Monocasco
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Monocasco Deperdussin , con estructura de madera

Monocasco ( / m ɒ n ə ˌ k ɒ k , - ˌ k oʊ k / ), también llamado piel estructural , es un sistema estructural en el que las cargas son soportadas por la piel externa de un objeto, de una manera similar a una cáscara de huevo. La palabra monocasco es un término francés para " monocasco ". [1]

Utilizado por primera vez para embarcaciones, [2] un verdadero monocasco transporta fuerzas de tracción y compresión dentro de la piel y se puede reconocer por la ausencia de un marco interno que soporte la carga. Pocos aviones de metal, además de aquellos con pieles fresadas, pueden considerarse estrictamente monocascos puros, ya que utilizan un caparazón de metal o láminas reforzadas con marcos remachados a la piel, pero la mayoría de los aviones de madera se describen como monocascos, aunque también incorporan marcos.

Por el contrario, un semi-monocasco es un híbrido que combina una piel estresada por tracción y una estructura compresiva formada por más largos y nervaduras o marcos . [3] Otros semimonocascos , que no deben confundirse con los verdaderos monocascos, incluyen los monocascos de vehículos , que tienden a ser compuestos, y las carcasas inflables o tanques de globos , ambos con presión estabilizada.

Aeronave

LFG Roland C.II con fuselaje monocasco de madera Wickelrumpf
Zeppelin DI, el primer avión monocasco totalmente metálico de producción

Los primeros aviones se construían con armazones, típicamente de madera o tubos de acero , que luego podían cubrirse (o despellejarse ) con telas [4] como el lino o el algodón irlandés . [5] La tela hizo una contribución estructural menor a la tensión pero ninguna a la compresión y estuvo allí solo por razones aerodinámicas. Al considerar la estructura como un todo y no solo la suma de sus partes, la construcción monocasco integró la piel y el marco en una sola carcasa de carga con mejoras significativas en la resistencia y el peso.

Para hacer el caparazón, se laminaron finas tiras de madera en una forma tridimensional; una técnica adoptada de la construcción de cascos de barcos. Uno de los primeros ejemplos fue el Deperdussin Monocoque racer en 1912, que utilizaba un fuselaje laminado compuesto por tres capas de chapa de álamo encolada, que proporcionaba tanto la piel externa como la estructura principal de carga. [6] Esto también produjo una superficie más suave y redujo la resistencia de manera tan efectiva que pudo ganar la mayoría de las carreras en las que participó. [6]

Este estilo de construcción fue desarrollado aún más en Alemania por LFG Roland utilizando la forma patentada Wickelrumpf (cuerpo envuelto) que luego otorgaron a Pfalz Flugzeugwerke, quien lo usó en varios aviones de combate. Cada mitad de la carcasa del fuselaje se formó sobre un molde macho utilizando dos capas de tiras de madera contrachapada con una envoltura de tela entre ellas. Los primeros contrachapados utilizados eran propensos a sufrir daños por humedad y deslaminación. [7]

Si bien los aviones totalmente metálicos, como el Junkers J 1, habían aparecido ya en 1915, estos no eran monocascos, sino que añadían una piel de metal a un marco subyacente.

Los primeros monocascos de metal fueron construidos por Claudius Dornier , mientras trabajaba para Zeppelin-Lindau. [8] Tuvo que superar una serie de problemas, entre ellos la calidad de las aleaciones de aluminio era lo suficientemente fuerte como para usarlas como materiales estructurales, que con frecuencia formaban capas en lugar de presentar un material uniforme. [8] Después de intentos fallidos con varios hidroaviones grandes en los que algunos componentes eran monocascos, construyó el Zeppelin-Lindau V1 para probar un fuselaje monocasco. Aunque se estrelló, aprendió mucho de su construcción. El Dornier-Zeppelin DI se construyó en 1918 y, aunque era demasiado tarde para el servicio operativo durante la guerra, fue el primer avión monocasco totalmente metálico en entrar en producción. [8][9]

Paralelamente a Dornier, Zeppelin también empleó a Adolf Rohrbach , quien construyó el Zeppelin-Staaken E-4/20 , que cuando voló en 1920 [10] se convirtió en el primer avión monocasco multimotor, antes de ser destruido por orden del Inter- Comisión Aliada. Al final de la Primera Guerra Mundial, la Comisión Técnica Interaliada publicó detalles del último hidroavión Zeppelin-Lindau mostrando su construcción monocasco. En el Reino Unido, Oswald Short construyó varios aviones experimentales con fuselajes monocasco de metal a partir del 1920 Short Silver Streak.en un intento de convencer al ministerio del aire de su superioridad sobre la madera. A pesar de las ventajas, los monocascos de aleación de aluminio no se volverían comunes hasta mediados de la década de 1930 como resultado de una serie de factores, incluido el conservadurismo del diseño y los costos de configuración de la producción. Short finalmente demostraría los méritos del método de construcción con una serie de hidroaviones, cuyos cascos de metal no absorbían agua como lo hacían los cascos de madera, mejorando enormemente el rendimiento. En los Estados Unidos, Northrop fue un gran pionero, introduciendo técnicas utilizadas por su propia empresa y Douglas con Northrop Alpha .

Vehículos

Autos de carreras

1981 McLaren MP4 / 1, con un monocasco compuesto de fibra de carbono

En el automovilismo, la seguridad del conductor depende de la carrocería, que debe cumplir con estrictas normativas, y solo unos pocos coches se han construido con estructuras monocasco. [11] [12] Un chasis monocasco de aleación de aluminio se utilizó por primera vez en el coche de carreras de Fórmula 1 Lotus 25 de 1962 y McLaren fue el primero en utilizar polímeros reforzados con fibra de carbono para construir el monocasco del McLaren MP4 / 1 de 1981 . En 1990, el Jaguar XJR-15 se convirtió en el primer automóvil de producción con un monocasco de fibra de carbono. [13]

Coches de carretera

El GAZ M-72 fue el primer monocasco de tracción en las cuatro ruedas producido en serie del mundo (1955). [ cita requerida ]

El término monocasco se aplica erróneamente con frecuencia a los coches monocasco . Las carrocerías de automóviles comerciales casi nunca son verdaderos monocascos, sino que utilizan el sistema unibody (también conocido como construcción unitaria, construcción unitaria de carrocería-chasis o carrocería-estructura integral), [14] que utiliza secciones de caja, mamparos y tubos para proporcionar la mayor parte de la fuerza del vehículo, mientras que la piel agrega relativamente poca fuerza o rigidez. [15]

Vehículos blindados

Algunos vehículos de combate blindados utilizan una estructura monocasco con una carrocería construida a partir de placas de blindaje , en lugar de unirlas a un marco. Esto reduce el peso de una determinada cantidad de armadura. Los ejemplos incluyen el TPz Fuchs alemán y el RG-33 .

Vehículos de dos ruedas

El industrial e ingeniero francés Georges Roy intentó en la década de 1920 mejorar los cuadros de motocicletas inspirados en la bicicleta de la época, que carecían de rigidez. Esto limitó su manejo y, por tanto, su rendimiento. Solicitó una patente en 1926, y en el Salón Automotriz de París de 1929 presentó su nueva motocicleta, la Majestic 1930 de estilo Art-Deco. Su nuevo tipo de carrocería monocasco resolvió los problemas que había abordado y, junto con una mejor rigidez, cumplió una doble función, ya que el bastidor y la carrocería proporcionaban cierta protección contra los elementos. Estrictamente considerado, era más un semi-monocasco, ya que utilizaba un marco de acero prensado de sección en caja con rieles laterales gemelos remachados entre sí a través de travesaños, junto con bandejas de piso y mamparos traseros y delanteros. [2]

Un scooter ligero Piatti se produjo en la década de 1950 utilizando una carcasa hueca monocasco de prensas de chapa de acero soldadas entre sí, en la que se instalaron el motor y la transmisión desde abajo.

Yamaha MF-1

La máquina podría inclinarse sobre un costado, descansando sobre los estribos atornillados para el acceso mecánico. [dieciséis]

1968 Ossa 250 cc Gran premio de carreras

Yamaha produjo un scooter monocasco con marco entre 1960 y 1962. El modelo MF-1 estaba propulsado por un motor de 50 cc con una transmisión de tres velocidades y un tanque de combustible incorporado en el bastidor. [17]

El fabricante español Ossa desarrolló una motocicleta con bastidor monocasco para la temporada de carreras de motocicletas del Gran Premio de 1967 . [18] Aunque la Ossa monocilíndrica tenía 20 caballos de fuerza (15 kW) menos que sus rivales, era 45 libras (20 kg) más ligera y su cuadro monocasco era mucho más rígido que los cuadros de motocicletas convencionales , lo que le otorgaba una agilidad superior en la pista de carreras. [18] Ossa ganó cuatro carreras de Grandes Premios con la motocicleta monocasco antes de que su piloto muriera después de un accidente durante el evento de 250 cc en el TT de la Isla de Man de 1970 , lo que provocó que la fábrica de Ossa se retirara de la competencia del Gran Premio . [18]

Diseñadores notables como Eric Offenstadt y Dan Hanebrink crearon diseños monocasco únicos para las carreras a principios de la década de 1970. [19] El evento F750 en las carreras TT de la Isla de Man de 1973 fue ganado por Peter Williams en el John Player Special con marco monocasco que ayudó a diseñar basado en Norton Commando . [20] [21] Honda también experimentó con la NR500 , una motocicleta monocasco de carreras de Gran Premio en 1979 . [22]La bicicleta tenía otras características innovadoras, incluido un motor con cilindros de forma ovalada, y finalmente sucumbió a los problemas asociados con el intento de desarrollar demasiadas tecnologías nuevas a la vez. En 1987, John Britten desarrolló el Aero-D One, con un chasis monocasco compuesto que pesaba solo 12 kg (26 lb). [23]

Un cuadro monocasco de aluminio se utilizó por primera vez en una motocicleta producida en serie a partir de 2000 en la ZX-12R de Kawasaki , [24] su motocicleta deportiva insignia de producción destinada a ser la motocicleta de producción más rápida . Fue descrito por Cycle World en 2000 como una "columna vertebral monocasco ... una sola viga de gran diámetro" y "Fabricado a partir de una combinación de piezas fundidas y estampados de chapa metálica". [25]

Los cuadros de bicicleta de fibra de carbono de una sola pieza a veces se describen como monocascos; sin embargo, como la mayoría usa componentes para formar una estructura de cuadro (incluso si están moldeados en una sola pieza), [26] estos son cuadros, no monocascos, y la industria del ciclo de pedales continúa refiriéndose a ellos como conjuntos de cuadros.

Cohetes

Primera etapa del cohete Falcon 1

Varios cohetes han utilizado diseños monocasco estabilizados por presión, como Atlas [27] y Falcon 1 . [28] El Atlas era muy liviano ya que una gran parte de su soporte estructural lo proporcionaban sus tanques de combustible de globo de acero de pared simple , que mantienen su forma mientras están bajo aceleración por presión interna. Los tanques de globos no son verdaderos monocascos, sino que actúan de la misma manera que las carcasas inflables . La piel de un tanque de globo solo maneja las fuerzas de tracción, mientras que la presión interna del líquido resiste la compresión de una manera similar a los semi-monocascos reforzados por un marco sólido. Esto se vuelve obvio cuando se pierde la presión interna y la estructura colapsa.

Ver también

  • Chasis de columna vertebral
  • Cuerpo sobre bastidor
  • Carrocero
  • Lista de coches monocasco de fibra de carbono
  • Marco espacial
  • Estructura de capa delgada
  • Bastidor del vehículo

Referencias

Citas

  1. ^ Diccionario Merriam-Webster, 2011
  2. ↑ a b Garson, Paul (mayo-junio de 2018). "Art Deco sobre ruedas: 1930 Majestic" . Clásicos de la motocicleta . Consultado el 6 de octubre de 2018 .
  3. ^ Manual de fuselaje de aviones y mecánica de motores (publicación AC65-15A) . Washington, DC: División de Normas de la Administración Federal de Aviación del Departamento de Transporte de EE. UU. 1976. p. 4. ISBN 0-16-036209-1.
  4. ^ Megson, 1972, p.198
  5. ^ Robertson, 1996, págs. 1 y 2
  6. ↑ a b Aeronáutica, 1912, p.112
  7. ^ FAA, 2001, p.1.2
  8. ↑ a b c Terry, 1981, págs. 97-117
  9. ^ Grosz, 1998
  10. ^ Haddow, Grosz, 1988 págs. 289-293.
  11. ^ [1] Monocasco - Célula de supervivencia, diccionario técnico F1
  12. ↑ [2] Passive car safety, Steven De Groote, 26 de marzo de 2006
  13. ^ "1991 Jaguar XJR-15" .
  14. ^ Política de daños estructurales de NAAA de fecha 1 de enero de 2011, consultado el 29 de marzo de 2012
  15. ^ Allan, Rob. Fecha de acceso de The Killeen Cars : octubre de 2014
  16. ^ The Motor Cycle , prueba de carretera de dos páginas, 7 de marzo de 1957, págs. 298-299. Consultado el 15 de junio de 2019.
  17. ^ 1960 MF-1 yamaha-motor.com Consultado el 23 de marzo de 2021
  18. ↑ a b c Robinson, James (septiembre de 2001). "Santiago Herrero - Volante español". Classic Racer (91): 35–40. ISSN 1470-4463 . 
  19. ^ "8W - ¿Quién? - Eric Offenstadt" . Forix.autosport.com . Consultado el 20 de octubre de 2010 .
  20. ^ Resultado de la carrera F750 iomtt.com. Consultado el 27 de diciembre de 2019.
  21. ^ "Tecnología de la motocicleta - futuro perfecto - a la velocidad" . motorcyclistonline.com . Consultado el 17 de diciembre de 2011 .
  22. ^ "Lo poco convencional: Adopción de un marco de" Concha de camarón "" . Espíritus desafiantes de Honda . Honda Motor Co., Ltd . Consultado el 26 de diciembre de 2009 .
  23. ^ "La Aero Bike" . Britten Motorcycle Company. Archivado desde el original el 15 de junio de 2009 . Consultado el 19 de junio de 2009 .
  24. ^ "Tecnología Kawasaki" . Motocicleta y motor de Kawasaki Heavy Industries . Archivado desde el original el 12 de enero de 2017 . Consultado el 18 de diciembre de 2016 .
  25. ^ Anderson, Steve (enero de 2000). "VERDES SIGNIFICATIVOS" . Mundo del ciclo . pag. 34 . Consultado el 27 de diciembre de 2019 .
  26. ^ "Fibra de carbono" . Archivado desde el original el 24 de febrero de 2013 . Consultado el 16 de febrero de 2013 ., Velocite-bikes.com
  27. ^ Wade, Mark. "Enciclopedia Astronautica - Atlas" . Consultado el 14 de noviembre de 2011 .
  28. ^ Wade, Mark. "Enciclopedia Astronautica - Falcon 1" . Archivado desde el original el 11 de noviembre de 2011 . Consultado el 14 de noviembre de 2011 .

Bibliografía

  • Grosz, Peter (1998). Dornier DI . Windsock Mini archivo de datos # 12. Hertfordshire, Reino Unido: Publicaciones Albatros. ISBN 9780948414923.
  • Haddow, GW; Grosz, Peter M. (1988). Los gigantes alemanes: los aviones R alemanes 1914-1918 (tercera edición). Londres: Putnam. págs. 289-293. ISBN 0851778127..
  • Megson, THG (1972). Estructuras de aeronaves para estudiantes de ingeniería . Londres: Edward Arnold Publishers LTD. ISBN 0-7131-3393-7.
  • Robertson, Bruce (1996). Colores y marcas de aviones británicos de la Primera Guerra Mundial . Berkhampstead: Albatros Publications Inc. págs. 1–2. ISBN 0-948414-65-0.
  • "Definición de monocasco" . Diccionario Merriam-Webster . Encyclopædia Britannica. 26 de septiembre de 2011.
  • Schatzberg, Eric (1999). Alas de madera, alas de metal: cultura y elección técnica en los materiales de los aviones estadounidenses, 1914-1945 . Princeton, Nueva Jersey: Princeton University Press. ISBN 978-0691087733.
  • Terry, Gerard (1981). "El desarrollo de aviones terrestres Dornier 1914-1918". Revista de Gran Bretaña Cross & Cockade . Sociedad de Historiadores Aero de la Primera Guerra Mundial. 12 (3): 97-117.
  • Métodos, técnicas y prácticas aceptables: inspección y reparación de aeronaves (publicación AC 43.13-1B) . Washington, DC: División de Normas de la Administración Federal de Aviación del Departamento de Transporte de EE. UU. 2001. p. 1.2. ISBN 0-16-036209-1.
  • Desconocido (1912). "desconocido". Aeronáutica (octubre): 112. Citar utiliza un título genérico ( ayuda )
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