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Jun 29, 2023

Internet no es tan útil como pensamos

Rik van Hemmen es el presidente de Martin & Ottaway... 15 de agosto de 2023 Imagen cortesía de Martin & Ottaway Estaba hablando sobre la rigidez torsional en los cascos de los barcos con uno de nuestros ingenieros en prácticas y señalé

Rik van Hemmen es el presidente de Martin & Ottaway...

15 de agosto de 2023

Imagen cortesía de Martin & Ottaway

Estaba discutiendo la rigidez torsional en los cascos de los barcos con uno de nuestros ingenieros en prácticas y señalé un problema de rigidez torsional con una determinada sección de diseño del casco, ya que no podía inscribir un círculo de tamaño decente.

Esperaba que fuera un comentario que confundiera a un joven ingeniero y procedí a explicar que la rigidez torsional está relacionada con el radio de giro, que está fuertemente relacionado con el radio y el radio está relacionado con los círculos. Intrínsecamente, la forma más rígida en torsión es un círculo y cuanto más cerca de un círculo, mejor.

Un tubo cuadrado de cierta circunferencia es mucho más rígido a la torsión que un tubo rectangular de la misma circunferencia y eso se puede confirmar observando que el círculo inscrito en el tubo cuadrado es más grande que el círculo inscrito en el tubo rectangular.

Esto me lo explicaron cuando era un joven ingeniero y me ha resultado muy útil para evaluar rápidamente los problemas de torsión. Mientras le explicaba esto al interno, él comenzó a buscar en Google círculos inscritos y rigidez torsional y no encontró... nada.

Encontramos muchas ecuaciones para la rigidez torsional de tubos de paredes delgadas, y la versión en línea de “Fórmulas de Roark para tensión y deformación” incluso hizo una referencia marginal a círculos inscritos en algunas de sus ecuaciones torsionales, pero no pude encontrar absolutamente nada. eso hizo mención de mi muy útil regla general de ingeniería.

Esto me hizo preguntarme cuántos otros ingeniosos trucos de ingeniería desaparecerán en nuestro mundo de CAD, FEA e IA.

Mencioné "Beam es barato" en una columna anterior. , pero ni siquiera este conocido axioma se encuentra fácilmente en Internet. De hecho, la única forma en que pude encontrar una referencia a "Beam is Cheap" en el contexto del diseño de barcos fueGoogle"Rik van Hemmen Beam es barato".

Otra regla que encuentro extremadamente útil es que 44 pies es la eslora máxima que se necesita para un velero de alta mar en condiciones de navegar. Es posible hacerlo más pequeño, pero una vez que alcanza los 44 pies, agrega lujo en lugar de navegabilidad. Busqué en Google: “El tamaño razonable más pequeño para un velero que cruza el océano” y había muchos artículos que hablaban del tamaño del velero. A menudo se les ocurrían tamaños más pequeños, pero, curiosamente, nadie recomendaba nada que superara los 45 pies, una confirmación sutil de esa verdad.

Con el espíritu de servicio a la profesión de la ingeniería, proporcionaré dos verdades más de la ingeniería.

El primero se refiere a la colocación de los mástiles en los balandros. Cuando era joven diseñador, trabajaba para Johan Valentijn y estaba diseñando un nuevo diseño de velero y le pregunté si tenía buenas referencias sobre la colocación de los mástiles. Johan dijo: “No te molestes. Ponlo en la estación cuatro”.

En Valentijn Inc., todas las estaciones de barco estaban al 10% de la proa al timón, por lo que termina en el 40% de la línea de flotación. Como joven ingeniero cabeza de alfiler, eso me confundió porque apenas había visto el diseño. "Uh, ¿cómo conoces a Johan?"

"Porque todos los barcos que diseño tienen un buen equilibrio con el mástil en la estación cuatro". Luego explicó que cuando trabajaba en Sparkman & Stephens, siempre tenían problemas con el equilibrio del timón en los barcos (Sí, incluso los diseños de S&S no siempre eran perfectos desde el primer momento) y simplemente tomó todos los diseños de S&S y trazó la estación del mástil contra el casco de meteorología y solo Los barcos con el mástil en la estación 4 tenían el timón perfecto.

Johan dijo que no había diferencia si el barco era un cúter o un barco con aparejo fraccionado, e incluso afirmó que funcionaba para yates con aparejo Bermuda. Nunca he diseñado una yola (francamente, ¿quién lo haría?), así que no puedo responder por eso, pero incluso hoy en día, cuando miro veleros muy modernos, sigo viendo la estación 4. Cuando busco en Google “ubicación del mástil para un balandro”, lo hago. obtengo una referencia a la estación 4 para balandras de tope, pero no para plataformas fraccionarias donde recomiendan la estación 3, que, para mí, mira muy hacia adelante y puede funcionar para un bote (donde la colocación del cuerpo puede controlar el barco), pero no tendría confianza en él para un barco de quilla.

Luego está la ecuación de la velocidad del casco para cascos delgados. La ecuación estándar para la velocidad del casco en nudos es familiar para casi todos los arquitectos navales:

Donde L es la eslora de la línea de flotación en pies.

Sin embargo, para cascos delgados he visto que la velocidad del casco se define como:

Donde B es la manga en la línea de flotación en pies.

Básicamente dice que si la relación entre longitud y manga es mayor que 4, la velocidad del casco aumentará.

Copié la ecuación de un libro realmente bueno sobre diseño de multicascos (del cual no recuerdo el título ni el nombre del autor) y luego alguien “tomó prestado” el libro. Nunca me lo devolvieron y todo lo que tenía era la ecuación que copié en una presentación sobre Zen y arquitectura naval que sobrevive. A menudo he buscado el origen de esta ecuación, e incluso he enviado ingenieros en prácticas a realizar búsquedas, pero no se hace referencia a esta ecuación en ninguna parte e incluso los diseñadores marinos mayores que yo no la reconocen. Sin embargo, es muy útil y, según mi experiencia, proporciona resultados muy útiles cuando se juega con diseños de cascos delgados.

Estas ecuaciones de velocidad del casco básicamente muestran el punto donde un casco alcanza el clásiconúmero froude pared con un fuerte aumento de la resistencia de las olas. Para ir más rápido, el casco tiene que pasar al modo de planeo, pero dado que el planeo no es muy eficiente para cascos delgados, muestra a qué velocidad existe un punto de equilibrio entre los cascos de planeo y los cascos delgados.

No proporciona cifras concretas, pero es excelente para realizar comparaciones y compensaciones y para evitar que un diseñador se confunda acerca de cuestiones de diseño entrelazadas.

Simplemente juntando estos cuatro conceptos le proporcionará al diseñador un marco de referencia rápido:

"Permítanme diseñar un velero para cruzar el océano que tenga 44 pies de largo y sea delgado para lograr una mejor velocidad sin planeo, pero tengo que colocar el mástil en la estación 4 y asegurarme de mantener suficiente rigidez torsional en esa pequeña sección transversal".

Estas son sólo cuatro variables entre los cientos de variables que entran en juego en el diseño de una embarcación, pero reducirlas simplifica la ecuación general y dará como resultado mejores soluciones.

Sobre todo, estos trucos son extremadamente útiles para eliminar soluciones incorrectas y, por lo tanto, no deben olvidarse o estaremos condenados a repetir los errores cometidos por nuestros predecesores. Sólo desearía que hubiera una manera de transferir ese conocimiento de ingeniería de manera más eficiente. Parece que Internet, a pesar de sus numerosos beneficios de ingeniería, no es adecuado para ello.

Por cada columna que escribo, MREN acordó hacer una pequeña donación a una organización de mi elección. Para esta columna nomino alMuseo Herreshoff . En mi opinión, uno de los mejores lugares para preservar las realidades de la ingeniería.