Un catamarán ( / ˌ k æ t ə m ə r æ n / ) (informalmente, un "gato") es un multi-casco de embarcación con dos paralelas cascos de igual tamaño. Es una embarcación con geometría estabilizada, que deriva su estabilidad de su amplia manga , más que de una quilla lastrada como en un monocasco . Los catamaranes suelen tener menos volumen de casco, menor desplazamiento y menor calado (calado) que los monocascos de eslora comparable. Los dos cascos combinados también suelen tener un menor hidrodinámicoresistencia que los monocascos comparables, que requieren menos potencia de propulsión de velas o motores. La postura más amplia del catamarán en el agua puede reducir tanto el escora como el movimiento inducido por las olas, en comparación con un monocasco, y puede producir estelas reducidas.
Los catamaranes fueron inventados por los pueblos austronesios que permitieron su expansión a las islas de los océanos Índico y Pacífico . [1]
Los catamaranes varían en tamaño, desde pequeños ( embarcaciones de vela o de remos ) hasta grandes (barcos de guerra y transbordadores de vehículos de carga y descarga ). La estructura que conecta los dos cascos de un catamarán varía desde un marco simple con correas para sostener a la tripulación hasta una superestructura puente que incorpora una amplia cabina y / o espacio de carga.
Historia
Los catamaranes de Oceanía y el sudeste asiático marítimo se convirtieron en la inspiración para los catamaranes modernos. Hasta el siglo XX, el desarrollo del catamarán se centró principalmente en conceptos impulsados por velas.
Etimología
La palabra "catamarán" se deriva de la palabra tamil, kattumaram (கட்டுமரம்), que significa "troncos unidos". Sin embargo, el kattumaram original no se refería en absoluto a los barcos de doble casco, sino a un tipo de balsa de un solo casco del pueblo tamil hecha de tres a siete troncos de árboles atados entre sí. El término ha evolucionado en el uso del inglés para referirse únicamente a los barcos de doble casco no relacionados. [2] [3] [4] [5] [6] [7]
Desarrollo en Oceanía y Asia
Los barcos tipo catamarán fueron una tecnología temprana de los pueblos austronesios . Los primeros investigadores como Heine-Geldern (1932) y Hornell (1943) creyeron una vez que los catamaranes evolucionaron a partir de canoas con estabilizadores , pero los autores modernos especializados en culturas austronesias como Doran (1981) y Mahdi (1988) ahora creen que es lo contrario. [8] [9] [1]
Dos canoas atadas juntas se desarrollaron directamente a partir de tecnologías de balsa mínima de dos troncos atados juntos. Con el tiempo, la forma de canoa de doble casco se convirtió en una canoa doble asimétrica, donde un casco es más pequeño que el otro. Con el tiempo, el casco más pequeño se convirtió en el prototipo de estabilizador , dando paso a la canoa con un solo estabilizador y luego a la canoa con un solo estabilizador reversible. Finalmente, los tipos de estabilizadores simples se desarrollaron en la canoa de estabilizadores dobles (o trimaranes ). [8] [9] [1]
Esto también explicaría por qué las poblaciones austronesias más antiguas en la isla del sudeste asiático tienden a favorecer las canoas de doble estabilizador, ya que mantienen estables las embarcaciones al virar . Pero todavía tienen pequeñas regiones donde todavía se utilizan catamaranes y canoas de un solo estabilizador. En contraste, las poblaciones descendientes periféricas más distantes en Oceanía , Madagascar y las Comoras , conservaron los tipos de canoas de doble casco y de un solo estabilizador, pero la tecnología de los estabilizadores dobles nunca los alcanzó (aunque existe en el oeste de Melanesia ). Para hacer frente al problema de la inestabilidad del barco cuando el estabilizador mira a sotavento al virar, en su lugar desarrollaron la técnica de maniobras en navegación, junto con estabilizadores individuales reversibles. [8] [9] [1] [10] [11]
A pesar de ser la forma más "primitiva" de canoas estabilizadoras, fueron efectivas, permitiendo a los polinesios marineros viajar a islas distantes del Pacífico . [12]
Catamaranes tradicionales
La siguiente es una lista de catamaranes austronesios tradicionales:
- Isla Melanesia :
- Fiyi : Drua (o Wangga tabu )
- Papúa Nueva Guinea : Lakatoi
- Tonga : Hamatafua , Kalia , Tongiaki
- Polinesia
- Islas Cook : Vaka katea
- Hawái : Wa'a kaulua
- Marquesas : Vaka touʻua
- Nueva Zelanda : Waka hourua
- Samoa : ʻAlia , Amatasi , Va'a-tele
- Islas de la Sociedad : Pahi , Tipairua
Desarrollo occidental
El primer ejemplo documentado de embarcación de vela de doble casco en Europa fue diseñado por William Petty en 1662 para navegar más rápido, en aguas menos profundas, con viento más suave y con menos tripulación que otras embarcaciones de la época. Sin embargo, el diseño inusual se encontró con escepticismo y no fue un éxito comercial. [13] [14]
El diseño permaneció relativamente sin usar en Occidente durante casi 160 años hasta principios del siglo XIX, cuando el inglés Mayflower F. Crisp construyó un barco mercante de dos cascos en Rangún, Birmania . El barco fue bautizado como Original . Crisp lo describió como "un barco de alta mar de navegación rápida; negoció durante el monzón entre las provincias de Rangún y Tenasserim durante varios años". [15] [16]
A finales de ese siglo, el estadounidense Nathanael Herreshoff construyó un velero de doble casco diseñado por él mismo (patente de EE.UU. nº 189.459). [17] La embarcación, Amaryllis , compitió en su regata inaugural el 22 de junio de 1876 y se desempeñó extraordinariamente bien. Su debut demostró las distintas ventajas de rendimiento que ofrecen los catamaranes sobre los monocascos estándar. Fue como resultado de este evento, la Centennial Regatta del New York Yacht Club, que los catamaranes fueron excluidos de las clases regulares de vela, y así fue hasta la década de 1970. [18] El 6 de junio de 1882, tres catamaranes del Southern Yacht Club de Nueva Orleans corrieron un curso de 15 millas náuticas en el lago Pontchartrain y el barco ganador en la clase de catamarán, Nip and Tuck , superó el tiempo del balandro más rápido en más de cinco minutos. [19] [20]
En 1936, Eric de Bisschop construyó una "canoa doble" polinesia en Hawai y la llevó a casa para recibir la bienvenida de un héroe en Francia. En 1939, publicó sus experiencias en un libro, Kaimiloa , que fue traducido al inglés en 1940. [21]
Roland y Francis Prout experimentaron con catamaranes en 1949 y convirtieron su fábrica de botes de 1935 en Canvey Island , Essex (Inglaterra), a la producción de catamaranes en 1954. Sus catamaranes Shearwater ganaron fácilmente carreras contra monocascos. Yellow Bird, un Shearwater III construido en 1956 , pilotado con éxito por Francis Prout en la década de 1960, está en la colección del Museo Marítimo Nacional de Cornualles . [22] Prout Catamarans , Ltd. diseñó un aparejo de popa de mástil con el mástil a popa de la mitad del barco para soportar un foque agrandado, más del doble del tamaño de la vela mayor reducida del diseño; fue producido como el modelo Snowgoose . [23] La supuesta ventaja de este plan de velas era disminuir cualquier tendencia de la proa del barco a hundirse. [24] [25]
A mediados del siglo XX, los beachcats se convirtieron en una categoría generalizada de catamaranes de vela, debido a su facilidad de botadura y producción en masa. En California, un fabricante de tablas de surf , Hobie Alter , produjo la Hobie 14 de 250 libras (110 kg) en 1967, y dos años más tarde la Hobie 16 más grande y aún más exitosa . En 2016, el Hobie 16 todavía se estaba produciendo con más de 100.000 fabricados. [26]
Los catamaranes se introdujeron en la navegación olímpica en 1976. El catamarán Tornado de dos manos fue seleccionado para la disciplina multicasco en los Juegos Olímpicos de 1976 a 2008. Fue rediseñado en 2000. [27] El foiling Nacra 17 se utilizará en Tokio 2020 Juegos Olímpicos, [28] [29] después de la adopción de Nacra 15 en 2015 como una clase de Campeonatos Mundiales Juveniles y como una nueva clase para los Juegos Olímpicos de la Juventud. [30] [31]
Australia se convirtió en el sitio de los constructores de grandes catamaranes de transporte —Incat en 1977 [32] y Austal en 1988 [33], cada uno de los cuales construyó transbordadores civiles y buques de guerra .
Actuación
Los catamaranes tienen dos características de rendimiento primarias distintas que los distinguen de los monocascos de desplazamiento: menor resistencia al paso por el agua y mayor estabilidad (resistencia inicial al vuelco). La elección entre una configuración de monocasco y catamarán incluye consideraciones de capacidad de carga, velocidad y eficiencia.
Resistencia
A velocidades bajas a moderadas, el casco de un catamarán ligero experimenta una resistencia al paso por el agua que es aproximadamente proporcional al cuadrado de su velocidad. Un monocasco de desplazamiento, en comparación, experimenta una resistencia que es al menos el cubo de su velocidad. Esto significa que un catamarán requeriría cuatro veces más potencia para duplicar su velocidad, mientras que un monocasco requeriría ocho veces más potencia para duplicar su velocidad, comenzando a baja velocidad. [34] Para los catamaranes a motor, esto implica plantas de energía más pequeñas (aunque normalmente se requieren dos). Para los catamaranes de vela, la baja resistencia hacia adelante [35] permite que las velas obtengan potencia del flujo adjunto , [36] su modo más eficiente, análogo a un ala, lo que lleva al uso de velas de ala en embarcaciones de regata. [37]
Estabilidad
Los catamaranes dependen principalmente de la estabilidad de la forma para resistir el escora y el vuelco. [34] La comparación de la estabilidad a escora de un monocasco de sección rectangular de manga , B , en comparación con dos cascos de catamarán de ancho B / 2, separados por una distancia, 2 × B , determina que el catamarán tiene una resistencia inicial a escora que es siete veces mayor que el monocasco. [38] Comparado con un monocasco, un catamarán de crucero de vela tiene una alta resistencia inicial a escorar y volcar: un barco de quince metros requiere cuatro veces la fuerza para iniciar un vuelco que un monocasco equivalente. [39]
Compensaciones
Una medida de la compensación entre velocidad y capacidad de carga es el número de Froude de desplazamiento (Fn V ) , [40] comparado con la eficiencia del transporte en aguas tranquilas . [41] Fn V se aplica cuando la longitud de la línea de flotación depende demasiado de la velocidad para ser significativa, como en un casco de planeo. [42] Utiliza una longitud de referencia, la raíz cúbica del desplazamiento volumétrico del casco, V , donde u es la velocidad de flujo relativa entre el mar y el barco, y g es la aceleración debida a la gravedad :
La eficiencia del transporte en aguas tranquilas de un buque es proporcional al desplazamiento a plena carga y la velocidad máxima en aguas tranquilas, dividida por la potencia correspondiente requerida. [43]
Los buques mercantes grandes tienen un Fn V entre uno y cero, mientras que los catamaranes con motor de mayor rendimiento pueden acercarse a 2.5, lo que denota una mayor velocidad por unidad de volumen para los catamaranes . Cada tipo de embarcación tiene su correspondiente eficiencia de transporte en aguas tranquilas, con grandes barcos de transporte en el rango de 100 a 1.000, en comparación con 11-18 para los catamaranes de transporte, lo que denota una mayor eficiencia por unidad de carga útil para los monocascos . [41]
Diseños SWATH y que perforan las olas
Dos avances con respecto al catamarán tradicional son el casco gemelo de área de hidroavión pequeña (SWATH) y la configuración de perforación de olas ; esta última se ha convertido en un diseño ampliamente favorecido.
SWATH reduce la resistencia a la generación de olas moviendo el volumen de desplazamiento por debajo de la línea de flotación, utilizando un par de cascos tubulares, similares a submarinos, conectados por pilones a la plataforma del puente con una sección transversal estrecha de la línea de flotación. Los cascos sumergidos se ven mínimamente afectados por las olas. [44] La forma SWATH fue inventada por el canadiense Frederick G. Creed , quien presentó su idea en 1938 y luego recibió una patente británica en 1946. Se utilizó por primera vez en las décadas de 1960 y 1970 como una evolución del diseño de catamarán para su uso. como buques de investigación oceanográfica o buques de rescate submarinos . [45] En 1990, la Marina de los Estados Unidos encargó la construcción de un barco SWATH para probar la configuración. [46]
Los buques SWATH se comparan con los catamaranes de motor convencionales de tamaño equivalente, de la siguiente manera: [44]
- Superficie mojada más grande, lo que provoca un mayor arrastre de fricción de la piel.
- Reducción significativa del arrastre inducido por las olas, con la configuración de puntales y estructuras de casco sumergidas
- El área más baja del plano de agua reduce significativamente el cabeceo y la agitación en una vía marítima
- Sin posibilidad de cepillado
- Mayor sensibilidad a la carga, lo que puede acercar la estructura del puente al agua.
Los catamaranes que perforan las olas emplean una proa de baja flotabilidad en cada casco que apunta a la línea de flotación y se eleva a popa, hasta un nivel, para permitir que cada casco atraviese las olas, en lugar de pasar sobre ellas. Esto permite velocidades más altas a través de las olas que para un catamarán convencional. Se distinguen de los catamaranes SWATH en que la parte flotante del casco no es tubular. La cubierta del puente de expansión puede configurarse con algunas de las características de un casco en V normal, lo que le permite penetrar las crestas de las olas. [47]
Se han empleado diseños de catamarán que perforan las olas para yates, [48] transbordadores de pasajeros [49] y buques militares. [50]
Aplicaciones
Los avances tecnológicos que los catamaranes tienen sobre las embarcaciones monocasco tradicionales incluyen láminas que levantan catamaranes de carreras fuera del agua, embarcaciones de crucero espaciosas y estables y corredores que han alcanzado velocidades promedio en mar abierto, comparables a embarcaciones mucho más grandes. Una configuración de catamarán llena un nicho donde la velocidad y la amabilidad del mar se favorecen sobre la capacidad a granel. En los buques más grandes, este nicho favorece a los transbordadores de automóviles y los buques militares para patrullar u operar en la zona litoral.
Deporte
Los catamaranes recreativos y deportivos generalmente están diseñados para tener una tripulación de dos y ser botados y desembarcados desde una playa. La mayoría tiene un trampolín en la estructura del puente, un mástil giratorio y listones completos en la vela mayor. Las versiones de rendimiento a menudo tienen trapecios para permitir a la tripulación caminar y contrarrestar las fuerzas de vuelco durante vientos fuertes en ciertos puntos de la vela. [51]
Para la 33ª America's Cup , tanto el defensor como el retador construyeron multicascos de 27 m (90 pies) de largo. Société Nautique de Genève , defendiendo con el equipo Alinghi , navegó en catamarán. El retador, BMW Oracle Racing, usó un trimarán, reemplazando su aparejo de vela suave con una vela de ala imponente, el ala de vela más grande jamás construida. En las aguas de Valencia , España, en febrero de 2010, el trimarán BMW Oracle Racing con su potente vela de ala demostró ser superior. Esto representó una ruptura con los monocascos tradicionales que siempre se habían navegado en series anteriores de la America's Cup . [52]
En la Bahía de San Francisco, la America's Cup 2013 se navegó en catamaranes AC72 de 72 pies (22 m) de largo (embarcaciones establecidas por las reglas de la America's Cup 2013). Cada yate empleaba hidroalas y una vela de ala. La regata fue ganada 9-8 por Oracle Team USA contra el retador, Emirates Team New Zealand , en quince partidos porque Oracle Team USA había comenzado la regata con una penalización de dos puntos. [53] [54]
La navegación a vela ha visto el desarrollo de multicascos de más de 100 pies (30 m) de eslora. " The Race " ayudó a precipitar esta tendencia; Fue un desafío de circunnavegación que partió de Barcelona, España, en la víspera de Año Nuevo de 2000. Debido al premio en metálico y al prestigio asociado con este evento, cuatro catamaranes nuevos (y dos muy modificados) de más de 30 metros de eslora fueron construidos para competir. La PlayStation más grande, propiedad de Steve Fossett , tenía 125 pies (38 m) de largo y un mástil que estaba a 147 pies (45 m) sobre el agua. Prácticamente todos los nuevos mega-gatos fueron construidos con fibra de carbono preimpregnada para brindar resistencia y el menor peso posible. Las velocidades máximas de estos barcos pueden acercarse a los 50 nudos (58 mph; 93 km / h). La carrera fue ganada por el catamarán Club Med de 33,50 m (109,9 pies) de largo, patroneado por Grant Dalton . Dio la vuelta al mundo en 62 días a una velocidad media de 18 nudos (21 mph; 33 km / h). [55]
Los catamarán de aguas bravas, a veces llamados "cata-balsas", para los deportes de aguas bravas están muy extendidos en los países postsoviéticos . Consisten en dos cascos inflables conectados con un andamio de celosía. El marco del catamarán turístico puede estar hecho tanto de tubos de aluminio (duraluminio) como de troncos de árboles talados. La parte inflable tiene dos capas: un globo hermético con orificios de inflado y una carcasa hecha de tejido denso que protege el globo de daños mecánicos. Las ventajas de estos catamaranes son el peso ligero, la compacidad y la comodidad en el transporte (todo el producto se empaqueta en un paquete-mochila, adecuado para los estándares de tráfico aéreo) y la velocidad de montaje (10-15 minutos para el inflado). [56] Los modelos totalmente inflables están disponibles en Norteamérica. [57] Se ha utilizado un diseño de cata-balsa en el río Colorado para manejar aguas bravas pesadas, pero mantener una buena velocidad a través del agua. [58]
Crucero
Los navegantes de crucero deben hacer concesiones entre el volumen, la carga útil, la velocidad y el costo al elegir un barco. La elección de un catamarán ofrece una mayor velocidad a expensas de una carga reducida por unidad de costo. Howard y Doane describen las siguientes ventajas y desventajas entre los monocascos de crucero y los catamaranes: [39] Un monocasco de crucero de larga distancia en alta mar puede ser tan corto como 30 pies (9,1 m) para un complemento de tripulación dado y suministros de apoyo, mientras que un catamarán de crucero necesitaría tener 40 pies (12 m) para lograr la misma capacidad. Además de una mayor velocidad, los catamaranes extraen menos agua que los monocascos (poco menos de 3 pies (0,91 m)) y son más fáciles de varar. Los catamaranes son más difíciles de virar y ocupan más espacio en un puerto deportivo. Los catamaranes de crucero conllevan un gasto adicional por tener dos motores y dos timones. Tarjan agrega que los catamaranes de crucero pueden mantener un cómodo pasaje de 300 millas náuticas (350 millas; 560 km) por día, y las versiones de carreras registran más de 400 millas náuticas (460 millas; 740 km) por día. Además, no escoran más de 10-12 grados, incluso a toda velocidad en un alcance. [59]
Los catamaranes de crucero motorizados comparten muchas de las comodidades que se encuentran en un catamarán de crucero a vela. El salón generalmente se extiende por dos cascos en los que se encuentran los camarotes y los compartimentos del motor. Al igual que con los catamaranes de vela, esta configuración minimiza el movimiento del barco en la mar. [60]
El catamarán de perforación de olas registrado en Suiza , Tûranor PlanetSolar , que se lanzó en marzo de 2010, es el barco de energía solar más grande del mundo . Completó una circunnavegación del mundo en 2012. [61]
Transporte de pasajeros
La década de 1970 vio la introducción de catamaranes como transbordadores de alta velocidad , como fue pionero en Westermoen Hydrofoil en Mandal , Noruega, que lanzó el diseño de Westamaran en 1973. [62] El Stena Voyager fue un ejemplo de un gran ferry rápido, que generalmente viajaba a una velocidad de 46 millas por hora (74 km / h), aunque era capaz de superar las 70 millas por hora (110 km / h). [63]
Militar
El Comando de Transporte Marítimo Militar opera varios catamaranes de Transporte Rápido Expedicionario propiedad de la Marina de los Estados Unidos. [64] Se utilizan para el transporte de carga militar a alta velocidad y para acceder a puertos poco profundos.
La clase Makar es una clase de dos grandes barcos de inspección con casco de catamarán construidos para la Armada de la India . En 2012, un buque, INS Makar (J31) , estaba en servicio y el segundo estaba en construcción. [sesenta y cinco]
Lanzado por primera vez en 2004 en Shanghai, el barco de misiles clase Houbei de la Armada del Ejército Popular de Liberación (PLAN) tiene un diseño de catamarán para adaptarse a las características de sigilo del barco. [66]
Ver también
- Lista de multicascos
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Otras lecturas
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