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7/22/2019 PAPER PLANO DE FORMAS.pdf

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DISEO DE PLANO DE FORMAS, CURVAS HIDROESTATICAS Y CALCULO DE ESTRUCTURAS ENMATERIALES COMPUESTOS PARA EL YD-40

Diseo de plano de formas, curvashidrostticasy calculo de estructuras en

materiales compuestos para el YD-40

Thibaut Jobb-duvalAlumno Socrates-Erasmus en 3er curso de la UPTC, Escuela universitaria de ingenieria Tecnica naval, cusro

2004-2005


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AGRADEC IM I E N TOS

Por haberme dedicado tiempo y haberme atendido cada vez que lo necesitaba, leagradesco a LEANDRO LUIZ PEALVER, profesor del departamiento de Tecnologia Navalde la Universidad Politecnica de Cartagena.

Le agradesco tambien a FRANSISCO BLASCO LLORETy TOMAS LOPEZMAESTRE, profesores titulares del departamiento de Tecnologia Naval de la UniversidadPolitecnica de Cartagena , porhaberme dedicado tiempo para la definicin del proyecto yhaberme dado orientaciones de trabajo.


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SUMAR IO :

OBJETIVOS DEL PROYECTO ......................................................................................................................... 1

SUPERFICIE NURBS Y PLANO DE FORMAS ............................................................................................... 3

A. CALCAR EL PLANO DE FORMAS: ................................................................................................................. 4B. CREACIN DE UNA SUPERFICIE NURBSEN RHINOCEROS:......................................................................... 6C. PROCESO DE ALISADO: ............................................................................................................................... 8D. CONSTRUCCIN DEL ESPEJO: ...................................................................................................................10 E. PRINICIPIOS DE DISEO DE QUILLAS Y TIMONES .......................................................................................11 F. ESTABLECIMIENTO DEL PLANO DE FORMAS Y ROTULACIN .....................................................................13

1. requeridos del plano........................................................................................................................... 13

2. Pasar lneas de Rhinoceros a Autocad............................................................................................... 14

HIDROSTATICA Y ESTABILIDAD................................................... ............................................................ 15

A. PASAR UNA SUPERFICIE DE RHINOCEROS A MAXSURF .............................................................................16 1. Reconstruccin de la superficie en Rhinoceros:................................................................................ 16

2. Pasar una superficie de Rhinoceros a Maxsurf:................................................................................ 17

B. NORMAS EUROPEAS,SISTEMA DE REFERENCIA DE TRABAJO ....................................................................18 C. CURVAS HIDROSTTICAS .........................................................................................................................19

CALCULO DE ESTRUCTURAS EN MATERIALES COMPUESTOS CON EL REGLAMENTO DEL

LLOYD'S.......................................................... ........................................................... ........................................ 25

A. INTRODUCCIN ........................................................................................................................................26 B. ESTRUCTURA A ESCANTILLONAR: ............................................................................................................26 C. DEFINICIN DEL PROYECTO EN EL SSC:...................................................................................................28 D. EL ESCANTILLONADO DE ESTRUCTURAS DE MATERIALES COMPUESTOS,USANDO EL SSC: ......................28

1. Primera fase: definicin del barco ..................................................................................................... 28a) length perpendicular: eslora entre perpendiculares.........................................................................................29 b) breadth: la manga ...........................................................................................................................................29 c) Eslora reglamentaria:......................................................................................................................................30 d) Eslora de la lnea de carga: .............................................................................................................................30 e) Eslora total: ....................................................................................................................................................30 f) Support girth : mide la curvatura transversal del casco ..................................................................................30

2. Definicin del tipo de categoria de diseo:........................................................................................ 32a) Tipos de embarcacion:....................................................................................................................................32

b) Categoria de diseo del buque:.......................................................................................................................32c) Tipo de servicio proporcionado por el buque: ................................................................................................33 d) HSC (high speed compliant) compliant, LDC (light displacement compliant) compliant:.............................33

3. Definicin de la condicin de carga: ................................................................................................ . 34a) Angulo de astilla muerta:................................................................................................................................34

4. Dimensionamiento de los elementos de la estructura resistente global: ............................................ 35a) Definicion de los materiales usados: ...................... ..................... ..................... ...................... ..................... ...35b) estructura del fondo ........................................................................................................................................36 c) Estructura del costado: ...................... ..................... ..................... ..................... ...................... ..................... ...38


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E. ESCANTILLONADO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES QUE ENTRAN EN JUEGO PARA LA RESISTENCIALOCAL ...............................................................................................................................................................39

1. Escantillonado del soporte del mastil: ............................................................................................... 39a) Estimacin de la carga provocada por el mastil: ...................... ..................... ..................... ..................... ....... 39b) Calculo del momento flector maximo en este elemento: ................................................................................40

c) Calculo del modulo del refuerzo ....................................................................................................................41 d) esfuerzo maximo en la varenga: .....................................................................................................................42 e) Flecha del refuerzo: ........................................................................................................................................42 f) Calculo del esfuerzo longitudinal en el refuerzo tomando en cuenta las capas de tejido:...............................43g) Conclusion: ....................................................................................................................................................44

2. Dimensionamiento de las varengetas de soporte del peso de la quilla:............................................. 45a) Momento flector en las varengetas: ................................................................................................................45 b) Esfuerzo longitudinal maximo........................................................................................................................45 c) Flecha del refuerzo:........................................................................................................................................45

3. Calculo del dimetro mnimo de los pernos de fijacin de la quilla con el reglamento del ABS: .....47

4. Conclusion en cuanto a los refuerzos locales: ................................................................................... 48

BIBLIOGRAFIA........................................................ ........................................................... .............................. 49

APPENDICES............................................................ ........................................................... .............................. 50


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OOObbbjjjeeetttiiivvvooosssdddeeelllppprrroooyyyeeeccctttooo

Marco del trabajo.

Este trabajo, que se ha realizado durante el curso 2004-2005, no pretende parecerse aun proyecto de fin de carera. Se ha realizado con el objetivo de poder acertar y usar en untrabajo algunos de los conceptos y tcnicas, nuevas para mi, especficas a la carera de navales.

Objeto del trabajo:

- establecimiento de un plano de formas- establecimiento de las caractersticas hidrostticas del buque

- calculo estructural del buque en polister reforzado de fibra de vidrio

Resultadosa presentar.

- plano de formas- curvas hidrostticas- calculo estructural en polister reforzado con fibra de vidrio con el reglamento del

Lloyd s Register of Shipping.

- Plano de escantillones de los perfiles de la estructura resistente

Para esto se usaron los reglamentos del Lloyd s Register of Shipping para la parte del calculo

de estructuras en materiales compuestos y las normas ISO 12217-2:2002y ISO 8666:2002para la parte hidrosttica.Se usaron tambin los programas siguientes:

Rhinoceros para el diseo de formas en 3D.

Autocad 2000 para la impresin de planos a escala.


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Maxsurf y Hydromax para el clculode las curvas hidrostticas.

Lloyd s SSC para el calculo de estructuras en materiales compuestos.


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SSSuuupppeeerrrfffiiiccciiieeeNNNUUURRRBBBSSSyyyppplllaaannnooodddeeefffooorrrmmmaaasss


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Para la creacin del plano de formas, hemos usado un programa de modelizacin de

formas generalsta tal que Rhinoceros.

El procedimiento hasido el siguiente:- Calcar del plano de formas original las lneas de partida para la creacin de una superficie

NURBS- reconstruir y alisar una superficie NURBS que se acerque lo mas posible al modelo de

partida- hacer en Rhinoceros los cortes necesarios para obtener las lneas del plano de formas- exportar las lneas en autocad- rotulacin del plano de formas.

A. Calcar el plano de formas:

Partimos del plano de formas dado en Principles of YachtsDesign:

En Rhinoceros, se puede poner una imagen bipmap como imagen de fondo del plano de

trabajo. Partiendo de esta imagen de fondo, se pueden calcar las lneas del plano de formas

con lo que correspondera informticamente a los junquillos que se usaban antes cuando los

planos de formas se hacan a mano.Es preciso intentar aproximar esta lneas con curvas que tengan lo menos puntos de

control posible para simplificar el proceso del alisado despus.

Hace falta no olvidar de calcar cada vista con sus lneas de referencias que son

imprescindibles para poder referenciar las lneasde estas tres vistas a un mismo sistema decoordenadas (origen, eje x, eje y, eje z)


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Despus de haber calcado todas las lneas del plano de partida, nos queda girar estas

lneas y transladrarlas todas en el mismo origen.El origen para este barco se encuentra en la interseccin de la perpendicular de popa y de la

lnea de flotacin, siendo la perpendicular de popa la lnea perpendicular a la flotacin que

pasa por la interseccin de la mecha del timn y de dicha flotacin de proyecto.

As obtenemos, cada unas en su plano respectivo, las lneas de definicin de las formasdel Y-D 40 referidas al mismo origen.


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Despus haber escalado todas estas lneas, podemos empezar a poner cada una de estascurvas en su sitio para recomponer la red de curvas en tres dimensiones que define las formas

del casco.

En seguida utilizaremos esta red para generar con Rhinoceros una superficie NURBSque se acerque a esta forma. Hay que notar que no hace falta una precisin exagerada en esta

primera fase, en el sentido que la forma que vamos a generar va a tener que estar modificada

para corresponder msa la forma deseada y estar alisada para que no aparezcan bollos en laslneas que obtendremos al final. Pero lo que si importa para obtener unas curvas correctas del

punto de vista de la forma del casco, es la precisin en la manipulacin de estas curvas,

cuando se ponen cada unas en el mismo origen que debe ser bien identificado en cada una de

las tres vistas. Para esto se aconseja trazar lneas de referencia y comprobar que coincidan en

la vista 3 D una vez giradas y escaladas las curvas en cada vista.

B. Creacinde una superficie NURBS en Rhinoceros:

A partir de la red de curvas que

hemos usado, vamos a poder reconstruir

una superficie NURBS. Para esto se puedeusar la herramienta "surface from network

of curves". Para usar esta herramienta hay

que saber lo que se entiende por "network

of curves". No podemos usar todas las

curvas de esta red porque todas nocumplen unas condiciones de validez:

o las curvas deben formar una rejillacuadrada

o si no se cruzan exactamente, nodeben estar "muy" lejos


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As, seleccionamos unas curvas de manera inteligente para que cumplan estas condiciones yque sean representativas de las formas del casco.

Una vez seleccionadas las curvas seleccionamos al botn "surface from network curves".

Rhinoceros nos propone en este momento una superficie que se aproxima a la red de

curvas que hemos seleccionadas dentro de las lneas el casco.Esta superficie que vamos a obtener no ser exactamente la que querremos: tendr

probablemente demasiados puntos de control, lo que complica el proceso de alisado, hay

posibilidades que aparezcan bollos que tendremos que eliminar con el proceso de alisado.Tambin es posible que en ciertas zonas, esta superficie salga demasiada lejos de las

lneas que habamos calcado. Para remediar a esto se puede intentar de nuevo generar una

superficie con diferentes lneas.

Primera superficie obtenida.

Antes de empezar a alisar, hay que simplificar la superficie reconstruyndola con menospuntos de control (surface tools > rebuilt)


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C. Procesode alisado:

En rhinoceros existen varias herramientas para controlar el estado de una superficie:Hay herramientas matematicas y herramientas visuales.

Dentro de las matematicas esta la curvatura de Gauss que permite apreciar la

curvatura de una superficie. Se define la Curvatura de Gauss en un punto de unasuperficie como :

-La curvatura de Gauss es positiva en punto de la superficie cuando la tangente a la superficieen dicho punto toca a la superficie solamente en dicho punto.

- Es negativa cuando dicha tangente toca en mas de un punto, ensilladura .

-Es nula cuando se puede trazar una generatriz recta sobre la superficie.

Con esta herramienta podemos notar rpidamentelas inversiones de curvatura pero para losotros defectos de alisado, es difcilde interpretar

Por su aspecto practico y directo hemos preferido usar herramientas visuales.Rhinoceros nos permite usar varias herramientascomo cebraso luz de alambre.

minmax

11

RR


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He usado la herramienta de la luz de alambre que revela con mucha precisinel estado desuperficie, lo que hace esta herramienta es reflejar sobre la superficie un fino rayo de luz que

esposa la forma del casco en el que se refleja.

El principal defecto que he tenido que corregir al principio fue un defecto muy visible en

proa. Para alisar y eliminar este defecto, actusobre los puntos de control de la superficie.El principio base es:una malla regular de los puntos de control genera una superficie lisa. Poresto hay que mover los hasta conseguir tener una malla la mas ordenada y homogneaposible.

Despushaber conseguido una superficie correcta, no hay nada mas improbable que coincidacon la superficie que querremos realmente. Una comparacin por ejemplo de las lneas de

aguas de partida y de las que se obtienen recortando la superficie es suficiente parademostrarlo:

Luego hay que modificar siempreactuado en los puntos de control la superficie para que seaproximelo msposiblela superficie a las lneasde definicindel casco. La precisinfinal esa la apreciacinde cada uno y sobre todo de su paciencia...


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D. Construccindel espejo:

Una vez que se tiene una superficie que nos convenga, hay que construir el espejo del casco.Para obtener la forma que desebamosen este caso lo mssencillo era recortar la superficie

desde la vista en planta a partir de la lneade cubierta calcada del plano de formas. Hay queasegurarse que esta lneaeste perpendicular a cruja lo que debe de ser el caso si esta biencalcada y colocada.

Una vez recortada obtenemos una superficie NURBS trimmed lo que nos dar un poco masde trabajo para pasarla a Hydromax para el calculo de las curvas hidrostticas.

Tenemos ahora que definir las lneasa partir de lacuales vamos a construir la superficie del espejo.Sacando las curvas de la superficie con la

herramienta curve from object > extractwireframe (para todas las curvas) o extract

isocurve(para una curva solo) intentamos sacar la

curva del borde popel de la superficie, pero al ser

un borde recortado esta curva precisamente nos

aparecer por tramos que tenemos que unir paraobtener esta curva.

Con las lneascalcadas, definimos

el borde superior de

la superficie y con

estas lneasconstruimos el

espejo. (surface from2, 3 or 4 edge

curves)


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Asobtenemos el espejo.

Para terminarla parte construccin de superficie nos queda colocaren su sitio la quilla y eltimn.

E. Prinicipios de diseo de quillas y timones

Las superficies de la quilla y del timn se construyen a partir de las definiciones de losperfiles NACA (catalogo de perfiles delNational Advisory Commitee for Aeronautics)

La eleccindel perfil de la quilla de un velero tiene varias incidencias:

-tiene un papel fundamental en el equilibrio de fuerzas que hace que un velero pueda ceir

V sin la quilla, que tiene aqu el papal de horza,el velero avanzara (sin tener en cuenta la sustentacindel propio casco) en la direccin del empuje generadopor la vela (perpendicularmente a la cuerda de la vela)

Fp ngulo de derivaFp componente propulsiva

Fn Pv Fn componente normalPv empuje velico

Pv Fn Al colocar la quilla aparece una fuerza antideriva que se opone a la componentenormal

Fp del empuje proporcionado por la vela.Esto permite reducir el ngulo de deriva que

Fad nunca se anulara sin que el perfil de ala queV constituye la quilla no generaraempuje.

FnFp

Fad (en rojo las resultantes)

Fad : fuerza anti deriva


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As la quilla de un velero acta como un ala de avin, generando una fuerza necesaria alequilibrio del velero en navegacin. Hay que elegir el perfil de quilla de manera a que seaefectivodentro de la gamma de ngulosde ataque en la que se prevque debe trabajar laquilla.

Fuerza de sustentacinFuerza anti-deriva

Componente resistente flujo del agua

El otro papel de la quilla es el de conceder estabilidad al barco.

Se aade generalmente a la quilla un peso de plomo en la quilla o en forma de bulbo

sumergido. Al ser asmas pesada, bajamos la posicindel centro de gravedad del velero que seriasin esto bastante alto por causa de pesos altos como el mstily las velas.

Los aspectos que predominanpara el timnson los de la maniobrabilidad del buque.

De la misma manera que la quilla, el timntiene que generar una fuerza para poder dirigir laembarcacin.

La maniobrabilidad de un buque se puede cuantificar segn unos parmetros

- facilidad de evolucinPara este parmetrose suele medir mediante experiencia o calcular el dimetrode giro que vaa tener el buque accionando el timn. Segnesto se podrjuzgar la capacidad del velero agirar en un espacio reducido.

- estabilidad de rutaEste aspecto afecta sobre todo a buques llenos que al tener formas muy llenas no se pegarana la ruta que estnsiguiendo y harnunas desviaciones respecto a esta ruta. Sin embargo losveleros son de coeficientede bloque no muy altos por la que tendrngeneralmente una buenaestabilidad de ruta

- facilidad de cambio de rumboEste parmetrocuantifica la rapidez por la cual un velero va a poder cambiar de rumbo

Los timones y quilla finalmente adoptados fueron:


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Unavez obtenida la superficie que vamos a usar para el plano de formas, nos queda sacar todaslas lneasy pasar las a autocad

F. Establecimientodel plano de formas yrotulacin

11.. rreeqquueerriiddoossddeellppllaannoo

Unplano de formas es la proyeccin en el plano de cruja de los cortes del casco con planosdefinidos. Estos cortes pueden ser:

- lneasde agua

- longitudinales- cuadernas- diagonales

Estanocines bastante clara cuando construimos en Maxsurf el Grid . Con esta herramientapodemos en maxsurf definir una rejilla tridimensional corta al casco en longitudinales, secciones y

lneas de agua.

En el plano de formas original los cortes que se dieron fueron:

Lneasde agua:espaciado 0.19 m debajo de la flotacinde proyecto

0.38 m arriba de la lnea de flotacinsecciones :espaciado 1.02 mlongitudinales, como no haba forma explicita de saber el espaciado entrelongitudinales lo mide a ojo y le puse 0.5m de hecho coincide bien por superposicin

a las lneascalcadasdiagonales: en el plano original, se representan 3: unaa 30 con la vertical, una a 60y una a 75. Son las diagonales que se representan hoy en da para los veleros.El punto de interseccincon crujade estas diagonales no es muy claro en el caso de ladiagonal a 60 en el plano original asque el que tenemos debe de ser aproximadamenteel mismo.

Fue aadida tambinunalnea de flotacinde experiencia con un trimado por proa lo quees bastante habitual para un velero que no lleva sus velas izadas.


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22.. PPaassaarrllnneeaassddeeRRhhiinnoocceerroossaaAAuuttooccaadd

Para hacer el plano de formas, hemos dado a la superficie los cortes necesarios definidos

previamente.

Nos queda ahora pasar estas lneas de Rhinoceros a autocad. Para esto seleccionamos las

curvas que querremos pasar de un lado a otro y vamos a file > export selected curves . All

seleccionamos el formato del archivo que querremos exportar, en nuestro caso, el formato de dibujosautocad : .dwg .

Elegimos el nombre del archivo y guardamos esto. Luego aparece una ventana con las

opciones de registrado. Como nos interesa obtener curvas y no tramos de rectas seleccionamos

curvaspara el formato de las curvas B-Splines. Tambin seleccionamos proyectar en superficie paraobtener en autocad la proyeccin de estas lneas en el plano.

Una vez hecho esto para todas las lneasque querremos pasar de un lado a otro, podemos ir enautocad importando bloques para recuperar estas lneas y colocarlas a donde resulta lo conveniente.

Una vez obtenidas todas la curvas del plano de formas, nos queda trazar las curvas dereferencia rectas (lineabase, lneasde agua etc...)


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HHHiiidddrrrooossstttaaatttiiicccaaayyyeeessstttaaabbbiiillliiidddaaaddd


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A. Pasar una superficie de Rhinoceros a Maxsurf

Para sacar las curvas hidrostticasdel YD-40, hemos usado el modulo Hydromax de Maxsurf.

El modulo hydromax calcula las curvas hidrostticas dando cortes horizontales y verticales ala superficie del casco. Hemos trabajado con:

Por esto necesitamos pasar la superficie del casco que hemos definido en Rhinoceros a

Maxsurf. El problema principal es que para hacer el espejo en Rhinoceros, hemos recortado lasuperficie con lo cual la superficie que tenemos esta definido como trimmed surface . ComoHydromax no puede trabajar con este tipo de superficie, tenemos que redefinir a partir de esta

superficie una nueva superficie que no sea trimmed

11.. RReeccoonnssttrruucccciinnddeellaassuuppeerrffiicciieeeennRRhhiinnoocceerrooss::

A partir de la superficie ya definida, sacamos las curvas que forman el modelo de alambres deesta superficie a partir del mando extract wireframe .


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A partir de estas curvas vamos a poder reconstruir una nueva superficie de la misma manera

que la que fue detallada en el primer capitulo.

22.. PPaassaarruunnaassuuppeerrffiicciieeddeeRRhhiinnoocceerroossaaMMaaxxssuurrff::

Elprocedimiento es el siguiente:seleccionamos la superficie a exportarseleccionamos export object en la pestaa file

seleccionamos el formato .IGESseleccionamos el tipo de IGES: Maxsurf


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abrimos Maxsurf

importamos el fichero IGES que acabamos de crearal importar aparece una ventana con las opciones de importacin de la superficieIGES, seleccionamos los criterios de signos y de unidades con los cuales queremos

trabajar.

B. Normas europeas, sistema de referencia de trabajoUna vez el casco en Maxsurf, nos queda fijar el sistema de referencias para que

Hydromax pueda hacer sus clculoscon respecto a la lnea base, y las perpendiculares de proay popa definidas por las normativas europeas.

Hay varias normas relativas a la estabilidad de buques, la norma que conciernael YD-40 es la norma ISO 12217-2:2002(adaptacinen derecho espaol UNE-EN ISO 12217-2):pequeas embarcaciones, evaluaciny clasificacinde la estabilidad y flotabilidad, parte 2:

Embarcaciones propulsadas a vela de eslora igual o superior a 6m.

En cuanto a las mediciones y sistema de referencia del barco esta norma se refiere a la

norma ISO 8666:2002, pequeas embarcaciones, datos principales.

En el apartado 5.2 en cuanto a las mediciones longitudinales se dice:

las esloras de una embarcacin se deben medir paralelamente a la lnea de flotacin dereferencia y al eje de la embarcacin como la distancia entre dos planos verticales,perpendiculares al plano central de la embarcacin 1

En cuanto a la eslora del casco Lh que se usa para colocar la perpendicular de popa y

proa, se dice:LH se debe medir de acuerdo con el apartado 5.2, estando uno de los planos situado en la

parte mas a proa de la embarcaciny el otro en la parte mas a popa 2

1Norma ISO 8666:2002, punto 5.2 p 92Norma ISO8666:2002, punto 5.2.2 p 9


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As se entiende que las perpendiculares de popa y proa para nuestro sistema dereferenciadeben ser colocadas en las partes msa popa y ms a proa del casco que hemos

pasado a Maxsurf.

C. Curvas hidrostticas

Una vez definido el sistema de referencia queda efectuar el clculo de las curvashidrostticasen Hydromax. Al abrir el diseo del casco en Hydromax, tenemos que elegir elnmerode secciones a dar al casco.

Se ve en el la imagen de pantallade abajo que Hydromax cierra por defecto el cascopor una superficie plana que el coje como cubierta por defecto. Poner la verdadera cubierta

supone una carga de trabajo suplemental que se justificara en el estudio de estabilidad agrandesngulos, pero en nuestro caso, como nos limitamos a las curvas hidrostticas que sehacen para el buque adrizado y por la flotacin correspondiente a la flotacin de proyecto(T=0.57m), no sejustifica este trabajo.


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Para iniciar el clculo, hay que seguir los pasos previos que propone la pestaa analize .

Fijacin del trimado de estudio:En este caso estudiamos el YD-40 adrizado, sin trimado.

Intervalode calados de estudio: estudiamos las curvas hidrostticas para calados que

varanentre 0 y el calado correspondiente al calado de proyecto.

Se estudia el barco en aguas tranquilas, lo especificamos en la ventana waveform

y lanzamos el anlisis, seleccionado en el tipo de anlisis upright hidrostatics


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DISEO DE PLANO DE FORMAS, CURVAS HIDROESTATICAS Y CALCULO DE ESTRUCTURAS EN MATERIALES COMPUESTOS PARA EL YD-40

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Hydrostatics -YD40

Fixed Trim = 0 m

Specific Gravity = 1,025


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Curvas hidrostticas del YD-40

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

0 0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24 0,28 0,32 0,36

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18

Disp.

Wet. Area

WPA

LCB

LCF

KB

KMt

KML

Immersion (TPc)

MTc

Displacement tonne

Draftm

Area m^2

LCB, LCF, KB m

KMt m

KML m

Immersion tonne/cm

Moment to Trim tonne.m


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0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Prismatic

Block

Midship Area

Waterplane Area

Coefficients

Dra

ft

m


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CCCaaalllcccuuulllooodddeeeeeessstttrrruuuccctttuuurrraaassseeennnmmmaaattteeerrriiiaaallleeessscccooommmpppuuueeessstttooossscccooonnneeelll

rrreeeggglllaaammmeeennntttooodddeeelllLLLllloooyyyddd'''sss


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A. Introduccin

Para averiguar que una estructura de buque sea clasificablepor el Lloyd s Register of

Shipping, adems de un reglamento, el Lloyd s pone a disposicin de sus clientes unprograma informticode ayuda: el Lloyd s SSC (Special Service Crafts).

Conociendo el diseo de estructurasefectuado por el YD-40 en el libro Principles of

Yachts Design , hemos determinado los escantillones reglamentarios que deberan cumplirlos elementos estructurales del casco.

B. Estructura aescantillonar:

Estructura resistente del YD-40

Hemos partido de la estructura propuesta en el Principles of Yauchts design .Esta estructura se compone, como lo podemos ver aquarriba, de:

longitudinales de fondo

longitudinales de costadovarengascuadernasmamparos transversales

Aestos elementos se aaden unos refuerzos locales para soportar la quilla y el mstilcomo:varengetasplancha de quilla

Para el estudio de la estructura vamos a considerar la zona central que parte del mamparo

A para terminar en el B. Esta zona siendo la zona de momento flector mximo, se consideracomo la zona mas restrictiva en cuanto al la resistencia estructural. Si construimos las zonas

de popa y proa con elementos de mismo escantilln, estarnde resistencia suficiente.

Mamparo A Mamparo B


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Resumiendo losprincipales pasos que vamos a seguir para el clculoestructural delYD-40 van a ser los siguientes:

Uso del SSC, escantillonado de la parte central del buque

Para escantillonar la estructura general del barco, hemos usado el SSC que permite

describiendo una estructura, averiguar si esta cumple con el reglamento.As basndonossobre la estructura propuesta en el principles of yachts design, escogemosunaestructura parecida pero dimensionada con los criterios del Lloyd s Register of shipping.

Hacemosel escantiollonado para la parte central del barco ya que en la prcticaes loque se hace, reproduciendo a proa y a popa, zonas de menos esfuerzos, las mismas soluciones

constructivas con el mismo escantilln.

A parte del escantillonado general, tenemos que considerar dos cargas locales,

necesitando cada una sus propios refuerzos locales: la quilla y el mstil.

Calculo directo del refuerzo del mstil

El mstil reposa directamente en el fondo en una viga soporte.Esta viga es una varenga reforzada que se para en cada longitudinal de fondo. A efectos de

clculos en un primer tiempo se considerara como una viga apoyada apoyada sometida a lacarga puntual del mstil.

Este primer clculo nos permite tener una idea grosera de la dimensin a dar a esta

varenga reforzada.

Para intentar afinar, tendramos que modelisar esta situacin en el ANSIS, y por un

clculo por elementos finitos averiguar los esfuerzos en esta parte de la estructura.

Calculo de los refuerzos locales para aguantar la quilla

La quilla esta soportada por tornillos de sujeciny varengetas que se reparten entreellas el peso de la quilla. De la misma forma que la varenga de apoyo del mstil, se

consideran estas varengas apoyadas apoyadas.

El ABS (American Bureau of Shipping permite calcular el dimetro mnimo de lospernos de sujecinde la quilla. Lo calcularemos en ltima fase.


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C. Definicindel proyecto en el SSC:

Se introducen las caractersticasdel proyecto en details/craft:

D. El escantillonado de estructuras de materiales compuestos, usando el SSC:

11.. PPrriimmeerraaffaassee::ddeeffiinniicciinnddeellbbaarrccoo

Al abrir un nuevo proyecto en SSC, la primera fase consiste en definir las

caractersticasprincipales del buque proyectado.

Las categoras a completar son:lengh perpendiculars

breadth

depth

rule length

load line lenghlength overall

support girth

craft with chines

maximum displacement volume

water density

breadth of hull between chines

number of hulls

waterline length

block coefficient


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- 29 -

a) length perpendicular: eslora entre perpendiculares

La definicindada por la ayuda del SSC es la siguiente:

El Lloyd s Register of shipping no tiene la misma definicinque la que vimos antes enlas normas ISO para la eslora entre perpendiculares. Se considera aqu la eslora como ladimensin longitudinal medida entre el eje de la mecha del timn y la interseccin delextremo de la roda con la flotacinde verano. En el caso del YD-40 como trabajamos con lasuperficie de trazado, considerando que la flotacinde proyecto definida corresponde con la

flotacinde verano se mide esta distancia directamente en archivo Rhinoceros.

b) breadth: la manga

La manga segn el Lloyd s es la manga mxima del casco sin tomar en cuenta elespesorde las planchas del costado, es decir que es la mximamanga de trazado.La que medimos es:

B= 3.8m


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c) Eslora reglamentaria:

La eslora reglamentaria del Lloyd s es, para un buque con mecha de timn, la esloraque ha sido definida como eslora entre perpendicular: 10.02m.

d) Eslora de la lneade carga:

Es la eslora de flotacin, paralela a la flotacinde proyecto, medida para un caladocorrespondiendo al 85% del calado mximode trazado. Lo hemos medido desde el canto altode la quilla hasta el extremo superior del espejo. Pasado este punto empezaramosa llenar elpozo del YD-40 de agua con lo cual se considera este talado como el calado mximoalcanzable.

En este caso es 11.39, ya que la eslora en esta flotacin que mediramos desde elextremo de la roda al eje del timnseria menor.

e) Eslora total:

Es la eslora medida del extremo de popa al extremo de proa: en nuestro caso: 12.05m

f) Support girth : mide la curvatura transversal del casco

La nocinde girth no me parece muy clara en este reglamentopero los esquemas dela ayuda del SSC lo aclaran bastante bien. El barco que tenemos no tiene codillos, con lo cual

para definir el girth , debemos trazar dos tangentes al casco inclinadas de 50.


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De los dibujos de la ayuda del SSC y de las definiciones, se entiende que la distancia

correspondiente a support girth seria la distancia medida aqu abajo:

Ladistancia entre codillos siendo 0 por no tener codillo el YD-40.


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22.. DDeeffiinniicciinnddeellttiippooddeeccaatteeggoorriiaaddeeddiisseeoo::

a) Tipos de embarcacion:

Lostipos de embarcacin definidos en el SSC son los siguientes:

Elegimos el tipo correspondiente al YD-40: Mono.

b) Categoria de diseo del buque:

Dado las dimensiones de esta embarcacin, (12.05m) este velero se diseara para lecategoraB correspondientea alta mar. Con lo cual elegimos la categorade diseo G6 que esla msrestrictiva.


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c) Tipo de servicio proporcionado por el buque:

De esta lista proporcionada por el SSC, elegimos la categora Yacht, ya quesuponemos este barco destinado a un uso privado, es decir no destinado al transporte

comercial de personas.

(No tiene que cumplir las SOLAS)

d) HSC (high speed compliant) compliant, LDC (light displacement compliant)compliant:

Se necesita especificar si el buque es un buque de alta velocidad (HSC) y si es de

desplazamiento ligero (LDC).

En nuestro caso el YD-40 es un velero con lo cual no es un buque de alta velocidad, y

si tiene un desplazamiento ligero (8t)


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33.. DDeeffiinniicciinnddeellaaccoonnddiicciinnddeeccaarrggaa::

a) Angulo de astilla muerta:

Segn esta definicin, se toma como ngulode astilla muerta el ngulomedido entreuna lneahorizontal y la lneaque une el punto mas bajo del casco y el punto de interseccindel pantoque y la tangente que hemos usado para definir el girth distance .

Por fin, se especifica que estudiamos el estado de quebranto:


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44.. DDiimmeennssiioonnaammiieennttooddeelloosseelleemmeennttoossddeellaaeessttrruuccttuurraarreessiisstteenntteegglloobbaall::

a) Definicion de los materiales usados:

En la pestaa materials , definimos los tipos de materiales empleados:

espuma de poliuretano para la construccinde un laminado sndwich en el costadoun tejido mat de gramaje 450 g/mun mat de 30 g/m para usar como tejido de superficieun tejido roving de gramaje 600 g/mun tejido unidireccional de gramaje 700 g/m

Espuma de poliuretano mat 450g/m

Roving de 600 g/m Unidireccional 700 g/m

Mat 30g/m


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b) estructura del fondo

Los elementos a dimensionar segn el reglamento para la estructura de fondo son lossiguientes:

longitudinalesvarengasplanchasplancha de quilla

La parte del reglamento que se refiere al dimensionamiento de esta parte de la

estructura es la parte 8, capitulo 3, seccin 3 para las planchas y 4 para los refuerzos deplanchas.

Consideramosque las varengetas destinadas a los esfuerzos locales solo se dimensionancon respecto al peso de la quilla. Con lo cual estos elementos se apoyan el los longitudina lesde fondo. Asla luz para los longitudinales es la distancia entre el mamparo A y la cuadernamaestra que se mide en la figura abajo. Esta distancia es la distancia mximaentre apoyos quepresentan los longitudinales a lo largo del barco. As, como estamos en el caso masdesfavorable, nos aseguramos de que el escantillnelegido sea aceptablepara toda le esloraque cubre el longitudinal que deberser continuo.

El espaciado entre longitudinales es el medido

entre el longitudinal de fondo y el de costado:1100mm5

De la misma manera el espaciado entre varengas que

se considera es el medido entre el mamparo A y la

varenga de la cuaderna maestra, considerando que las

varengetas no entran en juego para la resistencia de laestructura global.

Nos queda determinar la luz de la varenga. En el reglamentose detallan dos casos en funcindel ngulo . Los dos casos se detallan en los dos esquemas siguientes:

El ngulo es el nguloque se mide entre la tangente al costado en el trancanil y larecta inclinada del ngulode astilla muerta que pasa pos el canto alto de la quilla en el puntomas bajo del casco.

En el caso que menor que 150 la luz de la varengaser la distancia Ie de la figura3.1.4(d).

5 figura 12.4 del Principles of Yachts design p. 251 (copia al final de esta parte)


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El ngulo que medimos en nuestro caso es de 113 luego estamos en el caso de lafigura 3.1.4 (d).

Asla luz de las varengas es de 1.78m.

Las planchas que vamos a considerar son les que estn llamadas A,B,C y D en elescantillonado. A y B correspondiente al costado y C y D, al fondo.

Para la plancha de quilla, se define su ancho mnimoen el reglamento:

Aplicando esta formula, obtenemos:

Entrando estos datos en el SSC para cada elemento vamos a poder determinar:

el laminado que cumpla globalmente con el reglamento (espesor y caractersticasresistentes)el laminado que cumpla internamente con el reglamento ( esfuerzos crticos en cadacapa de laminado)el escantilln de los refuerzos longitudinales y transversales que cumpla con elreglamento (dimensiones y espesor)la secuencia de capas de fibra de los refuerzos que cumpla con el reglamento (

esfuerzos crticosen cada capa)el escantillnde la plancha de quilla

A B

C D

mmbk

bk

14.410

34002.107


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c) Estructura del costado:

Laestructura resistente global de costado se compone de:planchas de costado (AyB)

longitudinal de costadocuadernas

En la estructura de costado, consideramos que los longitudinales se apoyan en lascuadernas. Segn la figura anterior, en el caso que menor que 150, podemos medir la luzde las cuadernas:

El espaciado de las cuadernas serde 2700mm, que es,como lo hemos dicho antes, el caso ms desfavorableque puede ocurrir en esta configuracinestructural.

El espaciado para los longitudinales es el espaciado

medido entre el longitudinal de costado y el trancanil.La luz de los longitudinales de costado siendo la misma

que la de los longitudinales de fondo: 2700mm

Las esloras de las planchas son las definidas por esta estructura: 2700 mm para la

plancha A y 2100 mmpara la plancha B. Las planchas del costado han sido diseadas enlaminado tipo sndwichcon un ncleode espume de poliuretano. Esto permite ahorrar pesoen la parte alta del casco y ganar en estabilidad bajando la posicindel centro de gravedad, ypor la tanto, a reade flotacin constante, aumentando del GM. Adems, como esta parte no

permanece constantemente en contacto con el agua, no hay problema particular para elempleo de esta solucin.

Entrando estos datos en el SSC para cada elemento vamos a poder determinar:

el laminado de costado que cumpla globalmente con el reglamento (espesor ycaractersticas resistentes)el laminado que cumpla internamente con el reglamento ( esfuerzos crticos en cadacapa de laminado y en el ncleo)el escantilln de los refuerzos longitudinales y transversales que cumpla con elreglamento (dimensiones y espesor)la secuencia de capas de fibra de los refuerzos que cumpla con el reglamento (

esfuerzos crticosen cada capa)

A B

C D


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E. Escantillonado de los elementos estructurales que entran en juego para laresistencia local

11.. EEssccaannttiilllloonnaaddooddeellssooppoorrtteeddeellmmaassttiill::

a) Estimacin de la carga provocada por el mastil:

La carga provocadapor el mstil puede se debida a varios tipos de factores- el propio peso del mstil- la tensinen los obenques- la reaccinal empuje lateral del viento

Se podracalcular fcilmenteel propio peso del mstily la reaccinal empuje lateral delviento. Por una parte, el propio peso del mstilviene como una de sus caractersticas. Por otraparte, el YD-40 siendo diseado para la categora B, la fuerza mxima del viento para eldiseo ser8 Beaufort.As la presin media en las velas se conoce: 23.83 kg/m 6.

Asel principal inconvenio seria calcular la fuerza que ejerce el mstilpor pretensindelos obenques.

En el Larson para conocer esta fuerza, acuden a una estimacinde cada componente enfuncindel desplazamiento.

La tensin debida a la fuerzalateral del viento es del mismo orden

que el desplazamiento.

La fuerza del propio peso del

mstiles aproximadamente des 15% deldesplazamiento

La fuerza debida a la tensin de losobenques es del orden del 85% del

desplazamiento.

Aspodemos calcular la carga total queejercerel mstil en su punto de apoyo:

tF

F

F

mastil

mastil

mastil

2.16

1.8)85.015.01(

1.8

85.015.0

6 Fuente: circular DGMM 18/09/2003 sobre la estabilidad de buques y embarcaciones de pasaje en navegacion avela.


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El refuerzo destinadoa soportar esta carga es una varenga reforzada.Aproximadamentedel mismo escantillnque los longitudinales. Por lo tanto se considerara a efectos de clculocomo una viga apoyada apoyada. Este elemento es diseado para aguantar la carga del mstilcon lo cual es la nica carga que le aplicaremos, los esfuerzos debidos a la resistencia

longitudinal y transversal en general del buque estn ya tomados en consideracin en eldimensionamiento de la estructura resistente global.

b) Calculo del momento flector maximo en este elemento:

Momento flector mximo en la varenga reforzada:

Por otra parte, si imponemos un esfuerzo mximo en la varenga max, podemos determinaren modulo mnimode nuestro refuerzo local.

16.2 t

mt

LP

M

M

M

f

f

f

.09.3max4

762.02.16max

4max

P/2

P/2

PL/4

ZMf

minmax

max


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Para el clculode los refuerzos locales el reglamento nos dice que se debe aadircomo mnimo un 50% msde espesoren el laminado.7Vamos a aplicar esto aadiendo allaminado de los longitudinales la mitad msde capas. Con esto calculamos el maxcalculado con el reglamento de acuerdo con las formulas de la parte 1.15, parte 8, capitulo3,

seccin1. Como ya tenemos una idea de las dimensiones del refuerzo, calculamos el moduloque va a tener y por fin comprobaremos que el producto sea mayor o igual a Mfmax.

c) Calculodel modulo del refuerzo

Para simplificar los calculos se supone que el perfil se compone de un material decaracteristicas mecanicas uniformes (E constante). Asi este calculo nos dara una idea grosera

del comportamiento de esta varenga frente a esta carga.

Se puede aproximar este perfil a una T considerandouna T donde el alma tiene unespesordel doble del espesordel ala. Siendo 60cm la separacinentre varengetas,consideramos que la plancha asociada a este perfil es de 0.60m de ancho.

El espesorde la plancha asociadaes el espesorde la plancha de quilla: ~15mmEl espesordel laminado del perfil es 150% del espesorde laminado de los

longitudinales de fondo: ~13x1.5=19.5mm

A efectos de clculocalcularemos una T de 150mm de altura para110mm de ancho de ala.Resumiendo

Dimensiones del ala: 110 mm x 19.5mmDimensiones del alma: 115.5 mm x 39 mm

Calculodel modulo:

elemento area (cm) distancia (cm) Ay Ay Ipplancha 90 0,75 67,5 50,625 16,875

alma 45,045 7,275 327,70238 2384,034778 722,2954781

ala 21,45 14,025 300,83625 4219,228406 6,79696875

totales 156,495 696,03863 6653,888184 745,9674469

d = 4,447673248 [cm]

Ixx= 7399,855631[cm^4]Ien = 4304,103259 [cm^4] aplicando Steiner

7 Ver reglamento: parte4, capitulo3, seccion1: 1.2 mast and rigging support arrengement y parte 8,capitulo3,seccion 2: 2.6 local reinforcment

3^97.40755.10

10.4304min

55.10max

45.4)95.155.115.1(max

maxmin

cmZ

cmy

y

y

IZ


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d) esfuerzo maximo en la varenga:

Podemos calcular el esfuerzo en este refuerzo de forma aproximada:

/74.75/09.7574max97.407

100*1000*10*09.3max

minmax

mmNcmN

ZMf

Suponiendo de forma aproximada el resfuerzo compuesto por un material uniformeteniendo las mismas caracteristicas que un tejido Roving, podemos decir en primeraaproximacion que esta varenga aguantaria la carga debida al mastil, la tension de rotura del

roving siendo aproximadamente de 150 N/mm

e) Flecha del refuerzo:

Para una viga apoyada la flecha es dad por la expression:

LEI

pb bl

243

)(5.0

5.1

max siendo b la distancia de la carga punctual al segundo apoyo

en nuestro caso:

p = 157.15 kNb = 0.381mL = 0.762mE = 14 000 N/mmI = 4304.1 cm^4

Asi obtenemosmax 2.4 *10-3m

Obtenemos una flecha de 2.4 mm es decir del 0.3% de la eslora de la varenga, lo quepodemos aceptar.


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f) Calculodel esfuerzo longitudinal en el refuerzotomando en cuentalas capas de tejido:

Para establecer la tabla de calculo que sigue hemos usado las formulas proporcionadas

por el reglamento de Lloyd s en la parte8, capitulo3 seccion1. Aquvienen estas formulas:

Conocemos las caractersticas de los tejidos que hemos empleado:Mat450:

Modulode elasticidad a compresin: 6950 N/mmModulode elasticidad a traccin: 7200 N/mm

Posicion del ejeneutro dellaminadorespecto a susu erficie

Esfuerzolongitudinal atraccion

Esfuerzolongitudinal acompression


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Roving600:Modulode elasticidad a compresin: 14000 N/mmModulode elasticidad a traccin: 14500 N/mm

UDR700:Modulode elasticidad a compresin: 19500 N/mmModulode elasticidad a traccin: 19500 N/mm

Aplicando las formulas del reglamento que vienen en la parte 1.15 de la parte 8 capitulo 3seccin 1.

g) Conclusion:

Por lo visto en el calculo previo, la varenga soportaria el esfuerzo debido a la carga delmastil, con lo cual esta solucion constructiva es valida. En el intento de calcular los esfuerzos

utilizando las formulas del reglamento, obtenemos valores que no concordan con el calculoprevio, con lo cual o hay un error en la hoja de calculo, o hay un factor que entra en el calculo

del momento por el reglamento que no esta tomado en cuenta al introducir directamente elmomento real.

capas E (N/mm) t (mm) b (mm) x (mm) E*t*b E*t*b*xi yi (mm) M (Nm) Ii (cm^4) Ei*Ii i (N/mm)

mat450 6950 0,949 410 11,109 2704176 30039334 5,1439 30312,9 0,00292 20,3 172810,9801

roving600 14000 0,75 410 10,634 4305000 45779370 4,6694 30312,9 0,001441 20,2 315996,867

roving600 14000 0,75 410 10,259 4305000 44164995 4,2944 30312,9 0,001441 20,2 290618,9042

mat450 6950 0,949 410 9,884 2704176 26728071 3,9194 30312,9 0,00292 20,3 131673,1817roving600 14000 0,75 410 9,4095 4305000 40507898 3,4449 30312,9 0,001441 20,2 233129,3593

roving600 14000 0,75 410 9,0345 4305000 38893523 3,0699 30312,9 0,001441 20,2 207751,3965

mat450 6950 0,949 410 8,6595 2704176 23416808 2,6949 30312,9 0,00292 20,3 90535,38319

roving600 14000 0,75 410 8,185 4305000 35236425 2,2204 30312,9 0,001441 20,2 150261,8515

roving600 14000 0,75 410 7,81 4305000 33622050 1,8454 30312,9 0,001441 20,2 124883,8888

mat450 6950 0,949 410 7,435 2704176 20105545 1,4704 30312,9 0,00292 20,3 49397,5847

roving600 14000 0,75 410 6,9605 4305000 29964953 0,9959 30312,9 0,001441 20,2 67394,34381

roving600 14000 0,75 410 6,5855 4305000 28350578 0,6209 30312,9 0,001441 20,2 42016,38105

mat450 6950 0,949 410 6,2105 2704176 16794282 0,2459 30312,9 0,00292 20,3 8259,786222

roving600 14500 0,75 410 5,736 4458750 25575390 -0,2286 30312,9 0,001441 20,9 -16025,77692

roving600 14500 0,75 410 5,361 4458750 23903359 -0,6036 30312,9 0,001441 20,9 -42310,09549

mat450 7200 0,949 410 4,986 2801448 13968020 -0,9786 30312,9 0,00292 21 -34060,67457roving600 14500 0,75 410 4,5115 4458750 20115651 -1,4531 30312,9 0,001441 20,9 -101852,8385

roving600 14500 0,75 410 4,1365 4458750 18443619 -1,8281 30312,9 0,001441 20,9 -128137,1571

mat450 7200 0,949 410 3,7615 2801448 10537647 -2,2031 30312,9 0,00292 21 -76678,24998

roving600 14500 0,75 410 3,287 4458750 14655911 -2,6776 30312,9 0,001441 20,9 -187679,9001

roving600 14500 0,75 410 2,912 4458750 12983880 -3,0526 30312,9 0,001441 20,9 -213964,2187

mat450 7200 0,949 410 2,537 2801448 7107273,6 -3,4276 30312,9 0,00292 21 -119295,8254

roving600 14500 0,75 410 2,0625 4458750 9196171,9 -3,9021 30312,9 0,001441 20,9 -273506,9617

roving600 14500 0,75 410 1,6875 4458750 7524140,6 -4,2771 30312,9 0,001441 20,9 -299791,2802

UDR700 19500 0,875 110 1,3125 1876875 2463398,4 -4,6521 30312,9 0,002289 44,6 -438515,4605

UDR700 19500 0,875 110 0,875 1876875 1642265,6 -5,0896 30312,9 0,002289 44,6 -479754,65

UDR700 19500 0,875 110 0,4375 1876875 821132,81 -5,5271 30312,9 0,002289 44,6 -520993,8394

totales 22,217 9,8E+07582541688 627 -1047837,02

Xs = 5,9646


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22.. DDiimmeennssiioonnaammiieennttooddeellaassvvaarreennggeettaassddeessooppoorrtteeddeellppeessooddeellaaqquuiillllaa::

Se reparte el peso de la quilla entre 5 apoyos. En el Larsson, viene el peso de la quilla:Wk=3250Kg

8. Con le cual el peso aguantado por cada varengeta es de:P=650kg.

Luego podemos calcular el momento flector mximoen estas piezas:

a) Momento flector en las varengetas:

Si partimos del mismo escantillonado que el de la varenga de soporte del mstil, solo cambiael momento en la segunda parte del clculo.

b) Esfuerzo longitudinal maximo

/976.2/61.297max97.407

100*7.1214max

minmax

mmNcmN

Z

Mf

Las varengetas dimensionadas de esta forma aguantarian con mucha margen el peso dela quilla, para ahorar peso se podria reducirsu escantillon. Pero como haria falta queconsideremos la carga que podria aadirse en caso de varada y que no lo vamos a hacer eneste estudio, dejamos las varegetas con este escantillonado, es decir dimensionadas con uncoeficiente de seguridad.

c) Flecha del refuerzo:

Para una viga apoyada la flecha es dad por la expression:

LEI

pb bl

243

)(5.0

5.1

max siendo b la distancia de la carga punctual al segundo apoyo

8Principles of Yachts design, p 259

Nmkgm

LP

M

M

M

f

f

f

7.1214825.123max4

762.0650max

4max


50/55


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en nuestro caso:

p = 6.377kN

b = 0.381mL = 0.762mE = 14 000 N/mmI = 4304.1 cm^4

Asi obtenemosmax 9.7*10-2mm

Obtenemos una flecha de 9.7*10-2mmes decir del 0.01% de la eslora, lo que podemos

despreciar.No se deformarian las varengetas.


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33.. CCaallccuullooddeellddiimmeettrroommnniimmooddeelloossppeerrnnoossddeeffiijjaacciinnddeellaaqquuiillllaaccoonneellrreeggllaammeennttooddeellAABBSS::

Lasformulas dadas por el ABS son:

dw : dimetro mnimode los pernosAr : reade la parte superior de la quillaVk: volumen de la quillaYk : distancia de la parte alta de quilla a su

centro de gravedadAt: reade la parte que cierra la quilla en la

parte inferior

Asobtenemos:

Ar = 0.209 mAt =0.123 mVk =0.227m^3Yk =0.627 mAsi con wk = 3250 kg, y= 23.95 kg/mm (acero naval 230 N/mm) y li=0.470699

Obtenemos dkb =21.46 mm(debido a que la quilla que tenemos aqumodelizada nodebe ser exactamente la misma que la des Larson)

9 ver el principles of Yacht design p259

][62.0

][

).(4

)3.2(

3

][).(

][62.0

][55.2

3

mAt

m

AtAtArAr

AtAtArAr

AtAtArAr

mAr

mmli

tC

ty

mtv

tC

ywd

TIPTIP

k

k

k

k

ROOTROOT

y

kk

kb


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44.. CCoonncclluussiioonneennccuuaannttooaalloossrreeffuueerrzzoossllooccaalleess::

Los calculos que hemos hecho solo podrian considerarse como grosera aproximacion

del comportamiento que van a tener las refuerzos locales frente a estas cargas haria faltacalcular esto tomando en cuenta las caracteristicas de cada capa de tejido como la hace el

reglamento del Lloyd s cuando hemos calculado la estructura resistente global. Una

modelisacion ms detallada y una resolucin mediante el mtodo de los elementos finitospermitiratambien saber con msprecisincomo se reparten los esfuerzos debidos a dichascargas locales en la estructura del buque.


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BBBiiibbbllliiiooogggrrraaafffiiiaaa

Libros:

Principles of Yacht Design, Lars Larsson, Rolf E Liasson, edicin ADLARD COLESNAUTICAL, London (ISBN: 0-7136-3855-9)

Normas:

Normas europeasISO 8666:2002ISO 12217:2002

Reglamentos:

Reglamento del Lloyd s Register of Shipping :

Rules And Regulation For Classification Of Special Service Craft scantlingdetermination for mono-hull crafts part 8.


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AAAPPPPPPEEENNNDDDIIICCCEEESSS

Planode formas

Detalle del escantillonado con el SSC

Plano de escantillones de la estructura

CD-ROM conteniendola documentacin informtica necesaria- memoria en formato .doc y .pdf- plano de formas en formato .dwg- plano de escantillones en formato .dwg- YD-40 e, formato .3dm- El fichero de trabajo en el SSC en formato .ssc


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