Upload
candido
View
196
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Modelisme naval
Citation preview
MODELISME NAVAL
Alumne: Rafael Pacheco Blàzquez Curs 2009-2010
Tutor: Cándido García Grup: 2C
1
TREBALL DE RECERCA – MODELISME NAVAL
Índex del contingutINTRODUCCIÓ:.................................................................................................................................3DESENVOLUPAMENT......................................................................................................................4
Què és un vaixell segons la nàutica?...............................................................................................4Classes de vaixells:..........................................................................................................................4Tipus de vaixells:.............................................................................................................................5Parts principals d'un vaixell:..........................................................................................................10Instruments:...................................................................................................................................12VAIXELL ELEGIT (HESPÉRIDES; A-33):.................................................................................13
CONSTRUCCIÓ DEL VAIXELL:....................................................................................................141.PLÀNOLS..................................................................................................................................142. CONSTRUCCIÓ.......................................................................................................................22
2.1. Transport del croquis a la fusta:.........................................................................................222.2. Simetria:.............................................................................................................................222.3. Tall de les diferents plantes:...............................................................................................232.4. Buidatge de les planes:.......................................................................................................232.5. Addició de plantes i modelatge del casc:...........................................................................242.6. Instal·lació del motor:........................................................................................................242.7. Acabats i recobriment.........................................................................................................24
INSTAL·LACIONS I MOTORS........................................................................................................25CÀLCULS I FONAMENTS..............................................................................................................27
Principi d'Arquímedes:..................................................................................................................27Equació general de pressió:...........................................................................................................28Principi de Pascal:..........................................................................................................................28Hipòtesi de Froud:.........................................................................................................................28Estabilitat:......................................................................................................................................31Hidroestàtica:.................................................................................................................................31Centre de gravetat:.........................................................................................................................32Inèrcia longitudinal:.......................................................................................................................32Calcul de les semi-mànegues:........................................................................................................32Funcionament del motor waterjet:.................................................................................................33Teorema de transport de Reynolds:...............................................................................................35
RESULTATS:.....................................................................................................................................36CONCLUSIÓ.....................................................................................................................................37BIBLIOGRAFIA................................................................................................................................38AGRAÏMENT....................................................................................................................................38
2
INTRODUCCIÓ:
Durant el temps que els humans vivim a la Terra, sempre hem volgut intentar dominar les forces
naturals i poder-les manipular com nosaltres més volem. Primer el foc, l'aigua, l'electricitat, l'aire,
etc. Però personalment penso que un dels més importants va ser el domini de l'aigua i així va
començar la cursa per a investigar més enllà de l’aigua i desplaçar-se més eficientment.
Com que una persona evidentment no pot nedar centenars de quilòmetres, vam haver de buscar
alguna manera de poder flotar dins l'aigua. Per això 10.000 anys enrere els austrolophitecus van fer
ús de petites i primitives embarcacions amb troncs per tal de realitzar diferents tasques quotidianes
com la pesca o la recol·lecció de marisc i muscles. Una vegada superada la fase de surar, varen
necessitar d'un medi de propulsió i agafant branques o troncs plans, vam inventar els primers rems.
Però amb el temps aquestes balses varen anar evolucionant en altres embarcacions de més mida i de
materials més ben treballats. Primer embarcacions de fusta i després les embarcacions de metall.
També amb el temps el rem fou suplantat per un timó i una vela, ja que encara que el rem és prou
eficient provoca cansament. Amb els coneixements necessaris de la mar i del vent, qualsevol capità
podia navegar per qualsevol indret, sempre tenint en compte que el vaixell fos fet per navegar en
segons quins llocs. Finalment, desprès de fer ús de la vela, l'home va anar integrant altres sistemes i
millores a les naus, usant d'altres components per a navegar i fent més aerodinàmica i estilitzada la
forma del vaixell. Així van passar de les embarcacions a vela, a les de vapor i posteriorment a les de
motor.
En definitiva, hi ha molts components i a la vegada molts tipus de vaixells, cadascú depèn de la
seva aplicació i de les aigües on navegui. Però veritablement un vaixell és un vehicle per transportar
quelcom que vulgui l'ésser humà pel medi aquàtic.
3
DESENVOLUPAMENT
Què és un vaixell segons la nàutica?
Un vaixell és una màquina complexa que combinant materials, tècniques constructives i el disseny
de les formes adients, suri, pugui suportar a sobre un pes mínim sense enfonsar-se, ni bolcar, que
tingui capacitat de govern i propulsió, i s'adapti al medi on hagi de ser emprat, ja sigui un riu, aigües
interiors o mar oberta.
Classes de vaixells:
• Vaixells de passatgers. Poden ser d'esbarjo, vaixells particulars que són propietat d'una
persona qualsevol i aquesta persona pot fer-ne l'ús que en vulgui. Transbordadors o ferris
vaixells que s'usen per a transportar viatgers i vehicles, són de línia regular i el seu viatge és
de menys de 24 hores. Creuers, vaixells per a fer viatges on s'aturen en diferents llocs per a
poder visitar les ciutats, són de més de 24 hores i normalment d'una setmana.
• Vaixells de mercaderies. Hi podem trobar els granelers i ro-ros, que transporten productes
a granel i productes rodats (productes sòlids sense envasar, com els cereals, la fusta, etc., o
bé productes per a reciclar). Portacontenidors, que són els encarregats de transportar els
contenidors on es guarden les mercaderies de port en port. Petroliers, que transporten
petroli, derivats del petroli i gas natural en estat líquid.
• Vaixells de pesca. Són també vaixells particulars que s'usen per a pescar peix i marisc. N'hi
ha de dos tipus: els bous, que són els vaixells que pesquen de dia i fan servir una tècnica
d'encerclament amb xarxa per a pescar els peixos. I els teranyines, que pesquen de nit i fan
servir un gran focus de llum molt potent per atraure els peixos a la superfície de l'aigua i
poder-los pescar.
• Vaixells de guerra. Són vaixells pertanyents a la força naval o marina militar d'un país que
són utilitzats per a la defensa o l'atac des del mar. Normalment van equipats amb diferents
classes d'armaments, des de canons i càrregues de profunditat a míssils i aeronaus. N´hi ha
diferents tipus, segons l'ús específic al que son destinats: fragates, cuirassats, portaavions,
destructors, creuers, submarins...
4
Tipus de vaixells:
• Transatlàntic
És un de vaixell de vapor que inicialment era destinat a recórrer grans
distàncies (el nom el rep perquè servia per creuar l’Atlàntic). Destaca
per les grans dimensions i la gran capacitat que té, que el fa un
excel·lent transportador, ja que pot emmagatzemar més càrregues i mercaderies. També pot portar
un gran nombre de persones segons la capacitat d'elles es poden classificar en: transatlàntics petits,
400 places, transatlàntics mitjans, 1500 places i transatlàntics grans, 2500 places. Es van començar
a construir al segle XIX i un dels més coneguts fou el Titànic.
• Transbordador
Un transbordador o ferri (de l'anglès ferry) és un tipus de vaixell
que s'usa per a transportar viatgers d'un indret a un altre. Són de
línia regular, poden transportar vehicles i el seu viatge és de menys
de 24 hores. Solen ser més útils que un pont o un túnel, perquè el
seu cost és menor.
De ferris hi ha gran quantitat, però els més importants són: els “Fast
ferries”, destaquen per arribar a agafar velocitats de creuers i se solen
emprar en distàncies grans. “Ferri amb cable” són ferris que no
consumeixen i contaminen tant, perquè el seu mecanisme de propulsió
depèn d'una corda, però tenen el desavantatge de ser lents i solament serveixen per recórrer
distàncies curtes. El “Ro-ro” que és un ferri únicament per a càrregues rodades, solament poden
pujar persones autoritzades o dins dels vehicles rodats. “Catamarà” ferri ràpid, i de dos bucs, el
catamarà originàriament va ser un vaixell pesquer, però la seva utilització va culminar com a ferri,
avui en dia s’hi està introduint al món del vaixell d'esbarjo.
• Portacontenidors
Vaixells encarregats de transportar els contenidors on es guarden les
mercaderies de port en port. Són molt grans i llargs, és caracteritzen
per tenir la línia de flotació molt avall (cosa que indica la gran
quantitat de contenidors carregats que pot portar).
5
• Petrolier
Vaixell que serveix per al transport de cru o productes derivats
del petroli. Actualment gairebé tots els petroliers que es
construeixen són del tipus de doble casc (vaixells que posseixen
una barrera de separació doble al llarg de tota l'eslora de càrrega
entre els tancs de càrrega) perquè són menys sensibles a sofrir danys i provocar abocaments en
accidents de col·lisió amb altres bucs. Aquests vaixells són els que més regulats estan, perquè són
els que més han perjudicat el mediambient, alguns exemples són: el Prestige, l'Erika o l'Amoco
Cádiz.
• Vaixell frigorífic
Vaixell de transport de mercaderies refrigerades, normalment solen
ser aliments i més concretament de la pesca. És un vaixell de mida
gran i generalment compta amb 4 plantes dins la bodega. Aquest
vaixell compta amb tota mena de tecnologia punta dins les seves
bodegues. Tenen un gran equip de càmeres refrigeradores, i aïllades
tèrmicament. Però ara les companyies han decidit apostar per un nou tipus de contenidors
anomenats “refeers”, contenidors adaptats per aquest tipus de mercaderies, perquè mantenen els
productes tal o com estaven en la seva introducció dins el contenidor.
• Clíper
És un vaixell de vela, que destaca per la seva gran eslora, poc calat i
mànega. Aquesta forma estilitzada l'hi proporciona una gran velocitat,
ja que deixava passar l'aigua, així tenia molt poca resistència amb el
fregament de l'aigua. Aquest vaixell era el gran enemic del vaixell
propulsat mecànicament, competia amb els vaixells de carbó en la
comercialització del té entre Gran Bretanya i L'Oceà Índic. Però amb l'obertura del canal de Suez,
va perdre el comerç i va caure en desús, no obstant encara es conserva un clíper anomenat “Cutty
Shark”
6
• Portaavions
És una nau militar d'uns 500 metres dissenyada per desplegar i
recollir avions per actuar com a base aèria naval. Els portaavions
permeten a les forces navals tenir una protecció aèria i així vigilar a
gran distància sense necessitar bases aèries terrestres, és a dir, poder
tenir una base aèria mòbil. Les armades modernes usen aquest tipus de nau, com a nau insígnia, un
paper que abans prenia el cuirassat El canvi parteix de la creixent importància de la superioritat
aèria com a part clau de la guerra moderna, que va iniciar-se a la Segona Guerra Mundial. Els
portaavions sense escorta es consideren vulnerables a l'atac per altres vaixells, avions, submarins o
míssils, i per això es despleguen en un grup de batalla, així que mai trobarem un portaavions sol,
sinó en una flota. A diferència d'altres naus del segle XX, l'única limitació en el seu disseny ha estat
el pressupostari.
• Creuer
És un vaixell construït per a viatges de luxe, durant un temps
aproximat de 7 dies. El vaixell és gran, i depèn del nombre de
passatgers, aquests vaixells estan fabricats segons la ruta que hagi
de fer.
• Creuer lleuger
Era un tipus de vaixell de guerra cuirassat que es caracteritzava per
una disposició i mecanismes de protecció similar a la dels creuers
cuirassats, però era de menor dimensió i menor gruix. Així, els
creuers lleugers disposaven de protecció als ponts i a la cintura, a
diferència dels creuers protegits, que només disposaven de protecció als ponts. La seva petita mida
en comparació als creuers cuirassats, els donava una gran velocitat i facilitat a l'hora de maniobrar.
Això els convertia en una força d'atac ràpida i àgil. La flota naval que té més tipus de vaixells
d'aquests és la flota britànica, perquè les seves aigües son bastant perilloses, degut a les seves
tempestes.
7
• Creuer cuirassat
Era un tipus de creuer de grans dimensions que, a diferència
dels creuers normals o els creuers protegits, disposaven
d'una cintura cuirassada que protegia els costats i d'un pont
cuirassat que protegia les sales de màquines. Les carboneres
estaven disposades per tal de proporcionar protecció addicional al costat de la cintura cuirassada.
Més tard amb el desenvolupament d'obusos explosius, cap a mitjans dels segle XIX, es propicia l'ús
més gran d'aquests tipus de vaixells a la marina militar dels diferents països desenvolupats d'aquella
època. Però aquests vaixells van començar a quedar inutilitzats davant els cuirassats de
monocalibre, que eren impulsats per turbines de vapor. I per últim, la globalització del fueloil va
precedir a la desaparició de les carboneres, fet que va fer que aquests creuers cuirassats fossin
substituïts per creuers lleugers i creuers de batalla (creuers de potència d'atac i protecció intermèdia
dels lleugers i els cuirassats).
• Destructor
És una nau de guerra, que va ser creada com a contraatac de les
conegudes llances-torpede, unes llances, que eren molt ràpides i que
contenien 4 canons. Aquestes llances arribaven al lloc d’impacte,
llençaven els torpedes i s'anaven aprofitant de la seva gran maniobrabilitat
i velocitat. La qual cosa no permetia als vaixells poder perseguir-los, ni
enfonsar-los, degut al seu armament pesat i lent. Per això es va construir
un vaixell que fos ràpid i d'armament lleuger ( aquest constava de 5 canons i d'altres armes lleugeres
com a metralletes plantades), i així es van fabricar a Gran Bretanya, Espanya, França i Itàlia els
primers destructors anomenats contra-torpedes. Desprès, es va agafar el nom de destructor pel fet de
l'anglès “torpedo boat destroyer”, que va derivar a “destroyer “ i la seva traducció, el destructor.
Aquesta embarcació de petita mida en comparació al cuirassat, va canviar el seu ús a començament
de la Segona Guerra Mundial, perquè com les llances-torpede a l’Atlàntic no podien navegar, i
molts cuirassats eren enfonsats per submarins alemanys, van decidir utilitzar els destructors com a
peça fonamental en una flota de cuirassats, amb la aplicació de contraatac i protecció envers als
submarins alemanys. El destructor destaca veritablement, perquè té un ús global i s'adapta a moltes
de les missions que es volen dur a terme a la marina militar i per això ha estat una de les peces més
importants dins del món aquàtic militar.
8
• Cuirassat
Vaixell de guerra enorme, fortament blindat amb una bateria
principal que consta del calibre més gran d'armes. Els
cuirassats eren més grans, més ben armats, i més ben
blindats que creuers i destructors. Aquests representaven la hegemonia naval d'un país i varen tenir
gran importància a la Primera Guerra Mundial, més exactament a la Batalla de Jutlàndia. Més tard
es va firmar una sentència que limitava a cada país el nombre de cuirassats que podien tenir, però no
obstant això a la II Guerra Mundial es van tornar a fer ús d'aquests, tant els antics com els de nova
construcció. Cada cop els enginyers van intentar col·locar el màxim de artilleria pesada, cosa que va
fer que fos un vaixell molt pesat i va desencadenar la gran vulnerabilitat d'aquesta embarcació: la
feblesa davant les embarcacions petites i els míssils guiats.
• Fragata
Nau típicament de guerra, tot i que de vegades s'ha utilitzat com a mercant.
El terme s'ha emprat per vaixells de guerra de moltes mides i funcions a
través dels temps. Per això, pot tenir una gran diversitat de definicions
segons l'època. La fragata va aparèixer a finals del segle XV, i eren
embarcacions a rems, veles i armament lleuger. Després a la Guerra dels
80 anys, els holandesos van batejar amb aquest nom a un tipus de vaixell
lleuger i sense rems. Al segle XVIII el nom es va especificar més com a embarcacions de mida
superior a la corbeta, que comptava d’una coberta de canons, amb tres màstils i amb gran velocitat i
maniobrable, que varen ser usats per a patrullar i escortar. Ja una vegada descobert el nou continent
americà, es varen usar com a medi de comerç per la seva rapidesa i per la seva adaptabilitat amb les
aigües de l’Atlàntic, com que el que volien era tenir un medi de transport encara més eficient, no va
ser fins al segle XIX que és va aplicar un motor de vapor i així va augmentar la seva velocitat. Uns
anys desprès també es va construir una fragata però aquesta era blindada exteriorment,
posteriorment es va aconseguir de blindar-la totalment de metall i així fent-la menys vulnerable.
Fins aquest moment la fragata era la nau més poderosa. Ara la fragata actual només comparteix el
nom amb l'antiga, la fragata actual es defineix com vaixell d'escorta antisubmarí més gran que la
corbeta, però més petit que el destructor (determinada segons l'armada britànica).
9
• Corbeta
Vaixell de mides una mica més petites que les d'una fragata, i
antigament amb dos màstils, és una embarcació rapida, propera a la
fragata pel seu armament lleuger i també a les llances patrulleres
pel seu equipament electrònic. Aquesta és juntament amb els
creuers lleugers una de les naus més comunes a l'armada britànica, ja que a la I Guerra Mundial no
comptava amb un pressupost tant gran com els E.E.U.U. amb els seus destructors, i va optar per un
vehicle militar més modest que defensava contra els submarins alemanys. Aquest vaixell ajudava a
destruir submarins alemanys i a escortar els vaixells mercants fins els ports. Avui en dia, aquestes
embarcacions són destinades a escortar i patrullar el litoral, i ocasionalment fer una petita sortida a
ultramar. Una dada curiosa és que Espanya no compta amb cap, ja que les 6 que tenia van ser
reconvertides en patrullers.
• Tarida
Vaixell comercial (medieval, segle XIV) petit de la família de les galeres. Era
de rems, llarg, amb dos pals i amb aparell llatí. Només tenia una coberta.
Aquest vaixell comercial, en èpoques de guerra s'armava i s'usava per a
transport de cavalls i d'altre tipus d'armament pesat
• Uixer
Vaixell (medieval, segle XIV) gros, de la família de les galeres, amb menys
rems, però amb un castell a proa i un altre a popa, només tenia una coberta i
dos pals. Solia ésser emprat amb finalitats comercials.
Parts principals d'un vaixell:
• Proa
Part davantera d'un vaixell. Normalment, té forma punxeguda perquè talla millor l'aigua i així no té
tant de fregament.
• Popa
Part posterior del vaixell, on es troba el timó i les eines de navegació. Aquí és on es situen els
oficials.
10
• Roda
Continuació de la quilla en forma vertical, inclinada rectament o corbada situada a la part davantera.
• Codast
Part vertical o de poca inclinació situada a la popa i que s'uneix amb la quilla per darrere, permet la
sortida d'aigua, per això no pot ser molt gran perquè llavors el vaixell acumularia una gran quantitat
d'aigua i no el permetria avançar.
• Babor
És cantó que pertany a la mànega esquerra amb direcció a proa
• Estribord
És el cantó oposat a la mànega esquerra, és el dret, amb direcció a proa.
• Coberta
És el sòl horitzontal del vaixell, hi ha 3 tipus de cobertes: coberta de màquines (la de la sala de
màquines), coberta principal (la més forta del vaixell, i sovint la més alta) i coberta superior (la més
alta, no sempre ha de coincidir amb la principal).
• Entrepont
O entrecoberta és l'espai entre cobertes.
• Quaderna
Estructures corbes, que serveixen per donar volum, força i estilisme al casc d'un vaixell, les quals
van adjuntades a la carena de forma transversal. Hi ha diferents tipus: mestres, les principals, les
revirades, les fortes i les planes.
• Carena
És la part que queda submergida per sota de la línia de flotabilitat.
• Àncora
És un instrument nàutic que serveix per mantenir el vaixell en repòs sense que sigui endut pels
corrents marítims. Les àncores hi ha de diferent pes, tot depenent de la mida del vaixell. També
podem trobar més d'una àncora en un vaixell de mides importants, com per exemple en el cas d’un
petrolier, les àncores pesen aproximadament 15 tones i s'hi col·loquen dos a proa i una, a popa.
11
• Boia
Una boia és la fusió d'un cos que sura a la superfície unit per una corda amb una àncora. Serveixen
per delimitar el canvi de zones dins del mar, sigui per a uns banyistes, com per indicar que els
vaixells no poden navegar, perquè la costa està aprop i poc profunda.
• Timó
Dispositiu utilitzat per maniobrar vehicles que es mouen per fluids, normalment l'aigua o l'aire.
Instruments:
Astrolabi: antigament determinava l'alçada dels astres sobre l'horitzó, posteriorment va ser
reemplaçat per el sextant i el octant.
Anell: instrument de mesura que permetia determinar l'alçada del sol sobre l'horitzó.
Ballesteta: sistema de càlculs que permeten calcular la latitud.
Brúixola magnètica: permet determinar el rumb magnèticament.
Cartes nàutiques: Sistema de referència per a navegar pels oceans.
“Catalejo”: Lents òptiques que permeten divisar objectes petits augmentant-los.
Cronòmetre marí: Permet calcular la longitud i latitud en què es troben.
Nocturlabi: instrument que determinava l'hora a traves dels estels.
Octant: determinació de l'alçada dels astres.
Quadrant: sistema de càlculs que permeten calcular la latitud.
Radars: Equip electrònic de gran precisió, que permet trobar objectius dins d'un radi per mitjà
d’ones.
Rosa dels vents: Sistema de referència per poder guiar-se segons els vents que bufaven.
Sextant: determinació de l'alçada dels astres.
Sonars: Equip electrònic de gran precisió, que permet distingir i saber que hi ha sota l'aigua per
mitjà d’ones.
12
VAIXELL ELEGIT (HESPÉRIDES; A-33):
L'Hespérides és un vaixell dedicat a la investigació oceanogràfica, que té com a seu la base naval de
Cartagena. És utilitzat per la Unitat de Tecnologia Marina, que depèn del Consell Superior
d'Investigacions Científiques (CSIC), el qual va rebre la subvenció per a la fabricació de
l'embarcació de part de la Comissió Interministerial de Ciència I Tecnologia (CICIT). Aquest
vaixell és propietat de la CICIT, però tot i així forma part del llistat oficial de bucs de la Armada
Espanyola.
Aquest vaixell va ser construït per a suplir les deficiències del “Las Palmas; A-52” un altre
remolcador d'altura que s'encarrega de recolzar la base antàrtica “Joan Carles I” i el refugi “Gabriel
de Castilla” de l’exèrcit de terra. A més l'A-52 té funcions de buc oceanogràfic respectivament.
El B.I.O Hespérides originalment posseeix un casc fabricat amb acer d'alta resistència d'acord amb
el Registre Lloyd 100 A1 Ice Class 1C i un sistema de propulsió dièsel-elèctric, amb capacitat de
navegació de gran altura, per a propòsits de trencaglaç.
Durant el transcurs del 2003-2004, l'Hespérides va ser renovat degut a la seva edat. Va ser reforçat
el casc per a la funció de trencaglaç i es va fer una millora en l'habitatge. Es van afegir 11
laboratoris amb material equip, els quals van necessitar 345 m² per a la seva construcció.
La funció destinada principalment aquest vaixell és la investigació dirigida i finançada pel Pla
Nacional de I+D+I, però la gestió científica és a càrrec del Ministeri de Ciència i Tecnologia.
13
CONSTRUCCIÓ DEL VAIXELL:
1.PLÀNOLS
DETALLS PRINCIPALS DEL HESPÉRIDES
Buc para oceanografia
Port base: Cartagena
Eslora total: 82,50 m
Mànega fora “forros”: 14,33 m
Calat mitjà: 4,51 m
Tonatge brut: 2.709,70 t
Potència total: 2.800 kw dièsel-elèctrica
Velocitat màxima: 15,00 nusos
Personal tripulant: 55
Personal científic: 30
Balses: 90 persones
Armilles salvavides: 90
14
Generadores: 2 de 1300 i 2 de 600 kw
Tipus de corrents: 380,220,(trif)24,12, v
Tipus de hèlix: 5 pales fixes i 3 m diàmetre
Autonomia: 12000 milles
Material de coberta:
Torn oceanogràfic: 6500 m, cable 6 mm, peso máx. 1500 kg
Torn oceanogràfic: 7000 m, cable 13 mm, peso máx. 3500 kg
Torn pou: 500 m, cable 6 mm, peso máx. 1500 kg
Torn c. elèctric 7500 m, cable 8 mm, peso máx.2500 kg
Torn c. coaxial: 7000 m, cable 14 mm, peso máx. 3500 kg
Tres pòrtics abatibles
7 canons d'aire BOLT
Material de pont:
Radar arpa banda “y” radar banda “x”
Sistema de radioposicionament
Giroscòpica principal i reserva
Corredissa doppler de 2 eixos
Sondador de navegació
Sondes: em 12 multifase cartogràfica, em 1000 multifase cartogràfica, bps. paramètrica-geològica,
ea 500 hidrogràfica, ek 500. investigació goniòmetre mf/hf
Goniòmetre vhf
Radio mf,hf, vhf
Satcom
Radiobalitza aeronàutica
Informàtica central al vaixell totalment amb un ordinador principal amb sistema operatiu unix.
Fax de satèl·lit meteorològic
Altres d'Interès:
Coberta per a helicòpter i altres ajuts
Aire condicionat
Timons especials
Estabilitzador per tanc passiu
Impulsor transversal a proa
15
Tractament d'aigües residuals.
Laboratori:
Tres grans laboratoris de via humida o seca, altres tres laboratoris més petits i un altre local per a
equipament electrònic, preinstal·lacions de aparells de mesura, termosalinòmetres en continua
filtració. Cabina de flux laminar, d'extracció de gasos, càmeres de cultiu fito, fluorimetria,
comptador de partícules, centrifugadores, espectròmetre, espectrofotòmetre, elèctrodes de oxigen,
titroprocessador, canals tenichon, equipament per a sediments i geología, etc.
16
Explicació de les carenes:
Les carenes tenen una proporció respecte a la mànega i l'alçat.
A l'esquerra normalment és representa la part de la popa i a la dreta les de la proa. És a dir: les de
l'esquerra són les carenes que comencen a la “Carena Mitja” (la carena situada a la meitat) fins a
l'ultima carena de popa. En canvi les de la dreta són les que hi ha a partir de la “Carena Mitja” fins a
la primera de proa.
Per traçar cada carena, necessitarem sis punts de referencia:
1) L'alçada màxima de la carena
Per trobar l'alçada màxima punxarem el compas a l'amurada (la linia superior de l'alçat), i anirem
punxant en cada carena (eixos verticals).
2) L'amplada màxima de la carena
En aquest cas ens situarem sobre l planta i observarem on la mànega és màxima. Per les mànegues
17
superiors la seva amplada màxima es situa a la carena major (eix 12), perquè si nó el vaixell
s'inclinaria cap a proa o popa. Les mànegues inferiors, les submergides necessitaran d'una amplada
màxima al començament per trencar l'ona amb menys esforç i de un acabat molt punxegut al final
per no provocar remolins i obtenir millor estabilitat. En el cas de l'Hesperides és situa a la carena
10.
3) Els punts on creuen amb les línies I, II, III, IV.
Les línies I-IV ens determinen el desnivell o canvi d'amplades a l'alçat. Llavors com que cada
mànega esta determinada per una linia de l'alçat, obtindrem l'amplada i l'altura a que es situa cada
carena en aquets punts. A l'hora de dibuixar els planols és més còmode dibuixar l'alçat i la planta en
un mateix pla, perquè veurem on creuen les amplades i les alçades.
*Cal tindre en compte que cada carena no pot ser mes ample que la seva anterior, per que sinó el
casc seria més inestable.
18
Explicació alçat
L'alçat és la vista més significant del nostre vaixell, és la part més visual i més fàcil de representar.
Moltes vegades aquest permet saber quin tipus de vaixell i les seves funcions que podrà portar a
terme, per exemple un vaixell petit i amb la part de la proa arrodonida, serà un vaixell dissenyat per
navegar a un mar tranquil com el mediterrani amb gran estabilitat.
L'Hésperides és un vaixell amb:
-El casc a proa molt rígid amb unes línies molt rectes possiblement per a funcions com a
remolcador i trencaglaç, per dur a terme missions als pols o a mars que hi hagin casquets de gel i en
sigui difícil la navegació.
-La part centre observem que les linies I-IV, són molt baixes, aquesta forma és molt típica per a un
vaixell de altura, i per a un vaixell que ha de navegar per mars amb un onatge molt fort com al oceà
atlàntic.
-El casc a popa té espill molt quadrat i llarg, aquest li permetra aconseguir majors velocitats en
navegació d'altura, ja que no es crearan tants remolins i el fregament sera molt inferior al d'un
vaixell amb un espill molt gran i poc llarg.
L'arquitectura de les linies I-IV:
La forma de disenyar aquestes linies atorga una gran estabilitat per la part del centre, motiu del qual
les carenes tenen una forma molt arrodonida al centre. A la part de popa faciliten el trencament del
glaç amb aquesta forma tant recta. I a la part de proa són arquejades i amb una tendència de pujar
cap amunt que permet la reducció del dels remolins que es produeixen normalment, a més és aquest
tipus de corba abans de arribar al l'espill permetra que el vaixell pugui anar a més facilitat sense
perdre l'estabilitat aconseguida a la part central.
19
L'alçat en relació la maqueta ha estat modificat lleugerament:
Supressió de l'apèndix de l'hèlix perquè era més fàcil a l'hora de treballar i així evitar les petites
forces de fregament produïdes per els apèndixs exteriors, Amb això he guanyat una mica més de
estabilitat per la popa ja que les línies acaben a l'alçada de l'espill.
20
Explicació Planta
La planta o mànega és la part de l'estructura més important i complexa.
Quant dibuixem les mànegues en realitat dibuixem una semi-mànega, ja que cal tenir encompte que
un vaixell és simètric en referencia a la línia de la quilla. Per tant quan tinguem acabada les plantes
caldrà fer-ne la simetria. La forma de les mànegues d'un vaixell normalment és caracteritzen per ser
molt arrodonides al començament, molt rectes al centre i una mica corbades al final pel que fa a les
mànegues superiors.
Després podrem diferenciar entre si un vaixell és molt gran ( navegació d'altura), les seves
mànegues seran molt més punxegudes als extrems i amb un gran arc al centre. En canvi les
embarcacions petites és el contrari segueixen el mateix esquema que les mànegues superiors.
La maqueta de l'Hespérides que realitzaré serà modificada la seva planta perquè sera una
embarcació reduïda i no haurà de navegar per un oceà com l'atlàntic. Els canvis duts a terme seran:
Reducció de l'amplada de les mànegues inferiors, per tal d'aconseguir una aerodinàmica i reducció
de les forces de fricció amb l'aigua molt més superior que l'Hesperides real. Amb aquesta millora la
maqueta ha d'assolir més velocitat. Cal tenir en compte que la maqueta navegara per aigua sense
onades per tant la fricció amb les onades serà aproximadament 0, i per això permetrà augmentar la
seva velocitat. En cas de estar en un medi aquàtic dinàmic com el mar o un riu la maqueta ha de ser
limitada a una certa velocitat, per tal de mantindre l'estabilitat i que no pateixi el risc de bolcar i
enfonsar-se.
21
2. CONSTRUCCIÓ
Una vegada fet el “traçat del croquis” començarem la construcció de l'embarcació. El material que
emprarem serà la fusta.
2.1. Transport del croquis a la fusta:
Amb la planta del vaixell o el “traçat de la mànega”, transportarem les mànega del vaixell a unes
làmina de fusta.
El mètode de execució serà el mateix que al traçar la planta, però només posant una mànega per
cada, i amb l'ajuda d'un compàs i regles.
2.2. Simetria:
Una vegada tenim dibuixades totes les mànegues
sobre les làmines de fusta, el que farem és fer
unes paral·leles amb els eixos preestablerts. Amb
l'ajuda del compas anirem delimitant l'altre costat
del vaixell, de forma simètrica, així obtindrem un vaixell igual en ambdós costats.
22
2.3. Tall de les diferents plantes:
Amb una serra de calar i una d'arc tallarem totes les plantes.
Com que cada mànega té forma arquejada, tindrem que utilitzar una eina de precisió com la serra de
marqueteria i sempre ser precisos i tranquils a l'hora de tallar. Una vegada tallades polirem les
costats perquè no ens fem mal.
2.4. Buidatge de les planes:
Per fer a la maqueta menys pesada cal buidar el que seria el casc per dins, per això agafarem cada
planta i delimitarem la superfície de la planta que hi ha
a sota posant-ne la planta inferior a sobre de la superior i
amb un llapis traçarem la forma de la superfície de la
plana inferior.
Ara fixarem un gruix de uns 2 cm ( una mica més de
l'amplada del dit petit de la mà), i amb aquest marge
d'error perforarem la peça començant per la punta més inclinada (la proa), la broca ha de ser més
gran que la làmina de la serra de calar. Una vegada està el forat fet introduim la serra de calar i
comencem a serrar per el marge de 2 cm. Aquest marge establert ens permetrà desprès quant
tinguem que llimar i polir per tal de donar-li la forma arrodonida al casc un cert marge per ajustar i
arquejar millor les formes de les plantes.
23
2.5. Addició de plantes i modelatge del casc:
Prenent de punt de referència el centre de cada peça que ha de
ser el mateix. Perforarem a una distància igual per l'esquerra a
l'horitzontal com per la dreta. Quant els forats estiguin fets
posarem, en ordre, una mànega sobre una altre. Posarem un
clau per tal de subjectar-les bé i que no es moguin.
Ara tindrem una primera estructura del que serà la maqueta.
Amb l'ajuda dels croquis de l'alçat i el perfil (carenes),
començarem a donar forma arrodonida i circular al vaixell.
Per això caldrà tornar a polir amb el ribot primerament per
treure la fusta en gran quantitat i després amb la llima
realitzarem el treball més acurat.
2.6. Instal·lació del motor:
Una vegada tenim el casc modelat, introduirem els motors. Com que per dins del casc tenim una
mena d'esglaons, coneguts com a “pantocles” (una forma de reforçament de l'estructura), els
aprofitarem per col·locar una planxa de fusta i a sobre els dos motors. Perforarem el casc amb un
dia metre igual al de l'eix del motor, i posarem una goma per evitar que l'aigua hi entri. Com a timó
emprarem un potenciòmetre a cada motor i així aconseguirem reduir la velocitat d'un o de l'altre.
Per tant amb un motor que produeixi una velocitat inferior amb un altre aconseguirem que el vaixell
giri.
2.7. Acabats i recobrimentCom a últims acabats podrem pintar i envernissar el casc i fer una estructura superior que s'assimili
a la cabina d'un vaixell.
24
INSTAL·LACIONS I MOTORS
Waterjet o Prompjet:
El waterjet és un sistema de propulsió que aprofita el
propi moviment de l'aigua per fer girar una turbina, la qual
transmet el seu moviment a l'eix principal i així
aconsegueix una força de propulsió molt més gran gràcies a
la reducció de secció final respecte l'inicial.
El waterjet és un projecte dut a terme de forma totalment empírica, degut a la falta de dades i
mètodes teòrics.
La clau de la novetat i els avantatges d'aquest nou sistema
davant d'altres sistemes de propulsió, és centra en la
quantitat de moviment de sortida respecte la d'entrada. La
quantitat de moviment de la sortida és gradualment molt
més superior a la d'entrada, i per tant això provoca segons
la tercera llei de Newton (“Acció i reacció”) una força d'empenta de l'aigua al vaixell el qual
comença a accelerar.
Les característiques més rellevants del waterjet són:
Maniobrabilitat:
− Control precís de la direcció a qualsevol velocitat.
− “Zero Speed” és l'efecte que obté el vaixell a l'hora de girar gràcies a la capacitat de treballar
a 360º per part del waterjet.
− Possibilitat de frenar canviant la direcció de la propulsió del waterjet a 180º.
Eficiència:
− Coeficients de propulsió iguals o millors a velocitats altes i mitjanes, en comparació als
sistemes de propulsió d'hèlix.
25
Aerodinàmica:
− L'absencia de l'àpendix del casc permet al vaixell reduir la força de roçament amb l'aigua.
− Degut al gran impuls que produix el motor de waterjet a l'embarcació, aquesta tendeix a
elevar-se per la part de la proa, consequentment, redueix el calat.
Estabilitat i soroll:
− El waterjet és un motor totalment estable, que no produeix cap mena de vibració a
l'estructura del vaixell, tampoc té el risc de produir cavitacions sota el casc a grans
velocitats. I a més està totalment aïllat acusticament, això proporciona més comfort.
Funcionament del motor:
− El waterjet és un motor que té una duració en relació amb la potència amb que se l'ha fet
funcionar.
− El consum per part del motor sempre és el mateix, independentment a la velocitat a que hi
circuli.
− Important avantatge: La impossibilitat de sobrecarregar-se.
En definitiva el waterjet és caracteritza per un tenir un rendiment alt i una potència molt més
elevada que un dels altres tipus de motors o sistemes de propulsió més eficients.
També és poden integrar dos waterjets i aconseguir una gran maniobrabilitat, estabilitat i control.
Així es poden fer girs transversals, sense cap risc de bolcar.
26
CÀLCULS I FONAMENTS
Principi d'Arquímedes:
“Tot cos submergit dins d'un fluid rep un força vertical cap amunt igual al pes del fluid que
desallotja”.
ΣFx=0
Σfy=0
Fx: Força horitzontal
Fy: Força vertical
El total de forçes en “x” es veuen anulades entre si
mateixes. Per tant unicament queda unicament les forces en
“y” que han de ser iguals al pes perquè aquest cos flota.
Els casos que es donen en la relació E i P són:
1) E>P
E=P+(S2-S1)=P+p
p=S2-S1
E=ρVg+P/S
p: pressió
El cos sura perquè E és més gran que P.
2) E=P
E=ρVg E=P=mg m=ρV
ρ: Densitat aigua
E: Empenyiment
m: massa submergida
V: Volum submergit
27
El cos esta submergit, perquè no te pressió i per tant E és igual a P. És el cas d'un
submari.
3) E<P
E=P-N
N: Normal
El cos està al fons perquè el seu pes es més gran que
l'empenyiment.
Equació general de pressió:“Tota força aplicada en un punt d'una superfície transmet una pressió igual a cadascun dels punts
de la superfície”.
P = F/S
h: Altura d'on s'aplica la força.
Principi de Pascal:“Tota força aplicada a un fluid incompresible dins d'un
volum limitat, transmet una pressió igual per tot el
fluid.
P = ρhg = F/S
Hipòtesi de Froud:“La resistència total al avanç d'un vaixell és la suma de les resistències de aerodinàmica, onades i
viscositat”.
Rt = Rw + Rv + Ra Rt = Rf + Rr
28
N
F
F
PPP
P
Ra: Resistència aerodinàmica aquesta és aproximadament 0.
Rv: Resistència viscosa equivalentment a la Resistència de fregament.
Rw: Resistència de les onades equivalentment a la Resistència residual.
Capa Limit (Rv):
Depenent de l'aerodinamica i la velocitat a la que
circuli el vaixell, la resistència viscosa o de fregament
augmentara mes o menys. Aquesta resistència és la
que més frena al vaixell perquè crea certs remolins
depenent de la aerodinàmica del casc i per tant
provoca una pèrdua d'energia.
Resistència de les onades (Rw):
Aquesta resistència depèn directament de dos propietats:
1) Longitud d'ona (λ): Distància entre entre les crestes de dos ones.
2) Velocitat de propagació (c): És la velocitat a la que és mou l'ona i a la pràctica la mateixa
que la del vaixell.
c = √ (g λ / 2π) c = 1.25 · (√ λ)
(c / √ g λ) = (1 / √ 2π) ≈ 0.4
A la pràctica física:
c = v vaixell
Fn = (v/ √ g·L)
Fn: Nombre de Froud.
L: Eslora del vaixell.
29
D'aquí podem extreure els quatre cassos que pot ocorre amb la longitud de les ones:
1) v ≈ 0
λ < L Fn < 0.4Quant passa això les forces de fregament són d'un 60-90% de la total.
2) +v
λ = L Fn ≈ 0.4El vaixell és emportat per l'onada, ja que la popa està a una cresta, la part central a la part més baixa
de l'onada i la proa a d'amunt de l'altre cresta. Això s'anomena “velocitat limit de la carena”.
3) ++v
λ > L 0.4 < Fn < 0.7Resitència de les onades és d'un 70-85% del total. La cresta esta desfasada en relació a la popa i a la
proa.
4) +++v
λ > 3L 0.7 < Fn El vaixell sobre surt per damunt de l'onada, aquesta forma de navegar se l'anomena “planning”.
30
Estabilitat:
E = P – p Si no fos així el vaixell s'enfonsaria. Centre de gravetat (G), centre d'empenyiment (C) i metacentre
(H) estan alineats en 1. En 2 G és un punt inamovible i H també, unicament C és desplaça. Les
distàncies del punt C en relació a G i H venen deteminades per:
GH = h – s HC = h cos σ CoG = S
h=GH-CoG HC= (GH-CoG) cos σ
Com que sabem la inclinació σ, sabrem on es troba C.
Hidroestàtica:
m: Massa específica ( quantitat de massa per un determinat volum).
V: Volum.
V1 > V2 ==>
m1 < m2 ==>
31
∆Vn·∆mn = 0 ==> V 1 · m 1 = V2 · m2
1. 2.
Amb aquesta formula podem determinar que un vaixell amb una certa inclinació (no exageradament
gran), es manté estable. També des del punt de vista de la hidrodinàmica, pode apreciar que en un
gir el vaixell no bolca sinó se'l força a fer un gir massa brusc.
Centre de gravetat:
XCdg = (Σrx · Ar) / At YCdg = (Σrx · Ar) / At
XCdg = (Σrx · Vr) / Vt YCdg = (Σry · Vr) / Vt
El centre de gravetat és el punt d'equilibri d'un cos. Per trobar-ne el centre de gravetat d'un volum
irregular hi ha que descompondre'l en capes i trobar el el centre de gravetat de cada superfície.
Inèrcia longitudinal:
Il = (1 / 12) · Ef · Mf 3
Il= m · Cdg 2
Ef : Eslora de flotació
Mf: Màniga de flotació
Calcul de les semi-mànegues:
dS = x · dy Sr = b · h
∫dS = ∫x · dy = x · ∫dy S = x · y + C
Exemple:
x = 3 x0∫3(y+C) = x (( 3 + C ) - ( 0 – C )) = x (3 + C - 0 -C) =
y = 1 = 3 · 3 = 9 m 2
32
Funcionament del motor waterjet:
V2 > V1
La velocitat que aconseguirem en aquest cas es molt més petita que la que podem aconseguir en el
cas del waterjet:
V3 > V2 > V1
S2 >S1
33
S1
S2
Als instants t1 i t2 és produeix una variació de velocitat. La variació de velocitat a una particula
d'aigua (considerada com un SR) s'expressa:
V2 – V1
t2 - t1
Ft = ∑FiVaixell ==>
Com que aquest mètode no és viable aplicarem un altre mètode, però abans cal fer menció en la
diferència entre un Sòlid Rígid (SN) i un fluid com l'aigua.
Un fluid no es comporta de la mateixa manera que un sòlid rígid, és per això que hi ha que
determinar un altre sistema de treball a l'hora de treballar amb l'aigua:
El que utilitzarem per treballar amb l'aigua
serà un Sistema o Volum de Control (VC o
SC). Només ens fixarem en el que hi ha dins
del VC.
34
= a ==> FiH2O= mi · ai ==> FiH
2O = - FiVaixell
i = n ≈ ∞No és viable per la gran quantitat de partícules que hi ha.
F
Teorema de transport de Reynolds:
Q= = v · S
ρ2 · v2 · s2 - ρ1 · v1 · s1 = 0
ρ2 = ρ1
Q1 = Q2
v2 · s2 = v1 · s1 = Q
Per tant si el la velocitat final que circula per
la secció dos és igual a la velocitat inicial que
circula per la secció u, podem expressar que:
s2 < s1
v2 > v1
35
Vt
V3V1 V2
RESULTATS:
36
n semi-mànega valor semi-mànega(cm) factor simpson funció àrea braç0 1 1 1 1 51 4 64 4 16 42 5 125 2 10 33 6 216 4 24 24 6 216 2 12 1
7 343 4 28 06 7 343 2 14 -17 6 216 4 24 -28 5 125 2 10 -39 4 64 4 16 -410 2 8 2 4 -511 1 1 4 4 -6
0 163 Total Mfunció moment Funció Inercia (It) Eslora=a Mànega seccions D seccions= b
5 1 60 3 12 564 256 Sn F (distancia mestra) M (mestra)30 250 543,33 -1,26 -683,3348 864 -1,2612 4320 1372
-14 686-48 864-30 250-64 256-20 16-24 4-41 5251
Semi-mànega cub (cm3)
5 (MESTRA)
Total S (m2)
CONCLUSIÓ
He pogut apreciar que, per dur a terme un treball de recerca, fa falta una planificació i una dedicació
molt gran. No només temps es necessita, sinó també una familiaritat amb el treball i una pràctica o
qualitat a l'hora de realitzar-lo, tenint en compte que es tinguin les eines i materials que es
requereixin.
Per la meva part, m’he trobat amb certs problemes a l'hora de fer el treball manual, ja que no
comptava amb les eines més bones i tampoc amb l’espai per realitzar-lo més adequadament, apart
que el temps que jo havia planificat per portar a terme la maqueta, he vist que era més llarg del que
jo pretenia dedicar-li. Així m'he adonat, que si no tinc experiència amb una cosa i molta pràctica, les
coses no són com les planifiques. També m'he donat compte, que el món de la nàutica difereix molt
del que jo pensava, és un món molt tancat amb la seva glossa, que sorprenentment canvia molt, amb
segons quins llenguatges, però amb força temps i amb ganes de llegir un ho acaba entenent. De fet
el món de la nàutica és un món bastant complex, en el sentit que és molt tancat que no és
interdisciplinari, és a dir, és molt específic.
Després de moltes hores de lectura sobre el que és el món nàutic, les seves lleis (les més senzilles)
les he pogut recopilar fins i tot del llibre de “Mecànica” de 2n de batxillerat, relacionades amb les
lleis fonamentals de l'equilibri i la hidrostàtica. He arribat a la conclusió que el mar és veritablement
fascinant i que m'atrau molt, no solament en l’àmbit dels vaixells, sinó tot el que pugui estar
relacionat amb ell, potser és un dels motius principals que hagi decidit fer aquest treball de recerca.
37
BIBLIOGRAFIA
Origen i evolució de l'art de construir vaixells de fusta al llarg del temps. L. Carbonell Relat.
Boatbuilding: a complete handbook of wooden boat construction. Howard I. Chapelle.
Principios de arquitectura naval. Mohammed Reda Chakkor.
Mecànica. Joan Joseph, Francesc Garófano, Joan Carol i Joaquim Reyes.
Manual del aprendiz de carpintero de ribera: como construir su propio barco. Claude Bonnet.
Manual de Modelismo. Albert Jackson i David Day.
Modelismo naval 1: arquitectura. Theodor Vieweg i Carmil Busquets.
Modelismo naval 2: detalles y equipamiento. Theodor Vieweg i Carmil Busquets.
Modelismo naval 3: modelos de buques a vela i motor. Theodor Vieweg i Carmil Busquets.
Modelismo naval 4: navegables a motor radiocontrolados. Theodor Vieweg i Carmil Busquets.
Wikipedia.org (versió catalana, espanyola i anglesa)
Google.com
Hamiltonjet.co.nz
Ieo.es
Fondear.org
Utm.csic.es
Elsnorkel.com
AGRAÏMENT
Vull reconèixer la col·laboració dels senyors Jacint i Marc Puigpinós, Joan Marmaneu i Agustín
Lanzarote, que sense el seu suport, no hagués estat possible la realització d’aquest treball.
38