Attività di ricerca

Le attività svolte in Istituto possono essere schematicamente raggruppate nelle seguenti tematiche:

A) Modelli, tecnologie e sistemi di progettazione innovativi per le attività marittime e l'ambiente marino;
B) Veicoli marini;
C) Sfruttamento sostenibile dell'ambiente marino;
D) Veicoli marini non convenzionali;
E) Studio, osservazione e monitoraggio dell'ambiente marino;
F) Uso eco-sostenibile dello spazio marittimo;


A) Modelli, tecnologie e sistemi di progettazione innovativi per le attività marittime e l'ambiente marino

Negli ultimi anni è cresciuto l'interesse per materiali compositi per imbarcazioni di grandi dimensioni, per aumentarne le prestazioni in termini di velocità, carico, comfort e per ridurre l'interferenza di disturbi generati da vibrazioni e rumore sulla strumentazione di bordo. Anche l'uso di materiali intelligenti è importante per garantire una maggiore sicurezza nel trasporto marittimo. Per innovare le metodologie di progettazione dei veicoli marini, con il modulo di ottimizzazione vengono sviluppati algoritmi di ottimizzazione vincolata e non, multidisciplinare e robusta, utilizzando architetture di calcolo parallele sincrone e/o asincrone. Nel modulo di sviluppo di competenze si intendono sviluppare tecniche innovative di simulazione e di sperimentazione tra cui quelle legate allo studio fluidodinamico dei flussi multifase e della transizione di fase legata alla cavitazione, per lo studio dell'interazione fluido-struttura, per i sistemi dinamici complessi, per i metodi di previsione e misura della generazione e propagazione del rumore interno e sottomarino.


B) Veicoli marini

Vengono sviluppate le tecnologie per lo studio dei veicoli marini efficienti in termini di efficienza e di sicurezza per la navigazione. Nei moduli si affrontano tematiche relative allo studio della dinamica del veicolo marino, dell'interazione elastica fluido struttura e dei sistemi di propulsione e controllo. La previsione ed il controllo della dinamica della nave richiede lo studio dell'interazione con il campo ondoso circostante (tenuta al mare e manovrabilità, imbarchi d'acqua, fenomeni di slamming). Inoltre, in regime non lineare (moti di grande ampiezza), considerando gli aspetti connessi alle sollecitazioni locali sulla struttura considerata elastica, vanno affrontati anche problemi interni (fenomeni di sloshing). Nell'ambito del modulo Sistemi Propulsivi si sviluppano tecniche innovative di simulazione e di sperimentazione per l'ottimizzazione di propulsori navali e l'analisi di nuovi concetti per la propulsione. Di particolare interesse è lo studio di fenomenologie strettamente legate al funzionamento del propulsore oltre agli aspetti prestazionali, quali quelle legate all'evoluzione della scia, la cavitazione, l'erosione, le vibrazioni indotte e l'emissione acustica.


C) Sfruttamento sostenibile dell'ambiente marino

L'estrazione di gas e petrolio dal fondale marino, come pure lo sfruttamento di energie rinnovabili, ha portato alla proliferazione di strutture ormeggiate o tenute in posizione tramite thruster o fissate al fondale marino. La violenza dell'ambiente marino può mettere in pericolo la sicurezza e l'operatività della struttura, minacciando la vita delle persone a bordo e procurando danni economici. Lo studio dei carichi locali e globali indotti dall'ambiente, dei possibili conseguenti moti, della reazione strutturale e lo sviluppo di metodi capaci di prevederli diventa quindi di fondamentale importanza applicativa. Le attività di ricerca sulle energie rinnovabili, utilizzando competenze sviluppate in ambito navale, analizzano dispositivi per l'estrazione di energia dalle correnti marine ed eoliche attualmente già diffusi a livello industriale, per individuare le possibili aree di ottimizzazione. Inoltre, l'Istituto, in collaborazione con soggetti pubblici e privati, è impegnato nell'ideazione e nelle analisi di fattibilità di dispositivi innovativi ad ampio spettro di utilizzo ed in grado di sfruttare un maggior numero di fonti rinnovabili disponibili in ambiente marino.


D) Veicoli marini non convenzionali

La commessa affronta problematiche proprie di veicoli marini non convenzionali ad alta velocità (multiscafo, ad effetto di superficie, plananti,ecc), di veicoli sommersi (sottomarini) e di veicoli speciali unmanned per operazioni subacquee (ROV, UAV e glider). Per l'alta velocità sono d'interesse i fenomeni idrodinamici d' interazione non-lineare fluido-struttura e tra la superficie libera ed il veicolo, che giocano un ruolo importante nella stabilità dinamica. Vengono sviluppati modelli e metodi fisico/matematici per la descrizione dei fenomeni caratteristici delle differenti tipologie di veicoli e nelle diverse condizioni di moto. Per quanto riguarda i veicoli unmanned, particolare rilievo è dato allo sviluppo di tecnologie nel settore della robotica sottomarina. L'ambiente marino è uno degli ambienti più "ostili" per l'applicazione della robotica poiché la "portabilità" delle soluzioni impiegate nella applicazioni terrestri è molto ridotta e comporta quindi la ricerca di soluzioni tecnologiche e modelli matematici fortemente specializzate.


E) Studio, osservazione e monitoraggio dell'ambiente marino

Flussi a superficie libera hanno un ruolo importante nell'ingegneria marina e costiera e nella interazione tra oceano ed atmosfera. Essi richiedono uno studio adeguato sia di tipo sperimentale che teorico e numerico. Tra vari i fenomeni di interesse ci sono la generazione e propagazione di onde, il fenomeno di rottura, l'intrappolamento d'aria e la formazione di complesse strutture vorticose. L'interazione tra strutture vorticose riveste particolare importanza se avviene in prossimità del fondo marino o delle coste. Un altro interesse primario riguarda la capacità di monitorare e prevedere le caratteristiche degli stati di mare a breve e a lungo termine, elemento essenziale per la sicurezza nella navigazione. Ad aumentare l'interesse verso questi aspetti contribuiscono anche i cambiamenti climatici su scala globale che, tra le altre cose, sembrano indurre una maggior probabilità di accadimento per gli stati di mare estremo, con significativo aumento del rischio per la navigazione e per la salvaguardia dell'ambiente marino. Incidenti di petroliere o piattaforme offshore sono esempi che spiegano la necessità di sviluppare metodologie di previsione affidabili.


F) Uso eco-sostenibile dello spazio marittimo

Lo scenario in cui si collocano le attività afferenti a questa commessa è quello che genera una crescente preoccupazione per il degrado della qualità ambientale. Il mare, che dell'ambiente del nostro pianeta costituisce una porzione cospicua, è, al tempo stesso, oggetto delle ricadute nocive di attività produttive (e ricreative), e sede di molte di queste attività, con effetti su altre parti dell'ambiente.
Da alcuni anni, sotto la spinta dell'opinione pubblica, spesso veicolata da organizzazioni con specifiche finalità di salvaguardia ambientale, le istituzioni tentano di coordinare azioni di contrasto al progressivo degrado dell'ambiente marino, e promuovere sinergie che possano generare programmi organici di tutela e recupero di condizioni adeguate alla protezione della vita nel mare.
In questo quadro vanno anche viste le recenti iniziative comunitarie per promuovere politiche di cooperazione tra i soggetti che esercitano attività nell'ambiente marino e costiero. Un ruolo significativo, in questo senso, è atteso dalla ricerca. Anche in questo ambito, una visione del mare come sistema si propone di favorire una progressiva integrazione tra le competenze degli studiosi nei settori delle scienze marine e delle tecnologie marittime.