Nave e carena
Portacontainer DTC da 14 000 TEU (Lpp 355 m, pescaggio 14,5 m). Resistenza al vero con il metodo ITTC-1978 dalle prove in vasca SVA [1][2]; elica con le correzioni di scala ITTC.
Software / Naval Route Simulator
Rotte a minimo consumo nella corrente di Agulhas.
Il simulatore confronta la rotta originale di una portacontainer da 14 000 TEU con rotte che sfruttano le correnti a favore, evitano quelle contrarie e regolano la velocità tratto per tratto per arrivare in porto alla stessa ora. Usa i campi reali di correnti, onde e vento del Copernicus Marine Service e un modello fisico completo della nave; produce i file di rotta RTZ per l'ECDIS di bordo e la stima di carburante, CO₂ e costi risparmiati, con la sua incertezza.
Fictilis / Naval Route SimulatorPlancia 3D
Nota
La Nave ALFA è una nave virtuale di riferimento. Carena, elica e prove in vasca sono quelli della portacontainer di ricerca DTC (Duisburg Test Case), pubblicata per la ricerca; correnti, onde e vento sono i campi reali Copernicus. La rotta originale è una rotta di riferimento definita per lo studio, non quella di una compagnia. I risultati sono stime di modello, non misure, e i file RTZ non vanno usati per navigare senza la verifica sulle carte ENC ufficiali.
01 / Risultati
Stesso orario d'arrivo, meno carburante.
Due traversate con partenza il 10 ottobre 2026 alle 00:00 UTC, valutate nell'ambiente reale Copernicus. Stima centrale e banda al 90 % dal Monte Carlo su resistenza della carena, area esposta al vento e consumo specifico del motore.
Durban → Città del Capo8,6 %stima centrale del risparmio (8,4–9,0 %); 17,2 t sul valore nominale
Città del Capo → Durban9,6 %stima centrale (9,2–10,0 %); 26,5 t sul valore nominale
CO₂ evitata136 tsulle due traversate, 3,114 t di CO₂ per tonnellata di VLSFO (MEPC.364(79))
Risparmio per l'armatore38.253 USDcon il VLSFO a 876,5 USD/t (Ship & Bunker G20 VLSFO 06/10/2026 (ShipUniverse, 07/10/2026))
Durban → Città del Capo arrivo 12/10 01:42 UTC
| Strategia | Carburante [t] | Risparmio | CO₂ [t] | Velocità sull'acqua [kn] | Distanza [nm] |
|---|---|---|---|---|---|
| B0 · Rotta originale velocità sull'acqua costante | 189,9 | 0,00 % | 591 | 15,9–15,9 | 842 |
| S1 · Solo profilo di velocità rotta originale | 189,6 | 0,19 % | 590 | 14,9–16,6 | 842 |
| S2 · Solo rotta velocità sull'acqua costante | 172,9 | 8,95 % | 538 | 15,3–15,3 | 822 |
| S3 · Rotta e profilo di velocità ottimizzazione completa | 172,8 | 9,03 % | 538 | 14,8–15,9 | 822 |
Stima centrale del risparmio con la rotta e il profilo di velocità ottimizzati: 8,6 % (banda al 90 %: 8,4–9,0 %). Del valore nominale, 6,7 punti vengono dal percorso più corto nel corridoio e 2,4 dalle correnti e dal meteo.
Città del Capo → Durban arrivo 12/10 00:27 UTC
| Strategia | Carburante [t] | Risparmio | CO₂ [t] | Velocità sull'acqua [kn] | Distanza [nm] |
|---|---|---|---|---|---|
| B0 · Rotta originale velocità sull'acqua costante | 265,6 | 0,00 % | 827 | 17,9–17,9 | 821 |
| S1 · Solo profilo di velocità rotta originale | 264,1 | 0,57 % | 822 | 16,4–21,0 | 821 |
| S2 · Solo rotta velocità sull'acqua costante | 240,0 | 9,65 % | 747 | 17,3–17,3 | 804 |
| S3 · Rotta e profilo di velocità ottimizzazione completa | 239,1 | 9,97 % | 745 | 16,2–18,4 | 804 |
Stima centrale del risparmio con la rotta e il profilo di velocità ottimizzati: 9,6 % (banda al 90 %: 9,2–10,0 %). Del valore nominale, 8,9 punti vengono dal percorso più corto nel corridoio e 1,0 dalle correnti e dal meteo.
Come leggere questi numeri. La quota dovuta alle correnti e al meteo è 1,0–2,4 punti percentuali, una stima prudente. Il resto viene dalla rotta originale usata qui, più lunga di 21–31 miglia del percorso navigabile più corto. Il solo profilo di velocità sulla rotta originale vale 0,2–0,6 %. Con la rotta reale di una nave il confronto va ripetuto: il simulatore accetta qualunque rotta originale in formato RTZ.
02 / Mappe e profili
Dove passa la rotta ottimizzata, e perché.
Velocità della corrente mediata sul pescaggio di 14,5 m a metà viaggio, rotta originale (tratteggiata), rotta ottimizzata e traccia simulata dall'autopilota. Sotto, velocità e consumi lungo la traversata.
03 / Strumenti
Guardare la traversata, cambiare le ipotesi.
Plancia 3D
La traversata ora per ora, con i vettori di bordo
La nave sulla rotta ottimizzata e, in trasparenza, sulla rotta originale; velocità sull'acqua, corrente, velocità sul fondo, vento e onde come vettori; strumenti di plancia, resistenze e consumo dalla partenza.
three.js, nel browserApri la plancia →
Calcolo
Partenza, orario d'arrivo e prezzo: consumo, CO₂ e costo
Le due rotte percorse a velocità costante con il modello completo della nave, per partenze dal 9 al 12 ottobre e velocità da 12 a 22 nodi. Il calcolo interpola tabelle prodotte dal simulatore.
Tabelle del modello, nessuna stima a occhioApri il calcolo →
04 / File per la plancia
Rotte RTZ e rapporto dei risparmi.
File di rotta RTZ 1.1 (IEC 61174) validati sullo schema ufficiale, con orari, velocità e consumi per tratto, e il rapporto tecnico in PDF.
- NAVE_ALFA_copernicus_W_S3.rtzDurban → Città del Capo, rotta ottimizzata · 43 waypoint · distanza minima dalla costa del modello 13,2 km
- NAVE_ALFA_copernicus_W_B0.rtzDurban → Città del Capo, rotta originale · 34 waypoint · distanza minima dalla costa del modello 23,5 km
- NAVE_ALFA_copernicus_E_S3.rtzCittà del Capo → Durban, rotta ottimizzata · 45 waypoint · distanza minima dalla costa del modello 11,9 km
- NAVE_ALFA_copernicus_E_B0.rtzCittà del Capo → Durban, rotta originale · 30 waypoint · distanza minima dalla costa del modello 16,7 km
- Report_Nave_ALFA.pdfrapporto tecnico dei risparmi: KPI, incertezza, simulazione dinamica, ipotesi e limiti
- kpi_copernicus.jsontutti i KPI per viaggio e strategia, in formato aperto
ECDIS
Prima del caricamento a bordo le rotte vanno controllate sull'ECDIS con le carte ENC ufficiali. La navigabilità è valutata sul modello Copernicus a 1/12° (circa 9 km): fondale di almeno 15,8 m e almeno 12 km dalla costa del modello, che non rappresenta secche, isole e promontori più piccoli di una cella.
05 / Simulazione della traversata
La nave che segue il piano, secondo per secondo.
Modello di manovra MMG a tre gradi di libertà con la corrente, guida sulla rotta, autopilota e regolatore dei giri che insegue l'orario. In modo 8A la nave tiene la prua senza correggere la deriva.
| Viaggio | Condotta | Consumo simulato [t] | Consumo pianificato [t] | Arrivo rispetto al piano [min] | Scostamento laterale medio / massimo [m] |
|---|---|---|---|---|---|
| Durban → Città del Capo dati reali | tiene la rotta (8B) | 174,8 | 172,8 | 1 | 83 / 1.009 |
| Durban → Città del Capo dati reali | senza correzione della deriva (8A) | 175,1 | 172,8 | 27 | 3.811 / 6.540 |
| Città del Capo → Durban dati reali | tiene la rotta (8B) | 241,5 | 239,1 | -3 | 93 / 1.079 |
| Città del Capo → Durban dati reali | senza correzione della deriva (8A) | 246,1 | 239,1 | 60 | 3.659 / 6.384 |
| Durban → Città del Capo oceano sintetico | tiene la rotta (8B) | 224,9 | 221,0 | 0 | 83 / 1.132 |
| Durban → Città del Capo oceano sintetico | senza correzione della deriva (8A) | 222,1 | 221,0 | 5 | 2.706 / 5.676 |
| Città del Capo → Durban oceano sintetico | tiene la rotta (8B) | 225,5 | 222,8 | -3 | 81 / 1.179 |
| Città del Capo → Durban oceano sintetico | senza correzione della deriva (8A) | 216,3 | 222,8 | -54 | 4.026 / 8.044 |
Con entrambe le rotte simulate allo stesso modo il risparmio resta: Durban → Città del Capo 8,8 %; Città del Capo → Durban 10,1 %.
06 / Dati delle navi in mare
Quanto aiutano le misure delle altre navi.
In un oceano sintetico con verità nota, il modello oceanico viene degradato e poi corretto con l'assimilazione delle correnti misurate da 12 navi in transito; ogni piano è valutato nella verità.
| Viaggio | Pianificato con | Risparmio |
|---|---|---|
| Durban → Città del Capo | solo modello oceanico | 7,56 % |
| Durban → Città del Capo | modello + dati di 12 navi | 8,45 % |
| Durban → Città del Capo | oceano noto | 8,65 % |
| Città del Capo → Durban | solo modello oceanico | 27,04 % |
| Città del Capo → Durban | modello + dati di 12 navi | 26,96 % |
| Città del Capo → Durban | oceano noto | 27,20 % |
Verso Città del Capo i dati di flotta recuperano 82 % del vantaggio che darebbe la conoscenza perfetta delle correnti. Verso Durban la rotta originale sintetica attraversa il nucleo del getto contrario: il risparmio viene quasi tutto dall'uscirne, per cui quel caso serve da prova del metodo, non da stima.
07 / Metodo
Un modello fisico, verificato passo per passo.
Motore e carburante
Motore due tempi da 89,0 MW dimensionato con il metodo MAN, consumo specifico dalla curva del Fourth IMO GHG Study [3], VLSFO e fattore di CO₂ da MEPC.364(79) [4].
Onde, vento e corrente
Resistenza aggiunta in onda con il metodo SNNM [5] e la procedura ITTC [6], interazione onda–corrente secondo Longuet-Higgins e Stewart [7] con limite di frangimento; vento con i coefficienti ITTC per portacontainer. Campi Copernicus di correnti, onde e vento [8][9].
Ottimizzazione
Grafo diretto di nodi lungo un corridoio di ±60 km attorno alla rotta originale, come in VISIR-2 [10], e programmazione dinamica [11]: prima la rotta con un costo carburante + tempo, poi il profilo di velocità a orario d'arrivo fisso.
Manovra e controllo
Modello MMG [12] con derivate tarate su dati di riferimento di portacontainer e criteri IMO MSC.137(76) [13]; guida sulla rotta, autopilota e regolazione dei giri nel tempo.
Incertezza e verifiche
Monte Carlo secondo il Supplemento 1 della GUM [14]; 42 test automatici contro i vettori di prova delle fonti; due verifiche indipendenti della fisica e dei risultati, con le correzioni applicate prima della pubblicazione.
08 / Limiti
Che cosa il simulatore non dice.
- La Nave ALFA è una nave virtuale: ogni valore al vero è un'estrapolazione da prove su modello in scala.
- Con i dati reali l'analisi Copernicus serve sia a pianificare sia a valutare: il risparmio è un potenziale con l'informazione migliore disponibile, non una misura.
- La rotta originale è definita per lo studio: con la rotta reale di una nave la quota geometrica del risparmio cambia.
- Resistenza d'onda della carena sotto 20 nodi estrapolata dalle prove; area esposta al vento stimata (2 000 m² ±20 %); motore generico, non un modello commerciale.
- Navigabilità sul modello a 1/12° senza batimetria dedicata: le rotte vanno verificate sulle carte ENC prima dell'uso.
- L'ottimizzatore usa la programmazione dinamica su previsioni fisse; non adatta la rotta in tempo reale agli errori di previsione.
09 / Fonti
Fonti principali
Selezione dalla bibliografia validata del progetto (DOI e fonti istituzionali verificati).
Fonti del metodo14
el Moctar, O., Shigunov, V., & Zorn, T. (2012). Duisburg Test Case: Post-Panamax Container Ship for Benchmarking. Ship Technology Research, 59(3), 50–64. doi.org/10.1179/str.2012.59.3.004
geometria, prove di resistenza e autopropulsione della carena DTC
ITTC (2021). 1978 ITTC Performance Prediction Method. Procedura 7.5-02-03-01.4, Rev. 05. www.ittc.info/downloads/quality-systems-manual/recommende…
estrapolazione al vero di resistenza ed elica
Faber, J., et al. (2021). Fourth IMO GHG Study 2020. International Maritime Organization. ghgsmart.imo.org/wp-content/uploads/2023/05/Fourth-IMO-GH…
curva del consumo specifico in funzione del carico
IMO (2022). Resolution MEPC.364(79): 2022 Guidelines on the method of calculation of the attained EEDI. wwwcdn.imo.org/localresources/en/KnowledgeCentre/IndexofI…
potere calorifico dei combustibili e fattori di CO₂
Liu, S., & Papanikolaou, A. (2020). Regression analysis of experimental data for added resistance in waves of arbitrary heading and development of a semi-empirical formula. Ocean Engineering, 206, 107357. doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.107357
metodo SNNM per la resistenza aggiunta in onda
ITTC (2024). Preparation, Conduct and Analysis of Speed/Power Trials. Procedura 7.5-04-01-01.1, Rev. 08. www.ittc.info/media/11972/75-04-01-011.pdf
procedura di onde e vento, coefficienti aerodinamici
Longuet-Higgins, M. S., & Stewart, R. W. (1961). The changes in amplitude of short gravity waves on steady non-uniform currents. Journal of Fluid Mechanics, 10(4), 529–549. doi.org/10.1017/S0022112061000342
onde che si irripidiscono contro corrente
E.U. Copernicus Marine Service Information (2026). Global Ocean Physics Analysis and Forecast (GLOBAL_ANALYSISFORECAST_PHY_001_024). doi.org/10.48670/moi-00016
correnti sui primi 15,8 m
E.U. Copernicus Marine Service Information (2026). Global Ocean Waves Analysis and Forecast (GLOBAL_ANALYSISFORECAST_WAV_001_027). doi.org/10.48670/moi-00017
mare di vento e swell
Mannarini, G., Salinas, M. L., Carelli, L., Petacco, N., & Orović, J. (2024). VISIR-2: ship weather routing in Python. Geoscientific Model Development, 17(10), 4355–4382. doi.org/10.5194/gmd-17-4355-2024
grafo diretto e composizione dei vettori di nave e corrente
Bellman, R. E. (1957). Dynamic Programming. Princeton University Press. press.princeton.edu/books/paperback/9780691146683/dynamic…
programmazione dinamica
Yasukawa, H., & Yoshimura, Y. (2015). Introduction of MMG standard method for ship maneuvering predictions. Journal of Marine Science and Technology, 20(1), 37–52. doi.org/10.1007/s00773-014-0293-y
modello di manovra
IMO (2002). Resolution MSC.137(76): Standards for Ship Manoeuvrability. wwwcdn.imo.org/localresources/en/KnowledgeCentre/IndexofI…
criteri di manovrabilità
JCGM (2008). JCGM 101:2008 — Supplement 1 to the GUM: Propagation of distributions using a Monte Carlo method. BIPM. www.bipm.org/en/committees/jc/jcgm/publications
propagazione dell'incertezza