En ingeniería marina , una prueba de movimiento de un barco es una prueba hidrodinámica realizada con modelos de barco con el fin de diseñar un barco nuevo (de tamaño completo) o perfeccionar el diseño de un barco para mejorar su rendimiento en el mar. [1] Las pruebas se llevan a cabo en un modelo de barco o "tanque de remolque". [2] Hay varios tipos de pruebas: el modelo puede remolcarse en línea recta o circular y puede estar sujeto a oscilaciones. Las fuerzas que actúan sobre el buque se miden con un dinamómetro . [2] Las pruebas pueden evaluar el diseño general o centrarse en las características de una hélice .[2]
Prueba de línea recta
Las derivadas Yv y Nv dependientes de la velocidad del buque en cualquier calado y asiento pueden determinarse a partir del modelo de prueba que se lleva en el tanque de remolque. [2] El modelo se remolca con una velocidad constante correspondiente a un número de Froude de barco dado en varios ángulos de ataque , β. Un dinamómetro en el origen O mide la fuerza Y y el momento N experimentado por el modelo en cada valor de β. Los valores dimensionales del barco de las derivadas pueden obtenerse luego multiplicando las derivadas adimensionales por las mismas combinaciones respectivas de eslora, velocidad y densidad del agua de mar.
También se puede utilizar para determinar los efectos de acoplamiento cruzado de v sobre Yδ y Nδ y de δR sobre Yv y Nv.
Técnica de brazo giratorio
La instalación de brazo giratorio [3] mide las derivadas giratorias Yr y Nr en el modelo, en un tipo especial de tanque de remolque y aparato llamado instalación de brazo giratorio. En esta instalación, se impone una velocidad angular al modelo fijándolo al extremo de un brazo radial y girando el brazo alrededor de un eje vertical fijado en el tanque. El modelo está orientado con su eje xy eje z normal al brazo radial y está unido al brazo preferiblemente en la longitud media del modelo. Como resultado de la orientación particular, cuando el modelo gira alrededor del eje del tanque, gira a la tasa r mientras que su componente de velocidad transversal v es en todo momento cero ( ángulo de ataque de guiñada β = 0), y su componente de velocidad axial u1 es idéntica a su velocidad lineal. El modelo gira a una velocidad lineal constante en varios radios R, y el dinamómetro mide la fuerza Y y el momento N que actúa sobre el modelo. Las derivadas Yr y Nr se obtienen evaluando las pendientes en r = 0.
La función de brazo giratorio también se puede utilizar para determinar Yv y Nv, así como Yr y Nr. Al representar gráficamente los valores de Yv y Nv obtenidos en cada valor r frente a r, se pueden obtener los valores de Yv y Nv en r = 0.
Mecanismo de movimiento plano
El mecanismo de movimiento plano (PMM) [4] se puede utilizar en lugar de la prueba del brazo giratorio cuando las instalaciones del tanque de remolque son más largas y estrechas. Puede medir las derivadas dependientes de la velocidad Yv y Nv, las derivadas rotativas Yr y Nr así como las derivadas de la aceleración Yύ y N ύ.
El PMM consta de dos osciladores, [2] uno de los cuales produce una oscilación transversal en la proa y el otro una oscilación transversal en la popa mientras el modelo desciende por el tanque de remolque a la velocidad constante medida a lo largo de la línea central del tanque de remolque. .
El Sistema de Mecanismo de Movimiento Planar DTMB fue concebido y desarrollado conjuntamente por el Autor y el Sr. Alex Goodman, ambos miembros del personal del Laboratorio de Hidromecánica de la Cuenca Modelo David Taylor. Se han iniciado procedimientos de patente en nombre del Departamento de Marina de los Estados Unidos con los nombres de Messers. Gertler y Goodman como creadores del sistema. Los creadores desean expresar su agradecimiento a los muchos miembros del Departamento Industrial de la Cuenca Modelo cuyas contribuciones y esfuerzos en el diseño y construcción de componentes hicieron posible el sistema definitivo. Partícula: gracias a Messers. MW Wilson, JE Stern, TG Singleton, GJ Norman, 3. W. Day, PP Day, CW Scott, 3. G. Tisdale, RG Hellyer y EJ Mosher, todos del Departamento Industrial. 40
Prueba de hélice
Prueba en aguas abiertas
- Se lleva a cabo para determinar las características de aguas abiertas de una hélice. Se produce un modelo geométricamente similar con la correlación modelo-prototipo.
- El modelo de hélice está unido a un dinamómetro de hélice instalado en un barco de aguas abiertas.
- El dinamómetro mide el empuje y el par de la hélice. El eje de la hélice se extiende una longitud suficiente hacia adelante desde el barco para garantizar que el barco no perturbe el flujo alrededor de la hélice.
- La prueba se realiza remolcando la embarcación de aguas abiertas a una velocidad constante mientras la hélice funciona a una velocidad de revolución constante. La velocidad de la embarcación (velocidad de avance VA), la velocidad de revoluciones n, el empuje T y el par Q de la hélice se miden en cada recorrido.
- La velocidad de avance se varía en pasos desde cero hasta el valor en el que el empuje de la hélice simplemente se vuelve negativo.
- Las características de aguas abiertas de la hélice modelo se pueden calcular fácilmente a partir de los valores medidos de VA y n, y los valores corregidos T y Q.
Método de predicción del rendimiento
Algunas de las formulaciones dadas por el ITTC 1978 para el método de predicción del desempeño son las siguientes: [5]
VRM2 = VAM2 + (0,75π nM DM) 2
RncM = VRM cM / υM
KTS = KTM - ΔKT
KQS = KQM - ΔKQ
Dónde,
- VRM = velocidad resultante de la sección de la pala a 0.75R
- VAM = velocidad de avance de la hélice modelo
- nM = velocidad de revolución de la hélice modelo
- DM = diámetro de la hélice del modelo
- RncM = número de Reynolds del modelo de hélice
- cM = ancho de pala expandido de la sección a 0.75R de la hélice modelo
- υM = Viscosidad cinemática del agua para el modelo
- KTM, KTS = coeficiente de empuje del modelo y la hélice del barco respectivamente
- KQM, KQS = coeficiente de par del modelo y la hélice del barco respectivamente
Ver también
- Movimientos del barco : términos relacionados con los 6 grados de libertad de movimiento.
- Estabilidad del barco: respuesta del barco a las perturbaciones causadas por una condición vertical
Referencias
- ^ Vigésimo segundo simposio sobre hidrodinámica naval . Prensa de Academias Nacionales. 2000. ISBN 9780309184533. Consultado el 7 de enero de 2018 .
- ^ a b c d e Capacidad de modelos de simulación de maniobras de barcos para canales de aproximación y calles en puertos . PIANC. 1992. p. 43. ISBN 9782872230402. Consultado el 7 de enero de 2018 .
- ^ "Instalación de brazo giratorio: una prueba de movimiento de barco" , Bright Hub Engineering, 27 de enero de 2009
- ^ "Mecanismo de movimiento plano" , Laboratorio de tecnología marina, Universiti Teknologi Malaysia
- ^ "Performance, Propulsion 1978 ITTC Performance Prediction" Archivado 2008-07-08 en Wayback Machine , ITTC (Conferencia Internacional de Tanques de Remolque) 1978