Costruzione scafo marino ad alte prestazioni

[Anelito]

Ciao a tutti,
come forse avrete letto in un'altra discussione ho completato di disegnare uno scafo adatto per un drone ad uso marino. Un prototipo che dovrà compiere in autonomia rotte sempre più lunghe grazie a un doppio sistema di propulsione a vela e a motore e un sistema avanzato di collision avoidance e in grado di resistere anche in cattive condizioni meteorologiche senza manutenzione.

Partendo dal design del prototipo A-Tirma dell'Università di Gran Canaria, ho ridotto la superficie velica a un solo elemento con una piccola coda direzionale. Poi ho creato un alloggiamento motore con una terza pinna di stabilizzazione e aggiunto il timone.

Uno schema illustrativo:


Il modello originale



Ora vorrei procedere alla realizzazione di un primo esemplare per studiarne il comportamento.
Per la vela userò un compensato avio per le centine e una guaina termorestringente trasparente di modo da favorire il più possibile l'illuminazione dei pannelli solari.

Per lo scafo invece il classico metodo di formatura in vetroresina a partire dallo stampo ma sono indeciso sulla scelta dei materiali. In questa fase eviterei l'uso di materiali dal costo elevato come carbonio e kevlar, almeno per le parti voluminose.
Pensavo a 4 strati di fibra di vetro mat tipo S da 80g/cm^2 e resina poliestere ma mi hanno sconsigliato sia la fibra mat (per scarsa robustezza) che la poliestere (per via della "porosità"). Ho letto anche della possibilità di inframezzare i 4 strati di fibra con un sandwich in schiuma da 1mm . Come consigliate di procedere?

Grazie!

[Elmas]

Sicuramente, visto che anche per quanto riguarda la “vela” devi fare esperimenti (il termoretraibile e il compensato, in mare, durerebbero poche settimane, se non pochi giorni), prima di pensare a come fare lo scafo definitivo ti conviene realizzare qualcosa di piuttosto grezzo, utilizzando ad esempio pannelli di poliuretano incollati e sgrossati per dare la forma voluta allo scafo, rivestendo poi il tutto con tessuto di vetro e resina.
In questo modo potresti iniziare a studiare "in vasca" gli allestimenti, la distribuzione dei pesi, la navigabilità etc.
Solo dopo aver risolto tutti questi problemi inizierei a pensare a come fare lo scafo “definitivo”.

[Anelito]

Ho lo stesso timore per quanto riguarda la vela rigida, più che altro sto pensando ad una eventuale soluzione con un minimo di trasparenza per evitare di oscurare completamente i pannelli solari.

Per i test non ho una vasca ma il mare, lo scafo è già bilanciato almeno da simulatore e analisi CFD, gli unici elementi da sistemare sono l'accoppiata motore-elica e la vela, sia la superficie della stessa che la distanza tra la coda e la superficie principale.
Sicuramente per il prototipo non voglio usare materiali pregiati come carbonio o kevlar però vorrei mantenere il peso nel range ottimale altrimenti falserebbe tutti i test.

Volendo proprio andare a risparmio ho a disposizione (avanzi di laboratorio) una fibra di vetro Mat tipo E da 300g/cm^2 e un barile di resina poliestere, posso provare con uno strato di quella?

[Apo .]

io lo farei in polistirolo pieno con rivestimento esterno in vetroresina cosi e' inaffondabile.

[Elmas]

Parlare di fibre di carbonio e kevlar fa fichissimo ma, a mio modestissimo parere, in una realizzazzione come questa non servono a un cippa. Questi materiali servono, sostanzialmente, se hai necessità di grande resistenza agli urti (kevlar) o se è necessaria una grande rigidezza accoppiata ad un basso peso (fibre di carbonio). Nessuna di queste cosa mi pare sia richiesta dal tuo progetto, e una fibra di vetro mi pare che per questa realizzazione basti e avanzi.
La resina poliestere la uso rarissimamente, controlla che non sciolga il polistirolo, non mi ricordo.
La fibra di vetro da 300 g/mq è decisamente sovradimensionata strutturalmente ma, come dicono i giapponesi

千里の道も一歩から。

[Elmas]

errata. realizzazzione
corrige: realizzazione
Scusate, questo forum non dà tempo per controllare e correggere.

[picoely]

Interessante... purtroppo non so dirti nulla sui materiali, ma che elettronica userai?

[Anelito]

Sicuramente riempire di espanso lo scafo finiti tutti i test è la scelta più logica quando il modello prenderà il largo, per ora preferisco sia vuoto e smontabile.
Il sandwich carbonio-kevlar sarà necessario per ridurre il peso e aumentare la robustezza dello scafo in condizioni estreme, già il tipo di vela comporta un non indifferente carico aggiuntivo, meglio limitare il peso ove possibile.

Per l'elettronica uso ArduPilot e un Raspberry come companion computer per AIS e video.
Un attuatore lineare verticale nell'albero pilota la coda della vela mentre un worm drive (stepper con riduttore a vite senza fine) per il timone.
Forse proverò a costruire un anemometro a ultrasuoni, visto che quelli in commercio partono dai 600€ ed è uno strumento indispensabile quando si parla di vela.