Cálculo de Maniobrabilidad
(En el diseño preliminar de un buque)
Introducción
El cálculo de la maniobrabilidad y de la parada es una de las tareas importantes que se deben realizar en la etapa de diseño preliminar de un buque, en la que no se precisa mucha exactitud y donde es conveniente poder realizar cálculos rápidos, aunque sean aproximados. En esta entrada del blog presento un formulario para introducir las dimensiones principales de un buque mercante a partir de las cuales el programa calcula, en forma aproximada, los parámetros básicos de la maniobrabilidad y de la parada, como son los diámetros de giro y táctico, las distancias de avance y transferencia, los ángulos de rebasamiento y el recorrido del buque en la maniobra de "todo atrás" ("crash stop"). No es aplicable a remolcadores ni buques especiales.
Definiciones
Recordamos aquí los conceptos básicos referentes a la maniobrabilidad de un buque y a la parada (stopping).
Avance (advance): La distancia recorrida en dirección del rumbo original por el centro del buque desde la posición en que se da la orden de meter timón hasta la posición que alcanza dicho centro cuando el rumbo se ha modificado en 90º.
Transferencia (transfer): La distancia recorrida en dirección perpendicular al rumbo original por el centro del buque desde la posición en que se da la orden de timón hasta la posición que alcanza dicho centro cuando el rumbo se ha modificado en 90º.
Diámetro táctico (tactical diameter): La distancia recorrida por el centro del buque desde la posición en que se da la orden de timón hasta la posición que alcanza dicho centro cuando el rumbo se ha modificado en 180º respecto del rumbo original. Se mide en dirección perpendicular al rumbo original del buque.
Diámetro de giro (turning diameter): El diámetro del círculo que describe el buque cuando se estabiliza su trayectoria circular en una continuada maniobra de giro por la acción del timón.
Primer ángulo de rebasamiento (overshooting angle): La desviación adicional del rumbo experimentada en la maniobra en zig zag, de 10º o bien de 20º, después de la segunda acción.
Recorrido todo atrás (crash stop stopping reach): La distancia a lo largo de la trayectoria descrita por el centro del buque desde la posición en que se da la orden de atrás hasta la posición en que el buque se para.
En la Ref.1 se indican con mucho detalle e información todos los aspectos de la maniobrabilidad de los buques.
La máxima eslora admisible en este programa es 330 m y la mínima 50 m y se aplica a la situación de calado en carga (señalado como calado de proyecto), sin trimado del buque.
Uso del formulario de cálculo
Solamente se pide al usuario que defina necesariamente 5 características del buque:
- Eslora entre pp
- Manga
- Calado de diseño (T)
- Coeficiente de bloque a dicho calado
- Velocidad en nudos
Además el usuario puede definir opcionalmente estas otras características, pero si no lo hace el programa las estimará adoptando valores medios normales según tamaño y velocidad especificados (Ref.2).
Estos datos opcionales se señalan con un * y en celdas de color gris. Debe tenerse muy en cuenta que estos valores estimados por el programa no son muy fiables por lo que siempre deben usarse, si es posible, valores deducidos de experiencia o cálculos propios basados en la realidad del proyecto en estudio.
- Número de hélices propulsoras, 1 ó 2. Por defecto 1
- Angulo de timón, en grados. Por defecto 35º
- Potencia del motor(es) propulsor(es) (Kw). Por defecto se calcula por el método de Kupras.
- Area lateral proyectada del bulbo de proa (m2). Por defecto sin bulbo
- Area proyectada del o de la suma de los timones en % del producto (Lpp x T). Por defecto según fórmula 3.6.15 de Ref.2
La parada, se calcula suponiendo que el(os) motor(es) propulsor(es) desarrolla(n) el 35% de su MCR.
Sin embargo el programa limita los siguientes parámetros:
- Relación Lpp / B, no mayor de 8 ni menor de 5
- Coeficiente de bloque entre 0,5 y 0,9
- Angulo de giro del timón: máximo 40º
- Area de la proyección lateral del bulbo de proa: maximo 4% del producto Eslora pp x calado
- Area proyectada del timón o conjunto de timones: maximo 4% del producto Eslora pp x calado
Resultados
En la tabla de resultados estos se indican en la columna "Valor" . En la segunda columna "Recom." se indican los valores recomendados por OMI, que son estos:
- Diámetro de giro / Lpp, no indica límite
- Diámetro táctico / Lpp, no mayor de 5
- Avance / Lpp, no mayor de 4,50
- Transferencia / Lpp, no indica límite
- Primer ángulo(º) rebasamiento en la maniobra zig-zag en 10º/10º, no mayor de 10 grados si Lpp/V es <10 y 20 grados si es >30
- Primer ángulo(º) rebasamiento en la maniobra zig-zag en 20º/20º, no mayor de 25 grados
- Recorrido todo atrás / Lpp con 35% de la potencia MCR del(os) motor(es) propulsor(es), no mayor de 15
Referencias
- Ref.1 Design Workbook on Ship Maneuverability. SNAME. Technical R. Bulletin 1-44
- Ref.2 El Proyecto Básico del Buque Mercante. R. Alvariño, J.J. Azpiroz, M.Meizoso FEIN 2007
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