Development of a dynamics simulator for foiling boats dynamic behaviour analysis

The aim of the presented project is to develop a dynamics simulator capable of analyzing the dynamic behaviour of a C Class catamaran in foiling condition, and to simulate the work demanded to the crew in order to keep a stable and fast navigation. In order to do so, MBDyn, a multibody dynamics simulator, has been employed as the core of the software, while the aerodynamic and hydrodynamic loads are evaluated by a self made Vortex Lattice Method. The boat’s stability and the following of the desired course are ensured by PID controllers, while the optimum sail regulation is periodically looked upon by an optimization process, in order to simulate a crew that tries to best exploit the wind power at disposition. The results of a characteristic condition are shown: the boat’s behavior under changing wind, where the crew best exploit the wind condition before and after the perturbation. This is intended as an example of possible applications of the developed software.

Lo scopo del progetto presentato è di sviluppare un simulatore di dinamica capace di analizzare il comportamento dinamico di un catamarano di classe C in condizioni di foiling, e di simulare il lavoro richiesto all’equipaggio al fine di mantenere una navigazione stabile e veloce. Per fare ciò, MBDyn, un simulatore di dinamica multicorpo, è stato utilizzato come cuore del programma, mentre i carichi aerodinamici e idrodinamici sono stati valutati tramite un metodo a reticolo di vortici sviluppato autonomamente. La stabilità dell’imbarcazione e il mantenimento della rotta scelta sono garantiti da una serie di controllori PID, mentre la regolazione ottimale della vela è periodicamente analizzata da un processo di ottimizzazione, allo scopo di simulare un equipaggio che cerca di sfruttare al meglio il vento a disposizione. Vengono presentati i risultati di un caso tipico: il comportamento dell’imbarcazione nel caso di vento variabile, dove l’equipaggio sfrutta al meglio le condizioni disponibili prima e dopo la perturbazione. Questo si intende come possibile applicazione del programma sviluppato.