Casco para barco de vela.

Un barco de vela lastrado comprendiendo un único casco, el casco comprendiendo una proay un espejo de popa,

el casco teniendo una obra viva que permite desplazar agua al navegar por ellasustancialmente por fluidez, reduciendo así la generación de olas basándose en condiciones 5 de aguaen calma, en el que la obra viva del casco se caracteriza por una curva de áreas (ΣA), querepresenta áreas de semi-secciones transversales del casco por debajo de la línea de flotación,dichas áreas estando tomadas sobre una longitud predeterminada, la longitud predeterminadarepresentando al menos dos tercios de la distancia horizontal entre las perpendiculares más a proa10 (FP) y la más a popa (AP) de la línea de flotación, en secciones transversales consecutivasdiferentes, la distancia entre las dos secciones transversales consecutivas siendo igual a d, en la queΔA corresponde a la diferencia entre dos valores sobre la curva de áreas, y en la que el valorabsoluto del gradiente DA/d corresponde sustancialmente con:

CAMPO DE LA INVENCIÓN [0001] Esta invención hace referencia a barcos de vela lastrados. Más específicamente, la invención hace referencia a barcos de vela con un casco cuya forma de obra viva (la parte del casco inmersa

ANTECEDENTES [0003] La resistencia del casco del barco ya había sido estudiada y desglosada para entender mejor la mecánica de fluidez. Taniguchi (en: Taniguchi Tamura, "On a new method of correction for wind resistance relative to the analysis of speed trial results", en los procedimientos de la Conferencia Internacional de Tanques de Remolque ITTC número 11, en 1966) propone varias maneras de desglosar la resistencia de un casco. La reconocida hipótesis de Froude (William Froude: "The Papers of William Froude 1810-1879") es una aproximación que puede complementarse con otros conceptos que a veces son difíciles de tener en cuenta desde un enfoque experimental. La resistencia al movimiento de la nave o del barco, sin importar su velocidad, dimensión y tipo, depende principalmente de dos fenómenos: a) la fricción del agua contra la superficie del fondo (llamada resistencia de arrastre, o también resistencia de fricción o resistencia viscosa) ; b) la generación de olas en la superficie debido al paso de la nave sobre el agua (resistencia por formación de olas) . [0004] Una nave que moviéndose a través de la superficie del agua genera un sistema de ola transversal con una velocidad (Ck) igual a la velocidad del buque (Vk) . Estas olas autogeneradas representan una dispersión irrecuperable de energía propulsora que es consecuencia de la resistencia del casco durante la "generación de olas". En cuanto a la resistencia total del casco del buque, además de los dos factores principales arriba mencionados, otros factores menores también se han tenido en cuenta, siendo estos: resistencia del aire, resistencia de forma, resistencia producida por los apéndices, resistencia desde el fondo de un casco sucio, y la resistencia en mar agitado. La resistencia de formación de olas y la resistencia de forma también son comúnmente conocidas como resistencia residual.

Las olas son una señal visible de energía desperdiciada como resultado de los movimientos del agua cerca de la superficie del mar. La velocidad de las olas en movimiento creadas en aguas profundas depende de la longitud de onda. Cuanto mayor es la longitud de onda, mayor la velocidad de la ola. Resulta interesante que la proporción Velocidad/Longitud (SLR) de cada ola es constante e igual a 1, 34 independientemente de su longitud (Lw) . Al mismo tiempo, cuando la velocidad del buque aumenta, la longitud del sistema de ola transversal ha generado aumentos y hay que destacar que [0006] Cuando la longitud de onda Lw se vuelve igual a la longitud de línea de flotación LWL

el buque entra en una situación crítica porque el casco se encuentra literalmente desplazándose en el vacío de su sistema auto-generador de ola. Esto ocurre a la que se denomina "velocidad crítica". La velocidad crítica no es nada significativa para las embarcaciones grandes, ya que se desplazan a una velocidad que es una fracción de su propia longitud de onda (véase la Fig. 1a) (LWL >> Lw) . La velocidad crítica es más significativa para pequeñas naves como los barcos de vela, yates, remolcadores u otros pequeños barcos militares o pesqueros, porque alcanzan esta limitación física rápidamente y evita que un casco desplazando agua se mueva a mayor velocidad que las olas que genera (como se muestra en la Fig. 1b) . Se entiende que la velocidad crítica de cualquier casco puede predecirse mediante la fórmula de velocidad de ola aquí resumida:

donde Ck es la celeridad en m/s y Lw es la longitud de onda en metros. Esto puede 15 representarse de manera alternativa como:

donde Vk se expresa en nudos y LWL en pies. [0007] Los barcos que planean pueden moverse con una SLR> 1.34, cuando la longitud de onda Lw es mayor que la longitud de línea de flotación del buque LWL y donde pueden beneficiarse de los efectos de deslizamiento puro (como se muestra en la Fig. 1c) . Se proporciona un resumen en la Tabla 1:

Tabla 1: Comparación de las características de generación de ola para varias longitudes de onda con los índices de longitud de línea de flotación.

Lw / LWL = SLR2 / 1, 8 or SLR = v 1, 8 Lw l LWL

Lw / LWL SLR

0, 5 fig 1a 0, 95 Velocidad de crucero de los cascos de desplazamiento

1 fig 1b 1, 34 Velocidad crítica

2 1, 90

3 2, 32

5 fig 1c 3, 00 Efectos de deslizamiento puro

Desde la velocidad cero hasta aproximadamente SLR = 1, la resistencia de arrastre es prácticamente la única fuerza que actúa contra el movimiento del buque. La resistencia de formación de olas comienza a actuar débilmente desde SLR = 1 (es decir, Lw / LWL = 0.6) y crece significativamente cuando la velocidad se acerca y sobrepasa la velocidad crítica. Ambas resistencias actúan contra el impulso de la fuerza motriz y la naturaleza exponencial de la resistencia de formación de olas se vuelve la parte más importante del impedimento para desplazarse hacia delante, actuando literalmente como un freno. [0009] Las formas que puede tomar el fondo del casco son esencialmente dos: redonda o perfilada. El fondo redondo tiene forma de sentina redonda y se utiliza tradicionalmente para cascos de desplazamiento y de semidesplazamiento. El fondo perfilado se utiliza en los barcos que planean para sus efectos de deslizamiento a altas velocidades (3.0 < SLR) . Al no existir límites entre estas formas extremas, algunas naves tienen cascos que, adaptados a su peso, longitud y velocidad, caen a medio camino entre un fondo de desplazamiento y uno de deslizamiento. Este compromiso se define como fondo de semiplaneo o de semidesplazamiento y también puede denominarse "en v profunda". Los cascos de naves de semiplaneo se potencian en exceso para permitirles superar el problema de su ola de roda (la nariz del barco debe ascender por la parte posterior de la ola de roda) . Comúnmente, una vez que estos cascos alcanzan la fase de planeo, puede reducirse su potencia. Cabe destacar que todos los tipos de fondo están generando constantemente una gran cantidad de olas a velocidades bajas y medias, lo que perjudica un funcionamiento bueno y económico.

Típicamente las altas velocidades son inalcanzables para los cascos de desplazamiento como los de un barco de vela lastrados. Para los barcos de vela que funcionan aproximadamente con una SLR = 1, 34, doblando la potencia sólo se podría aumentar la velocidad un 15%. Algunos barcos de vela de carreras pueden llegar a veces a superar ese límite de velocidad bajo condiciones atmosféricas apropiadas, gracias a una fuerte aclaración y también a una fascinante manipulación. Según se explica abajo, las formas de popa también pueden modificar el nivel de velocidad crítica. Sin embargo, cuando un barco de vela funciona a su velocidad crítica, podemos observar que todo el barco se empuja hacia abajo en el vacío de su propia ola, estando la línea de flotación extrañamente inmersa, resultando en un confinamiento real del propio buque en una gran barrera de agua.

Antes de continuar, resumiremos el efecto Coanda. Describe la tendencia de una corriente de fluido a permanecer unida a una superficie convexa, en lugar de seguir su dirección original en línea recta. Con tal de entender mejor lo que ocurre cuando está en movimiento un casco con una forma como el de un barco de vela, llevaremos a cabo una pequeña demostración. Si alguien sujeta la parte posterior de una cuchara cerca de (pero sin tocar) una corriente de agua que corre libremente fuera de un grifo (llave de agua) , la corriente de agua se desviará de la vertical con tal de correr por encima de la parte posterior de la cuchara. Suspendiendo la cuchara libremente, sentimos como se introduce fuertemente en la corriente de agua, como si el agua fuera un imán. Muchas personas se sorprenden de cómo se introduce la cuchara instantáneamente en la corriente en vez de repelerla. [0012] Ahora, imaginando toda la escena en una posición horizontal, la cuchara representa el casco intentando moverse con rapidez sobre la superficie del mar, entendemos mejor lo que pueden provocar unas líneas curvas sobre el fondo del casco. A partir de la primera ley de Newton, se conoce que para que el fluido ruede sobre la superficie del casco (o de la cuchara) esta debe tener una fuerza capaz de actuar sobre él. A partir de la tercera ley de Newton, se conoce que el fluido debe ejercer una fuerza igual y opuesta sobre el objeto... [Seguir leyendo]

1. Un barco de vela lastrado comprendiendo un único casco, el casco comprendiendo una proa y un espejo de popa, el casco teniendo una obra viva que permite desplazar agua al navegar por ella sustancialmente por fluidez, reduciendo así la generación de olas basándose en condiciones de agua en calma, en el que la obra viva del casco se caracteriza por una curva de áreas (ΣA) , que representa áreas de semi-secciones transversales del casco por debajo de la línea de flotación, dichas áreas estando tomadas sobre una longitud predeterminada, la longitud predeterminada representando al menos dos tercios de la distancia horizontal entre las perpendiculares más a proa (FP) y la más a popa (AP) de la línea de flotación, en secciones transversales consecutivas diferentes, la distancia entre las dos secciones transversales consecutivas siendo igual a d, en la que ∆A corresponde a la diferencia entre dos valores sobre la curva de áreas, y en la que el valor absoluto del gradiente DA/d corresponde sustancialmente con:

2. Un barco de vela lastrado de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el valor absoluto del gradiente ∆A/d de la curva de áreas corresponde sustancialmente con:

3. Un barco de vela lastrado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la longitud predeterminada es sustancialmente la distancia horizontal entre las perpendiculares tomadas en los puntos más a proa (FP) y más a popa (AP) sobre la línea de flotación.

4. Un barco de vela lastrado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el volumen de los apéndices como la quilla o el lastre no se tienen en cuenta en el cálculo de la curva de áreas (ΣA) .

5. Un barco de vela lastrado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la curva de áreas (ΣA) es aquella del casco convexo tridimensional circunscribiendo el casco.

6. Un barco de vela lastrado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 4, en el que la curva de áreas (ΣA) es aquella obtenida gracias a la hipótesis según la cual las formas de las secciones de popa están llenas.

7. Un barco de vela lastrado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 5 a la 6,

en el que el casco comprende líneas que actúan como faldas en sus formas reales.

8. Un barco de vela lastrado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en las que la sección transversal inmersa más grande (Ax) está prácticamente en el espejo de popa.

9. Un barco de vela lastrado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 7, en el que la sección transversal inmersa más grande (Ax) está en el espejo de popa.