Escuela Superior Politcnica del LitoralDiseo Naval IDISEO PRELIMINAR DE UN BUQUE GRANELERO DE 2500 TPM

DISEO PRELIMINAR DE UN GRANELERO DE 2.500 TPM

CUADERNILLO 2 FORMAS

TUTOR:ING. FRANKLIN JOHNNY DOMINGUEZ

REALIZADO POR:ANGEL RUIZ GONZALEZ

CHRISTOPHER VILLALTA MIRANDA

CUADERNILLO 2 FORMAS

NDICE

1. INTRODUCCIN182. SELECCIN DEL PROTOTIPO Y GENERACION DE FORMAS DEL MODELO.182.1 CARACTERISTICAS PRINCIPALES.192.2 ANLISIS REALIZADO EN PROPEXPERT AL MODELO.203. PERFIL DE PROA.214.1 JUSTIFICACIN DEL BULBO.214. PERFIL DE POPA.234.1 JUSTIFICACION DE LA TOBERA.235. ANLISIS DE NGULOS DE ENTRADA Y SALIDA DEL BUQUE PROTOTIPO245.1 ANGULO DE ENTRADA255.2 ANGULO DE SALIDA256. REFERENCIAS25Anexo I.26Curva de reas adimensionalizada del buque prototipo.26Plano de Formas del Prototipo.27Anexo III.28Parmetros Hidrostticos obtenidos en maxsurf a un desplazamiento de 3600 ton.28

1. INTRODUCCIN

En el presente cuadernillo se definir las formas del buque de nuestro proyecto. Para ello, adaptamos a stas formas los parmetros definidos como finales en el cuadernillo 1

Para la obtencin de las formas no solo se ha tenido en cuenta los coeficientes de carena y las dimensiones principales sino otros aspectos como un adecuado perfil hidrodinmico (bulbos de proa, popa, huelgo suficiente para alojar la hlice y el codaste, etc.).

Entonces de la forma alcanzada se esperar cumplir con los parmetros calculados anteriormente lo ms cercano posible y principalmente cumplir con los requerimientos del armador y exigencias antes mencionadas.

2. SELECCIN DEL PROTOTIPO Y GENERACION DE FORMAS DEL MODELO.

Se tom como buque prototipo un barco granelero proporcionado por la librera de maxsurf, el cual se lo escala a las dimensiones de los parmetros calculados por regresin lineal en el primer cuadernillo.

La generacin de formas se llev a cabo utilizando el programa de diseo Rhinoceros 5.0

Las dimensiones principales (L, Lpp, LWL, B, D y T) determinadas en el cuadernillo 1, conjuntamente con los coeficientes de carena, permitieron la generacin de formas del Buque-Proyecto pero para ello, se tuvo que seguir los siguientes procesos:

Modificacin de las formas de proa y popa hasta obtener los resultados deseados mediante manipulacin de los puntos de control con vistas a optimizar las formas de estas zonas, adaptarles los bulbos y dejar huelgo suficiente en el codaste para la hlice y el timn.

Alisado de formas realizando pequeas modificaciones locales de los puntos de control de las superficies que definen la carena del buque proyecto. El alisado de las formas se apoy, adems, en un visualizador tridimensional de las superficies de la carena

Finalmente llegamos a las formas que se ajuntan bastante a los resultados obtenidos en el cuadernillo 1.

Obteniendo lo siguiente:

Grfica 1 Modelado 3D del barco MODELO

2.1 CARACTERISTICAS PRINCIPALES.

Una vez obtenido el casco en maxsurf se lo analiz en el mdulo de hydromax

Los datos mostrados en la siguiente tabla se los obtuvieron teniendo como punto cero la lnea base del prototipo como se puede observar en la siguiente imagen.

Grfica 2 Referencia del modelo

Obteniendo as los siguientes valores hidrostticos de nuestro modelo presentados en la siguiente tabla, los cuales verificamos con los valores obtenidos en la regresin lineal y prcticamente son los mismos como se puede observar.

Tabla 1 Dimensiones Finales del ModeloPARMETROSREAL

L [m]78

Lpp [m]73.14

LWL [m]76.32

B [m]13.18

D [m]6.32

T [m]5.126

V [knots]12.2

Cb0.681

Cm 0.982

Cwl 0.813

Cp 0.693

2.2 ANLISIS REALIZADO EN PROPEXPERT AL MODELO.

Se hizo un anlisis en propexpert [3] del modelo para verificar que este con el propulsor instalado llegue a la velocidad esperada y pueda absorber la mayor cantidad de [HP] y as poder estimar la hlice que se va a instalar en nuestro prototipo.

Obteniendo una Hlice y un motor con las siguientes caractersticas vase la siguiente tabla:

Tabla 2 Caractersticas de la Hlice del prototipoSerieGawnAEW

# Palas Z5

Relacin pala rea1.2

Dimetro [mm]2800

Paso/Dimetro 0.8

Reduccin3.038:1

Tabla 3 Caractersticas del motorDATOS ADICIONALES

Potencia instalada [hp]3808

RPM del motor750

Velocidad esperada [knots]12.2

Numero de propulsores1

Se puede observar que los datos de la hlice encontrada nos da como resultado una eficiencia muy alta. Y adems nos da un resbalamiento pequeo. Grfica 3 Curvas del Motor/hlice

Al analizar nuestro modelo en Propexpert pudimos darnos cuenta que la velocidad de operacin de esta embarcacin [12.2 knots] pudimos alcanzarla instalando un motor de 3808 [Hp] a 750 RPM. Que nos asegura que a plena carga el barco va a poder alcanzar esta velocidad, dndonos una eficiencia propulsiva de 0.553 como se ve en la grfica 3.3. PERFIL DE PROA.

4.1 JUSTIFICACIN DEL BULBO.

El bulbo de proa es un engrosamiento de la parte baja de la roda que se instala en los buques con el fin de disminuir la resistencia total al avance. Aunque no siempreSe consigue este resultado usando las formulas dadas por Alvario [2].Uno de los parmetros que debe cumplir la embarcacin para poseer bulbo de proa es:

Al calcular este parmetro con los datos de nuestra embarcacin tenemos que:

Aunque este parmetro se cumple hay que revisar otros, el nmero de froud y la relacin eslora/ manga son cantidades que dentro de cierto intervalo tambin definen si es recomendable el uso de bulbo, este intervalo es:, En nuestra embarcacin estos valores son:

Como vemos, luego de la revisin del cumplimiento o no de que los valores de nuestra embarcacin estn dentro de estos intervalos, queda totalmente justificado la SI aplicacin del bulbo de proa.El tipo de bulbo usado es con el fin de usarlo en condicin de lastre. Sus parmetros son: Altura del punto de mxima protuberancia, Hx= 1.1 m Abscisa del punto de mxima protuberancia, Xx=1.919 m Altura mxima del bulbo, Zx20= 2.3 m rea lateral del bulbo, Sl=8.25 m2 Manga del bulbo, Yx20= 1.059 m rea de transversal, S20/2= 1.84 m2.Estos valores tienen que cumplir ciertos rangos.La altura del punto de protuberancia mxima:Hx/T es de 3.66 para un calado de lastre estimado de 3m.La abscisa del punto de mxima protuberancia X=Xx/Lpp=0.02624, este valor deber estar alrededor de:

Podemos observar que los valores son similares.El rea transversal, Sa20=S20/S10.Para nuestro bulbo este parmetro debera ser:Dado que nuestro coeficiente block es de 0.68 y teniendo una relacin Lpp/B=5.464, se ingresa a la tabla1.3.2. De Albario, realizando una pequea interpolacin para nuestros valores se tiene que Sa20= 7.67, puesto que este valor corresponde a una relacin Hx/T= 0.45, se realiza una correccin a este valor segn lo indicado por el libro de referencia, teniendo como resultado Sa20= 7.77

4. PERFIL DE POPA.4.1 JUSTIFICACION DE LA TOBERA.

Para el anlisis de la tobera tenemos que guiarnos por el nmero de Taylor. Para ello tomamos nuestro buque prototipo como referencia el cual tiene las siguientes dimensiones similares obtenidas de la tabla 1 de este cuadernillo:Tabla 6 Datos de EntradaL x B x D: 78 m x 13.18 m x 6.32 m

Potencia: 3630 Hp

Potencia continua 3611

Eficiencia al eje0.95

Rpm Motor:750 rpm

Rpm Hlice:247 rpm

El coeficiente del nmero de Taylor es:

Donde , es el coeficiente estela tomado de la tabla de Bertram, [1], Ya que el Cb para nuestro modelo es aproximadamente 0.68 y se tiene una lnea de eje, de la tabla 7 se tiene que w es 0.28.Tabla 7 Coeficiente de Estela

Entonces para

El requerimiento para el uso de tobera es que el coeficiente de Taylor debe ser mayor que 30, por lo tanto nuestro buque necesita tobera, pero Caterpillar nos recomienda usar esta formulacin cuando el buque opere hasta 10 Knots. Y este no es nuestro caso ya que nuestra velocidad esperada es 12.2 knots por ende NO se instalar tobera.Tambin se puede observar en la grfica 4 que con los mismos valores de la hlice, motor, reduccin, dems parmetros ingresados en el cuadernillo 5. Se hice un anlisis rpido del beneficio que provocara la instalacin del mismo pero al contrario se obtuvo una disminucin de velocidad y de eficiencia propulsiva, adems se puede observar que la velocidad obtenida con este anlisis no es la esperada. Por ende se verifica que nuestro proyecto no necesita tobera.Grfica 4 Curvas de Motor/ Hlice.Grfica 5 Resultados obtenidos al instalar tobera.

. 5. ANLISIS DE NGULOS DE ENTRADA Y SALIDA DEL BUQUE PROTOTIPO

Se verifico que sea un buque de desplazamiento, realizando un corte a de la manga de flotacin se observa que el ngulo formado entre la horizontal y la tangente a la curva sea mayor de 7 grados, esto segn la referencia [4] nos indica que se trata de una embarcacin de desplazamiento

ngulo de la embarcacin es5.1 ANGULO DE ENTRADASe verifico que este Angulo sea menor de 15 grados para evitar los vrtices, corte realizado en la posicin del calado de diseo.

ngulo de la embarcacin es 5.2 ANGULO DE SALIDAEste ngulo tiene que estar en entre los 25 y 35 grados, con esto de igual manera se trata de evitar los vrtices. Corte realizado en la manzana de la hlice (por ahora aproximamos su ubicacin).

6. REFERENCIAS

[1] Ventura Manuel, Estimation Methods for Basic Ship Design, MSc in Marine Engineering and Naval Architecture[2]. El Proyecto Bsico del Buque Mercante, de D. Ricardo Albario, D. Juan Jos Aziproz, y D. Manuel Meizoso.[3] Hydrocomp Propexpert 2005.[4] marine install guide and aplicationANEXO I.CURVA DE REAS ADIMENSIONALIZADA DEL BUQUE PROTOTIPO.

ANEXO II.PLANO DE FORMAS DEL PROTOTIPO.

Anexo III.

Parmetros Hidrostticos obtenidos en maxsurf a un desplazamiento de 3600 ton.

Draft Amidships m 5.126Displacement t 3600Heel deg 0.0Draft at FP m 5.126Draft at AP m 5.126Draft at LCF m 5.126Trim (+ve by stern) m 0.000WL Length m 76.321Beam max extents on WL m 13.189Wetted Area m^2 1369.765Waterpl. Area m^2 818.684Prismatic coeff. (Cp) 0.693Block coeff. (Cb) 0.681Max Sect. area coeff. (Cm) 0.982Waterpl. area coeff. (Cwp) 0.813LCB from zero pt. (+ve fwd) m-0.670LCF from zero pt. (+ve fwd) m-3.622KB m 2.755KG m 0.000BMt m 2.745BML m 84.645GMt m 5.500GML m 87.400KMt m 5.500KML m 87.400Immersion (TPc) tonne/cm 8.392MTc tonne.m 43.019RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1) tonne.m 345.580Max deck inclination deg 0.0000 Trim angle (+ve by stern) deg 0.0000

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