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REQUERIMIENTOS DE ALTO NIVEL R.A.N.

Vehculo a traccin humana con hidroperfles Pez Vola

magister en arquitectura y diseomencin nutico y maritimo

ramo: Introduccin a los Sistrma Marirtimosprofesor: Sergio OstornolAlumno: Leonardo Aravena

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VEHCULO A TRACCIN HUMANA CON HIDROPERFILESPEZ VOLADOR

El proyecto pez volador es la continuidad de la tesis de magster realizada con anterioridadpor la alumna Marcela Carabelli, como datos de entrada para la espiral de diseo seconsiderarn los datos entregados y desarrollados en dicha tesis adems de los nuevosantecedentes aportados durante el presente ao.

Al igual en la tesis mencionada se considerar le metodologa de la espiral de diseocomo una herramienta que permitir ahondar en las distintas etapas de diseo, pudiendosubdividirse de manera esquemtica en otras espirales mas pequeas u otros tipos de mapasconceptuales con el objetivo de ilustrar las diferentes reformulaciones de algoritmos ymecanismos.

Cobra especial sentido la espiral de diseo en este proyecto al considerar que se trata deuna tesis de continuidad que comienza hace un par de aos con las primeras experiencias

de alumnos de pre-grado en la investigacin de los perles hidrodinmicos, trabajos queluego es tomado por otras tesis del Magster para la formulacin de un vehiculo a propulsinhumana con hidroperles.

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Estudio previo

El estudio previo realizado por otros alumnos de pregrado y una alumna de magster sirvepara determinar la conguracin adecuada para el funcionamiento del vehculo con unpasajero que adems proporcionar la impulsin del vehculo. El resultado de estas pruebasconcluye con la formulacin de dos perles planos, uno de 120 cm para proa y otro de 180cm para popa. Adems se determina mediante modelos a escalas en el canal de pruebas de

Valdivia la hlice adecuada para la potencia suministrada por una persona promedio.

La construccin del prototipo durante el periodo que la alumna Marcela Carabelli cursa sumagster concluye con la construccin del vehculo compuesto por dos pontones neumticosde 260 cms de eslora y 30 cms. de dimetro dispuestos en una conguracin de catamarnvinculados mediante un estructura de aluminio.

El vehculo ha sido probado mediante pruebas de arrastre con otra embarcacin en la bahade Quintero, se ha conrmado la capacidad de planeo con un pasajero y queda pendienteel mecanismo de transmisin.

La etapa de estudio se resume en una espiral ms pequea en que intervienen los siguientespuntos.Proyecciones virtuales y construccin de maquetas1.Clculos de estabilidad y roce2.Pruebas con modelos3.Construccin del prototipo4.

sta espiral tiene como resultado la conguracin de los perles del vehculo, por tantoser considerada un dato de entrada para la espiral principal.Los datos de entrada para esta primera espiral son:

recopilacin de informacin.1.proyeccin en base a estudios realizados de las componentes del vehculo2.

visitas a terrenos, especialmente al canal de pruebas de Valdivia3.consultas a profesionales entendidos en el tema4.

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Datos de entrada R.A.N.

El estudio previo arroja una conguracin de perles adecuados para sustentar el pesode la propia estructura ms una persona (ver gura pg. anterior), la embarcacin quedaentonces dividida en dos. Un par de perles que se constituyen en un inmodicable dentrode los elementos a considerar, y el resto de los elementos que acogen a la persona y otorganla otabilidad en para los momentos en se esta quieto.

De igual modo que el estudio previo, la potencia del vehiculo es un dato que no puede sermodicado durante las sucesivas correcciones de diseo. Una persona promedio es capazde producir de manera constante un promedio de 0,5 hp, la mitad que un deportista de altorendimiento, y en momentos cortos de aceleracin, piques, dicha potencia puede llegar a 4hp durante no ms de 2 minutos.La hlice construida para est caso ha sido calculada en el canal de pruebas de valdivia ydebe alcanzar 750 r.p.m. la conguracin de ste elemento es un dato que se desprende dela potencia, que en el caso de un vehculo a traccin humana constituye otro inmodicable,

por tanto los es tambin la hlice.

Se debe tener siempre presente que el objetivo que se quiere conseguir es el de un vehculorecreativo para una persona, la catalogacin de recreativo indica que cualquier persona

puede conducirlo, sin que se requieran condiciones fsicas especiales. Del mismo modo

tampoco se considerarn equipaje u otras cargas que puedan inuir en la modicacin deuna cuadro de carga, solo un rango equivalente a las promedios de peso de una persona

promedio.

En curso de esta Tesis no se modicar la estructura principal del vehculo, manteniendo

la conguracin de catamarn con dos pontones inables. En una espiral ms podra ser modicable. O bien en las siguientes vueltas que el proyecto puederetomado por otra tesis.En especial a la espera pruebas empricas con el modelo nal. En el caso de

una velocidad de planeo, uno de los puntos a revisar debe ser la resistencia delo que eventualmente llevar a la revisin y propuesta de nuevas guras.

Partes interesadas

La embarcacin no tiene mandante y se considerar un autoencargo. En equeda de maniesto la importancia y el inters que genera para nosotros como magster inmiscuidos en el tema nutico en que la investigacin con este tipo dnos resulta sumamente importante.

De manera similar a lo anterior, las embarcaciones con hidrofoils despiertan cen la comunidad acadmica y cientca especializada, al tratarse de sistemas inexplorados e inexistentes en la realidad chilena.

Por otra parte el tema de la traccin humana human powered tambin generel mbito acadmico y cientco a nivel mundial. Organizaciones como la InHuman Powered Vehicle association www.ihpva.orgson una prueba de esto.

Queda pendiente para una etapa futura del proyecto la bsqueda de vnculos coo anes relacionados con la recreacin nutica que quieran involucrase en la pimplementacin de estos vehculos en algunos puntos como un foco de atracti

Oportunidad de la que no cabe duda tendr una buena acogida considerando inters en la regin en cuanto a los deportes nuticos as como la implementacifocos de desarrollo para este recurso como el muelle Barn en Valparaso.

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DIMENSIONES

ESTA

ERG

ALGORITMOSDE DISEO

SEGURIDAESTRUCTURA

SIST.MECNICOS

FACTIBILIDADDE PRODUCCION

produccin anivel prototipo

transmisinproyectada

desarmabilidadtransportable

manga, eslora,volumen

conguracinde catamarn

resistenciadurabilidad

desarrollo de la espiral de diseo

transmisin ygobierno

L

l in i

1 -1 -

Datos de entrada R.A.N..-estudio previo (conguracin de los perles)

.-potencia (suministrada por una persona).-hlice (para la potencia existente)

Actual espiral de diseo

El encargo de sta tesis corresponde a la formulacin e implementacin de los sistemasmecnicos faltantes en el vehculo:

Transmisin desde los pedales a la hlice1.Sistema de gobierno mediante timn2.

La respuesta a este encargo se asume buscando la simplicacin y justeza en los mecanismosllegando a la formulacin que une ambos sistemas mediante la utilizacin de un eje exibleque permite la el giro de la hlice para la utilizacin de sta como timn.

El resto de los puntos que intervienen en la espiral no se han modicado asumiendo queestos han sido bien formulados.

sistema de transmisin proyectado por lastesis anteriores

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DIMENSIONES

ESTA

ERG

ALGORITMOSDE DISEO

SEGURIDAESTRUCTURA

SIST.MECNICOS

FACTIBILIDADDE PRODUCCION

produccin anivel prototipo

transmisinproyectada

desarmabilidadtransportable

manga, eslora,volumen

conguracinde catamarn

resistenciadurabilidad

desarrollo de la espiral de diseo

transmisin ygobierno

produccinen serie

Espiral proyectada

El estado actual del proyecto y el grado de anamiento alcanzado en la fabricacin delprototipo y la pronta niquitacin de la etapa en una prueba con piloto real, permitenadelantarnos y dejar la inquietud que el proyecto puede tomar en las futuras tesis que se

puedan interesar en el vehculo.Si las cercanas pruebas a realizarse con los sistemas de arrastre terminados generasen elresultado esperado, el vehculo efectivamente tendra la capacidad de generar sustentacincon la potencia de una persona y se podra dar por conclusa y exitosa la etapa de diseo y

prototipo.Sera entonces el comienzo de una nueva etapa de diseo en que las soluciones aplicadasdeben revisarse en pos de un nuevo sistema constructivo que involucre la capacidad de

produccin y montaje en serie, considerando las posibilidades constructivas en talleres ycapacidad de generar una pequea red que permita la mantencin y reparaciones medianteuna estandarizacin de las piezas y componentes que asegura la existencia de repuestos.

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A-A ( 1 : 3 )

A

A

estado actual del p

segunda vuelta de la espiral d

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esquema de la transmisina actual del vehculo