¿Cómo se calcula la velocidad al diseñar un barco?

El cálculo de la velocidad al diseñar un barco es un proceso complejo, que requiere el uso exhaustivo de cálculos teóricos, pruebas de modelos y fórmulas empíricas para garantizar la precisión y confiabilidad de la velocidad de diseño.

A. Cálculo teórico

1. Cálculo de la resistencia

Cuando un barco navega en el agua, se ve sometido a diversas resistencias, entre ellas la resistencia a la fricción, la resistencia a las olas y la resistencia a la presión viscosa. Mediante fórmulas empíricas y modelos teóricos, como la ley de Froude y la fórmula ITTC, se calculan los valores de resistencia a diferentes velocidades en función de los principales parámetros del barco (como eslora, manga, calado, forma de la línea, etc.).

2. Estimación de la potencia de propulsión

Según los resultados del cálculo de la resistencia, combinados con factores como la eficiencia de la hélice, se estima la potencia necesaria para propulsar el barco. Generalmente, se utilizan fórmulas empíricas o análisis de regresión de datos de prueba del modelo para determinar la relación entre potencia y velocidad.

3. Determinación de la velocidad

Una vez obtenida la relación entre potencia y velocidad, se determina la velocidad del buque en las condiciones de diseño en función de la potencia del motor principal indicada en los requisitos de diseño o del rendimiento esperado del sistema de propulsión. Por ejemplo, si el diseño requiere que la potencia del motor principal sea de un valor determinado, al consultar la curva de potencia y velocidad se encuentra el valor de velocidad que cumple con el requisito de potencia, que es la velocidad de diseño.

B. Prueba del modelo

1. Fabricación de modelos de barcos

El modelo de barco se construye según una proporción determinada, normalmente entre decenas y centenas. El modelo debe reflejar con la mayor exactitud posible el tipo de línea, la escala y las características estructurales del barco real.

2. Prueba del tanque

Coloque el modelo de barco en un tanque de remolque o un tanque autopropulsado para realizar pruebas. En el tanque de remolque, el modelo de barco es remolcado por un remolque a diferentes velocidades para medir la resistencia del modelo de barco; en el tanque autopropulsado, el modelo de barco está equipado con un dispositivo de potencia para simular el estado autopropulsado del barco real, y se miden la velocidad, el empuje de la hélice y otros parámetros.

C. Corrección de la experiencia

1. Considere factores prácticos

Durante el proceso de diseño, también es necesario considerar el impacto de algunos factores prácticos en la velocidad, como las condiciones de carga del barco, las condiciones del mar, la resistencia del viento, etc. Estos factores pueden provocar que la velocidad real se desvíe del cálculo teórico y de los resultados de las pruebas del modelo.

2. Ajuste de coeficientes empíricos

Los diseñadores introducirán coeficientes empíricos para corregir los resultados de los cálculos basándose en la experiencia previa en materia de diseño y en los datos reales de funcionamiento de los buques. Por ejemplo, para un tipo específico de buque, se puede determinar un coeficiente de corrección de velocidad basándose en la experiencia y se pueden realizar los ajustes adecuados basándose en cálculos teóricos o en los resultados de pruebas de modelos para obtener una velocidad de diseño que se acerque más a la situación real.