SFIDA DEL CLIENTE
Poiché i centri abitati costieri continuano a crescere in tutto il mondo, sviluppare una comprensione più profonda delle dinamiche delle onde oceaniche è diventata una questione urgente per proteggere vite e mezzi di sussistenza. Gli tsunami che seguono i grandi terremoti in mare sono immensamente distruttivi, così come le mareggiate che accompagnano gli uragani. Non è questione di se questi eventi si verificheranno, ma di quando. Pertanto, la preparazione sembra essere la migliore difesa dell'umanità, ottenuta attraverso lo sviluppo di più strutture costiere resistenti alle onde e all'erosione e migliori piani di evacuazione.
Tali obiettivi descrivono la missione della Tsunami Research Facility (struttura per la ricerca sugli tsunami) del Network for Earthquake Engineering Simulation George E. Brown, Jr., (NEES TRF) presso il College di Ingegneria O.H. dell'Università Statale dell'Oregon. Hinsdale Wave Research Laboratory (HWRL, Laboratoriodi ricerca sulle onde di Hinsdale). È una delle strutture più grandi e sofisticate del mondodedicata alla ricerca e all'innovazione nell'ingegneria costiera e oceanica e nella scienza delle aree presso le coste. La tecnologia di simulazione delle onde è stata introdotta all'HWRL nel 1971 e da allora la struttura ha fornito un supporto fondamentale alla comunità di ricerca internazionale. Il lavoro presso NEES TRF sta influenzando il modo in cui gli esseri umani interagiscono con gli oceani, incluso dove viviamo, come conserviamo gli ecosistemi costieri e persino come generiamo energia.
La scala rappresenta una sfida primaria e continua per la ricerca sulla meccanica dei fluidi in generale, e per NEES TRF in particolare. La maggior parte degli studi sulla meccanica delle onde e sull'erosione costiera non si adattano con precisione a modelli più piccoli, quindi i ricercatori hanno il desiderio costante di sviluppare strutture per prove più grandi, le cui dimensioni si avvicinino il più possibile a quelle del prototipo. Con l'aumento della scala arriva la sfida relativa al contenimento dei costi, a causa delle strutture avanzate, della tecnologia e del talento necessari per supportare tali prove.
"Molte preziose capacità di prova, come la generazione delle onde lunghe comune a tsunami e mareggiate, sono mancate in questo campo perché nessuna struttura di prova era abbastanza grande da supportarle", spiega il dottor Solomon Yim, professore di Ingegneria oceanica e strutturale presso l'OSU, direttore incaricato dell'HWRL e ricercatore principale del NEES. "Il nostro obiettivo, e la nostra sfida, era continuare a espanderci per rendere disponibili modalità di prova sempre più utili".
SOLUZIONE MTS
Negli ultimi quattro decenni, MTS e HWRL/NEES TRF insieme hanno completato con successo diverse espansioni di strutture. Secondo il dottor Yim, MTS ha avuto un ruolo chiave in ogni espansione attraverso la pianificazione della struttura, le specifiche hardware e software, l'integrazione del sistema e la manutenzione continua.
"MTS è stato determinante nel completare gli algoritmi necessari nella sala di controllo, insieme al cablaggio, al controllo e alla configurazione dello schema di attuazione", afferma il dottor Yim. "MTS è stato particolarmente utile nel rendere disponibili le capacità di onde lunghe definite dall'utente attraverso il nostro Large Wave Flume, che è un requisito chiave per i ricercatori in materia di tsunami".
Due enormi sistemi di prova all'avanguardia attualmente supportano l'attività presso il NEES TRF: Un Large Wave Flume che consente la simulazione precisa delle condizioni di uragani in acque poco profonde, tsunami, onde lunghe ed erosione costiera a lungo termine; e un Tsunami Wave Basin, che facilita la simulazione avanzata dello tsunami per aiutare i ricercatori a comprendere meglio la natura complessa e tridimensionale di tali eventi. Essendo uno dei laboratori più grandi e tecnologicamente sofisticati al mondo per la ricerca di ingegneria costiera e oceanica, il NEES TRF attira migliaia di visitatori ogni anno.
Il Large Wave Flume misura 104 metri (342') di lunghezza, 3,7 metri (12') di larghezza e 5 metri (15') di profondità, ed è stato sviluppato congiuntamente da MTS e l'HWRL nel 1972. Un avanzato gruppo attuatore idraulico a pistone sul Large Wave Flume è stato installato nel 2009, sostituendo l'originale generatore di onde a snodo, anch'esso costruito da MTS nel 1972. Il nuovo gruppo attuatore produce corsa e velocità fino a 4M (13') al secondo.
L'attuale Tsunami Wave Basin è lungo 48,8 metri (160'), largo 26,5 metri (87') e profondo 2,1 metri (7'), con attuatori idraulici 30 MTS e 29 pale che generano una corsa massima e una velocità di 2 metri (6,6') al secondo.
Il dottor Yim cita il finanziamento come il fattore decisivo per ogni espansione. "Quando abbiamo scritto le nostre proposte, abbiamo fatto molto affidamento sull'acume tecnico di MTS e sull'esperienza nella pianificazione delle strutture per aiutarci a dimostrare come le nostre espansioni avrebbero supportato i ricercatori internazionali e di come ne avrebbe infine beneficiato il pubblico", afferma. "Credo che la sofisticatezza delle nostre proposte abbia molto a che fare con il significativo supporto finanziario che abbiamo ricevuto fino ad oggi, che include due grandi sovvenzioni per apparecchiature e strumentazione NSF di fila, cosa che accade raramente".
VANTAGGI PER IL CLIENTE
Continuando ad aumentare la scala e la sofisticatezza delle sue strutture di prova, NEES TRF ha reso possibile agli ingegneri di tutto il mondo uno sguardo approfondito come mai prima sulla dinamica delle onde e sul potenziale impatto degli eventi oceanici sull'umanità, consentendo lo sviluppo di strutture più durevoli e strategie di evacuazione più efficaci.
"In questo campo siamo in grado di coprire l'intera gamma di studi correlati, tutto compreso, dalla simulazione di condizioni a miglia di distanza nell'oceano a quelle lungo la costa e persino nell'entroterra", afferma il dottor Yim. "Attraverso l'intero processo di cambiamento di NEES TRF, la tecnologia MTS e il personale sono rimasti una preziosa costante. Riceviamo anche la manutenzione ordinaria da MTS tramite NEES, il che ci ha aiutato a gestire i costi mantenendo i nostri sistemi di prova e tempi di attività al massimo".
Per quanto riguarda il futuro, il dottor Yim vede un'alta probabilità di ulteriore espansione a NEES TRF, soprattutto considerando l'urgente necessità di continuare la ricerca per comprendere meglio gli effetti dello tsunami sulle regioni costiere.
"La dinamica delle onde diventa sempre più non lineare man mano che ci si avvicina alla costa, il che rende i modelli in scala ancora meno efficaci, quindi prevedo che le dimensioni dei nostri sistemi di prova dovranno aumentare ulteriormente", dice. "E quando arriverà quel momento, certamente ci rivolgeremo a MTS perché ci aiutino a creare la proposta, che si spera porterà a un'altra espansione."
