stato di salute della struttura, i carichi di fatica, il comportamento strutturale dinamico e le prestazioni idrodinamiche. Sono stati calcolati anche i livelli di rumore subacqueo, dimostrando che la segnatura acustica emessa dall’imbarcazione da ricerca a base di fibre era ben al di sotto dei livelli massimi raccomandati dalle normative. Il gruppo di ricerca ha creato procedure di ispezione e manutenzione per le navi a base di polimeri fibrorinforzati per rilevare e controllare difetti come i guasti di delaminazione nelle paratie in polimeri fibrorinforzati. «Abbiamo anche sviluppato uno strumento di supporto alle decisioni che ha dimostrato che i polimeri fibrorinforzati offrono prestazioni superiori, costano meno e richiedono meno energia nel corso della loro durata di vita. Inoltre, abbiamo creato un calcolatore costi-benefici per stimare il costo delle fasi di costruzione, funzionamento e smantellamento», osserva Jurado.
Rivoluzionare la cantieristica navale europea
La versatilità della produzione di polimeri fibrorinforzati permette la costruzione di geometrie di scafo e sovrastrutture più complesse. Il risultato può essere più attraente rispetto alle versioni in acciaio, un fattore importante quando si tratta di trasporto passeggeri e di imbarcazioni da diporto. Ma non è solo una questione di aspetto: poiché le imbarcazioni sono più silenziose, sono anche più confortevoli. Per far avanzare il lavoro, il gruppo sta ora lavorando per ridurre i costi e i tempi di costruzione utilizzando tecniche di produzione e montaggio modulari e automatizzate. Sta anche sviluppando procedure di riciclaggio e di gestione dei rifiuti per lo smantellamento. «È davvero importante che queste navi entrino nella strategia europea dell’economia circolare», conclude Jurado.
Parole chiave
FIBRESHIP, nave, container, imbarcazione, composito, polimeri fibrorinforzati, resistenza al fuoco, degrado termico, salute strutturale, carichi di fatica, comportamento strutturale, prestazioni idrodinamiche
