ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA INFLUENCIA DE LA SEPARACION DE LOS CASCOS SOBRE LA RESISTENCIA EN UN CATAMARAN DE 32,5
METROS
Antonio Lucín S.Jorge Chávez G.
AGENDA
• Introducción
• Aplicación del Método de Yokoo y Tasaki para el Cálculo de la Interferencia.
• Calculo de la Resistencia al Avance Mediante Pruebas con Modelo.
• Comparación de los Resultados por los Métodos Experimental y Teórico.
• Conclusiones.
• Recomendaciones.
INTRODUCCIÓN
Interferencia en CatamaranesOlas generadas entre cascos
produce Interferencia
Depende
Teórico Experimental
Yokoo y TasakiPruebas de Arrastre
desde un Bote
PROTOTIPO - MODELO
Formas “Cormorant Evolution”
Modelo “Cormorant Evolution”
Separación entre Cascos
+ 10%- 10%
Sep. Original (56.1 cm.)
Sep. Incrementada (61.7 cm.)Sep. Reducida (50.5 cm.)
Condiciones de CargaLigera (T = 8.6 cm.)
Cargada (T = 10.3 cm.)
LIGERA CARGADAITEM SÍMB. UNID. BUQUE MOD. BUQUE MOD.
Eslora Total L M 32.5 2 32.5 2Manga del Catamarán Bcat M 12.2 0.751 12.2 0.751
Manga de un casco B M 3.09 0.19 3.09 0,19Sep. entre L. de Crujía 2kl M 9.11 0.561 9.11 0.561
Puntal D M 3.52 0.22 3.52 0.22Calado T M 1.4 0.086 1.66 0.103
Superficie Mojada S m^2 115.39 0.51 131.99 0.56Velocidad V nudos 10 2.48 10 2.48
Número de Froude Fn 0.298 0.298 0.296 0.296
Características Hidrostáticas para la Separación Original
APLICACIÓN DEL MÉTODO DE YOKOO Y TASAKI, PARA EL CÁLCULO DE LA INTERFERENCIA
Interferencia sobre la Rest. Residual vs. Número de Froude
Distribución del FlujoEl Método de Holtrop
Rtotal =RFሺ1+ k1ሻ+ RAPP+ ROW+ RB+ RTR+ RA
Variables de entrada para el programa del método de Holtrop
ITEM DESCRIPCCION Ligera Cargada UNID.L Eslora en Flotación 1,873 1,886 MB Manga en Flotación 0,19 0,22 MT Calado 0,086 0,103 M
Vol Volumen Sumergido 0,018 0,023 M^3Smoj Superficie Mojada 0,509 0,57 M^2Cb Coeficiente de Bloque 0,567 0,604 --
Cp Coeficiente Prismático 0,739 0,756 --CM Coeficiente de Sección Media 0,767 0,798 --
CWLCoeficiente de Plano de
Flotación0,839 0,855 --
LCBCentro de Boyantez
Longitudinal en porcentaje(con respecto a Sec. Media) + proa
1,929 2,274 %
AT Área del Espejo Sumergida 0,004 0,007 M^2ABT Área Transversal del Bulbo 0,003 0,003 M^2
HBPosición Vertical del centroide del Bulbo desde la línea base
0,063 0,063 M
VDISENO Velocidad de Avance 2,48 2,48 NUDOS
Simplificaciones:• Fluido Ideal• Forma el casco con una distribución lineal de
fuentes y sumideros en línea de crujía
APLICACIÓN DEL MÉTODO DE YOKOO Y TASAKI, PARA EL CÁLCULO DE LA INTERFERENCIA
REST. TOTAL vs VELOCIDAD PARA UN CASCO
1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.000.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
0.3
0.380000000000002
Condicion cargadaCondicionLigera
Velocidad (Nudos)
Res
iste
nci
a T
ota
l (K
g)
Interferencia para Separación OriginalInterferencia vs Num. Froude con una Separación Original ( 56.1 cm. )
0.22 0.27 0.32 0.37 0.42 0.47
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.023
0.012
Condición Ligera Condición Cargada
Num. Froude
inte
rfer
enci
a (K
g)
Resistencia Total vs Velocidad con la Separación Original ( 56.1 cm )
1.8 2.3 2.8 3.3 3.80
5
10
15
20
25
7.906
6.107
Condición Ligera
Velocidad (Nudos)
Res
. T
ota
l (K
g)
El Método de Holtrop
CÁLCULO DE LA RESISTENCIA AL AVANCE MEDIANTE PRUEBAS CON MODELO
Diseño Modelo
Desplazamiento (Kg) 9.313 9.54
LCG (cm) desde Pr,+Pp 103.75 101
Comparación Diseño - ModeloConstrucción del Modelo
Estimuladores de Turbulencia
CÁLCULO DE LA RESISTENCIA AL AVANCE MEDIANTE PRUEBAS CON MODELO
Equipos Utilizados para las Pruebas
CÁLCULO DE LA RESISTENCIA AL AVANCE MEDIANTE PRUEBAS CON MODELO
Un casco
Catamarán
Ligero
Cargado
Separación Reducida
Separación Original
Separación Aumentada
Ligero
Cargado
Ligero
Cargado
Ligero
Cargado
Condición Ligera
Condición Cargado
CÁLCULO DE LA RESISTENCIA AL AVANCE MEDIANTE PRUEBAS CON MODELO
1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.800.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
f(x) = 1.50779522043294 x² − 1.75649907715001 x + 0.799885744954163R² = 0.954765746442831
f(x) = − 0.155122996783681 x² + 1.74206814543889 x − 1.08416196094946R² = 0.942401882188073
RESISTENCIA DEL CATAMARAN CON SEPARACION REDUCIDA
Condición Ligera
Velocidad (m/s)
Res
iste
nci
a(K
g)
1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.801.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
VELOCIDAD DEL VIENTO CON SEPARACION REDUCIDA.
Condición Ligera
Velocidad del Catamarán (m/s)
Vel
oci
dad
del
Vie
nto
(m
/s)
Pruebas con Separación Reducida en Condición Cargada
CÁLCULO DE LA INTERFERENCIA ENTRE CASCOS EXPERIMENTAL
INTERFERENCIA vs NÚMERO DE FROUDE EN CONDICIÓN CARGADA
0.21 0.23 0.25 0.27 0.29 0.31 0.33 0.35
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
0.02
0.04
0.06
-0.01
-0.032000000000000
1
-0.011
Reducida Original
Núm. Froude
Inte
rfer
enci
a (K
g)
CÁLCULO DE LA RESISTENCIA AL AVANCE MEDIANTE PRUEBAS CON MODELO
0.25 0.27 0.29 0.31 0.33 0.35 0.37 0.39 0.41
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
RedCarExp RedCarTeo
OriCarExp OriCarTeo
AumCarExp AumCarTeo
Núm. Froude
Inte
rfer
enci
a (K
g)
Interferencias Experimentales y Teóricas vs Número de Froudepara la Condición Cargado.
CÁLCULO DE LA INTERFERENCIA DEL PROTOTIPO
0.25 0.27 0.29 0.31 0.33 0.35
-400.0
-300.0
-200.0
-100.0
0.0
100.0
200.0
-48.497
-138.514
-42.837
Reducida OriginalAumentada
Núm. Froude
Inte
rfer
enci
a (K
g)
Interferencia del Buque Prototipo vs Número de Froude para la Condición de Carga Cargado.
CURVAS PARA ENCONTRAR LA MEJOR SEPARACIÓN ENTRE CASCOS DERIVADA DE PRUEBAS CON MODELOS
0.250 0.260 0.270 0.280 0.290 0.300 0.310 0.320 0.330 0.340 0.350
-30
-20
-10
0
10
20
30
-14.5 %
1.4 %
-20.5 %
0.270.30.33
Rw
/ R
ow %
Num. Froude
Rw
/ R
ow %
Num. Froude
Rw/Rwo% Experimental vs Número de Froud
CONCLUSIONES
• El método desarrollado por Yokoo y Tasaki es un método muy sencillo de aplicación que permite estimar la Interferencia de una manera cuantitativa.
• La forma utilizada para construir el modelo a escala para la realización de las pruebas, resultó exitosa.
• Ante la ausencia de un tanque de pruebas, el realizarlas desde un bote con un brazo lateral para arrastrar el modelo del catamarán resultó bastante eficiente.
• Los resultados teóricos de la Interferencia presentan una variación similar a una función armonica, en cambio, los resultados experimentales muestran un comportamiento decreciente o creciente.
• En función de los resultados experimentales se concluye, que para el catamarán de diseño ecuatoriano “Cormorant Evolution“, se eligió una correcta separación entre semicascos.
• Los resultados de las pruebas experimentales se los puede utilizar para estimar la separación entre semicascos de un catamarán a diseñar
RECOMENDACIONES
• Para pruebas futuras, sería muy útil disponer de un medidor de velocidad para la estela adecuado.
• Sería recomendable que se construya una protección contra el agua a los equipos.
Muchas Gracias