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