Analisis de un catamaran

CORRELACIÓN ENTRE MÉTODOS NUMÉRICOS Y EXPERIMENTALES PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA AL AVANCE EN EMBARCACIONES MULTICASCOS

R. Luco*, P. Sepúlveda y M. Salas
Instituto de Ciencias Navales y Marítimas, Universidad Austral de Chile *rluco@uach.cl

P. Sepúlveda Dirección de Ingeniería de Sistemas Navales, Armada de Chile

RESUMEN El presente trabajo muestra dos alternativas para obtenervalores de resistencia al avance en embarcaciones multicascos, entendiendo que la principal dificultad no sólo se presenta en los componentes típicos de la resistencia si no que además se ve involucrado un parámetro inherente a los multicascos como es la interferencia por tren de olas. Como método experimental se han realizado ensayos hidrodinámicos realizados en el canal de pruebas del Instituto deCiencias Navales y Marítimas de la Universidad Austral de Chile y como método numérico se ha utilizado un ensayo mediante código CFD (computational fluid dynamics), específicamente Shyne. INTRODUCCIÓN Los CFD se han convertido en una herramienta de apoyo al diseño naval, ya sea mostrándose como una alternativa a los métodos aproximados de cálculo o como complemento a los ensayos hidrodinámicos encanales de prueba. Si bien es cierto, la complejidad del método y los altos costos que aun están involucrados en el desarrollo de códigos CFD, la han hecho una herramienta de difícil acceso para quienes requieran realizar cálculos de resistencia al avance o de otros fenómenos que afectan a las embarcaciones. Con el correr del tiempo se ha ido mostrando como un complemento de altas prestaciones encentros de ensayos hidrodinámicos, disminuyendo los costos invertidos en la construcción de modelos a escala, evitando la confección de un gran número de ellos, y aproximando los resultados mediante modelos numéricos ensayados a través de códigos CFD. 2.- La embarcación en estudio Es de interés para los desarrolladores de códigos CFD y para los usuarios de los mismos, el contar con el mayor númerode casos analizados posible, siempre que estos sean correlacionados con métodos experimentales. La nave en estudio corresponde a un multicasco construido en materiales compuestos por Astilleros Alwoplast Ltda. (Chile) y bajo el diseño de Crowther Multihulls (Australia). Las características principales de la embarcación son las siguientes: Eslora Total: Manga Máxima: Puntal de Diseño: Calado:Desplazamiento: 16.76 m. 6.0 m. 2.4 m. 0.8 m 19 t.

Fig. nº 1 Catamarán en estudio- vista general

Fig. nº 2 Perfil general

El proyecto Alwoplast 55, se ha transformado en una embarcación “experimental”, ya que bajo este proyecto se han realizado numerosas investigaciones, las que pueden ser consultadas en referencias [1] y [2]. 3.- El código CFD Para el presente estudio se utilizó como códigoCFD a Shyne [3], que fue desarrollado utilizando técnicas de elementos finitos para la resolución de las ecuaciones de Navier Stokes, que son las que gobiernan el comportamiento del fluido alrededor de un cuerpo. No es intención de este trabajo mostrar el desarrollo matemático del código, el fundamento teórico es presentado de forma general en [4] y [5]. Desde un punto de vista matemático, lasecuaciones que gobiernan el movimiento de un fluido alrededor de una embarcación es conocido desde el siglo pasado, aunque las ecuaciones que gobiernan el fenómeno en aquellos casos que tienen un interés práctico no pueden ser abordados de una forma analítica. Sin embargo y aunque ya a finales del siglo pasado aparecen las primeras referencias sobre el cálculo aproximado de la resistencia porformación de olas en buques, este problema ha seguido desafiando a matemáticos e

hidrodinámicos durante el presente siglo. En la actualidad, gracias al desarrollo de los CFD, las ecuaciones que gobiernan el problema pueden resolverse de forma aproximada por algoritmos numéricos, proporcionando información sobre los movimientos y las solicitaciones sobre la embarcación, en las diferentes etapas de...