Messa a punto di un software di acquisizione, monitoraggio e analisi delle onde direzionali per una nuova boa galleggiante

The purpose of this thesis is to conduct an experimental study on the performance of an accelerometer-equipped buoy designed for wave motion monitoring. The main goal is to develop a tool that can derive the height, period, and direction of the waves impacting the buoy from measurements of linear and angular acceleration across the buoy's six degrees of freedom. All experimental activities were conducted at the maritime laboratory of the ICEA department at the University of Padova and were divided into three main phases: developing a mathematical model to describe the buoy's motion from the incident wave, conducting small-scale experimental tests to validate the model, and developing an inverse mathematical model capable of determining wave characteristics from the buoy's motion. The hydrodynamic coefficients needed to describe the buoy's motion were obtained through a numerical model based on the open-source software NEMOH. These values were compared with those obtained through experimental tests carried out in the 2D wave flume at the department's laboratory. For data acquisition, the Arduino system was chosen, which, through its inertial measurement unit sensor, allows for accurate measurement of the various movements of the buoy.

Lo scopo di questa tesi è quello di condurre uno studio sperimentale sulle prestazioni di una boa accelerometrica volta al monitoraggio del moto ondoso. Lo scopo principale è quindi quello di sviluppare uno strumento tramite cui risalire ad altezza, periodo e direzione delle onde incidenti sulla boa a partire da misurazioni di accelerazione lineare e angolare lungo i sei gradi di libertà del corpo. Tutte le attività sperimentali sono state svolte presso il laboratorio marittimo del dipartimento ICEA dell’Università di Padova e si sono divise in tre fasi principali: lo sviluppo di un modello matematico per la descrizione del moto della boa a partire dall’onda incidente, l’esecuzione di prove sperimentali in scala ridotta per verificare la validità del modello, lo sviluppo di un modello matematico inverso capace di risalire alle caratteristiche dell’onda a partire dal moto della boa. I coefficienti idrodinamici necessari per la descrizione del moto del corpo sono stati ottenuti attraverso un modello numerico basato sul software open source NEMOH. Tali valori sono stati confrontati con quelli ottenuti attraverso prove sperimentali portate a termine nel canale a onde 2D presente nel laboratorio del dipartimento. Per l’acquisizione dei dati si è scelto di utilizzare il sistema Arduino che tramite il sensore un’unità di misura inerziale permette di misurare con accuratezza i vari movimenti della boa.