Cálculo resistencia al Avance

UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILE

FACULTADA DE CIENCIAS DE LA INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERIA NAVAL

Cálculo preliminar de

Resistencia al avance Etapa N 6

Integrantes: Andrés Casas Chiguay Ricardo Manzoliz Romero Pamela Vergara Parada

Profesor: Dr. Richard Luco

Universidad Austral de Chile Proyecto de la Nave I

2 06 de Junio de 2013

Índice

Índice ............................................................................................................................................. 2

Introducción .................................................................................................................................. 3

Cálculo de resistencia al Avance ..................................................................................................... 4

1. Métodos Estimativos .......................................................................................................... 4

1.1 Lanchas de semi-planeo .............................................................................................. 4

1.2 Lanchas de semi-planeo y planeo (según J. Köelbel) .................................................... 4

2. Métodos obtenidos por series numéricas, incluyendo la resistencia por fricción. ................ 5

2.1 Serie Numérica NPL, Embarcaciones en rango de semi-planeo, de casco redondo ..... 5

2.2. Serie sistemática 63, para lanchas y embarcaciones veloces .......................................... 7

3. Método Numérico Savitsky ................................................................................................ 9

Análisis de resultados .................................................................................................................. 11



Introducción El objetivo principal de la presente etapa del anteproyecto es estimar de la forma más precisa posible la resistencia al avance que pueda tener nuestra embarcación en el momento de su operación. Para ello se utilizaron tres tipos formulas y expresiones adecuadas para la embarcación que estamos proyectando, una Pilot tipo C. Primero se comenzó calculando la resistencia con el método numérico de Savitsky. Este es uno de los más usados cuando se trata de lanchas y embarcaciones veloces; y se encuentra además incluido en diversos software de diseño del área naval. Una vez obtenida la resistencia se calculo la potencia necesaria para mover la lancha y a partir de este resultado se hizo una comparación de EHP con métodos estimativos preliminares y series sistemáticas.



Cálculo de resistencia al Avance

1. Métodos Estimativos

1.1 Lanchas de semi-planeo

Condiciones:

�∆�� > 5,

�√� > 1,3 1,7

�� = �� × ��∆ , en condición de Bare Hull.

BHP = 1908 [HP], en condición de casco desnudo o Bare hull.

1.2 Lanchas de semi-planeo y planeo (según J. Köelbel)

��∆ = �� × �∆��

��

��∆ = 2.45

En este caso el número de froude se encuentra fuera del rango que precisa este método (2,5 a 4), pero de igual forma lo utilizaremos ya que es cercano al límite inferior, sirviendo como un estudio preliminar. Así aplicando el método da una estimación aproximada de:

� = 2,8 × $%&',((� × ∆)',*+,

-./ = 0123[./]



2. Métodos obtenidos por series numéricas, incluyendo la resistencia por fricción.

Antes de calcular cualquier serie numérica, calcularemos la resistencia por fricción que genera el

casco a dicha velocidad, considerando la recomendación de la ATTC por superficies rugosas y

curvas, y calculando el Cf según ITTC- 57.

67 = 12 × � × 89 × �� × (�7 + <�7) Donde: � = Densidad del agua

Sm= Superficie mojada (m2)

� = Velocidad en (m/s)

Cf= Coeficiente de fricción (según ITTC-57)

<�7 = Corrección por efecto de rugosidades y curvaturas según ATTC.

Obteniendo Sm del programa freeship (77,739 [m2]), a la velocidad de operación (28 [kn]), se

obtiene que:

67 = 1964(@�7)

2.1 Serie Numérica NPL, Embarcaciones en rango de semi-planeo, de casco redondo

Si bien es cierto, nuestra embarcación es de casco en V, como es un método estimativo preliminar,

usaremos e incluiremos este cálculo, como un método comparativo con los otros que se han

realizado.

En ésta serie, mediante el coeficiente de fineza de nuestra embarcación y el número de froude

(Fn), obtenemos gráficamente la Rr/∆, que es el dato que nos interesa ya que:

6A = 6B + 67

6A = 6C + 6DE + 67

Dónde:

6A = Resistencia Total

Rr= Resistencia Residual = Resistencia por formación de olas (Rw) más resistencia por presión

viscosa (Rpv)

Rf = Resistencia por fricción



Extrapolando un poco el valor, ya que el froude de desplazamiento es 2,4 y el coeficiente de fineza

es 4,88.

Finalmente del resultado gráfico nos obtuvimos:

6B∆� 0,13

6B � 5.85:AG�7=

6A � 7.814:AG�7=



Entonces:

H%& � 6A � �

H%& � 1480:%&=

H%& � 1104:IC=

2.2. Serie sistemática 63, para lanchas y embarcaciones veloces Esta serie es de manera gráfica, al igual que la serie NPL, donde los parámetros ingresados es el

coeficiente de fineza, y a través del número de desplazamiento de Froude, encontramos Rr/∆,

dando como resultado:

Extrapolando un poco el valor, ya que el froude de desplazamiento es 2,4 y el coeficiente de fineza

es 4,88.



6B∆ = 0,11 6B = 4,95(JG�7) 6A = 6,914(JG�7) H%& = 977(IC)



3. Método Numérico Savitsky Este método es uno de los más fiables, y está diseñado para embarcaciones veloces, de semi-

planeo y planeo en general.

Aplicando este método a nuestra pilot quedaría:

Datos del casco

B m 4,30

VCG m 1,60

LCG m 6,59

∆ ton 45,00

βT º 15

β0 º 15

L0 m 7,00

f m 0,50

ε º 4,0

Tabla de Datos según método Savitsky:

Resistencia

Velocidad trimado º Resistencia Empuje Premolque h

2,0 - - - - -

6,0 - - - 75,0 -

10,0 - - - 260,0 -

14,0 5,46 51.236 51.943 369,0 1,76

18,0 6,40 63.535 64.596 588,3 1,81

22,0 7,13 68.818 70.137 778,8 1,77

26,0 7,22 68.642 69.980 918,0 1,64

30,0 6,81 65.914 67.106 1017,2 1,46

34,0 6,20 63.033 64.046 1102,4 1,29

38,0 5,57 60.963 61.823 1191,7 1,15

42,0 4,98 59.934 60.678 1294,9 1,03

46,0 4,47 59.929 60.589 1418,1 0,93

50,0 4,02 60.861 61.462 1565,3 0,85

54,0 3,63 62.636 63.196 1739,9 0,78



Gráfica:

Se puede Extraer que para una velocidad de 28 nudos, se necesita una potencia de 950 KW

aproximadamente.

LCGV

VCG

τθ

f h

∆ ∆ ∆ ∆

T Lc

Lk

ε

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

1400,0

1600,0

1800,0

2000,0

0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0

Po

ten

cia

(K

w)

Velocidad (kn)

Resistencia

Lineal (Resistencia)



Análisis de resultados Al hacer una tabla comparativa de resultados de potencia EHP. En el caso de métodos estimativos se consideró un rendimiento propulsivo de 0,5.

Métodos Estimativos Series sistemáticas Método Savitsky

Lanchas de

semi-planeo

Según J. Köelbel

NPL Series 63

954 [HP] 875 [HP] 1480 [HP] 1310 [HP] 1341 [HP]

Nota: Todos los cálculos fueron hechos considerando una velocidad de operación de 28 [kn] Al ver la tabla nos podemos percatar que los métodos estimativos difieren en alrededor de 30% con los otros dos. Esto se puede deber a que algunos parámetros de entrada o de uso de la formula no calzaban en su totalidad. Pero al comparar los valores de las series sistemáticas y el método de Savitsky podemos concluir que nuestra estimación de resistencia total al avance, y posterior obtención de la potencia propulsiva, no esta tan errada, pues los tres resultados se acercan bastante, habiendo una diferencia porcentual de 11% aproximadamente. Por lo tanto, hemos decidido promediar los últimos tres valores de la tabla y considerar esta media como potencia EHP válida para el proyecto de nuestra Pilot, lo que da un valor de 1377 [HP].

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