Analisis tiempo de llegada

Calculo de volumen de carena

Calculo de centro de gravedad de la embarcación

Coordenadas del centro de gravedad

Construcción de la embarcación

Vista en ángulo


Vista de lado


Barco boca abajo y cono extendido


Uniendo el cono y el cilindro

Embarcacion

Para nuestro diseño final nos guiamos por el diseño de la lancha tipo orca la cual fue explicada anteriormento con todas sus caractersticas.
Nuestro diseño representa un version mas simple de esta lancha lo cual fue echo con fines de faciitar las contruccion de esta pero teniendo en cuenta que los cambios realizados no perjudicaran el desempeño de esta en la avaluacion.
En las siguientes imgenes motramos nuestro diseño final:




Para hacer más sencilla la construcción de la embarcación, decidimos basarnos en figuras geométricas faciles de realizar. Para el cuerpo de la embarcacion decidimos hacer un semicilindro y para la parte de adelante haremos la mitad de un cono cuidando de que encajen perfectamente y no hayan problemas filtraciones.

Las medidas del barco son:

Fuerza ejercida

Viendo las caracteristicas del sistema de propulcion no es posible calculas el caudal con el que el chorro de agua sale por el orificio inferior. Con estos datos podemos calcular la fuerza que el chorro aplicara en nuestra embarcacion y de esta manera considerando los primeros 5 segundos con un caudal constante podemos procedar a hacer ciertos calculos que nis permitan modelar el movimiento del barco y estimar un tiempo de recorrido.

Aca podemos ver el esquema que fue sibudo a la pagina del curso donde se repesetna el sistema de rpopulsion que sera utilizado para impulsar el barco.

Como muestran los calculos gracias a los dartos entregados por el esquema del sistema de rpopulsion podemos calcular el caudal que este generara y de esta manera podemos obtener la fuerza que sera aplicada sobre nuestra embarcacion.

Diseño Placa

Con esta fórmula final podemos ver que la magnitud de la fuerza está en directa relación con el coseno del ángulo.

Viendo el grafico podemos ver que para valores entre 0 ≤ θ ≤ π/2 que los valores de cos(θ) son negativos por lo que nuestra fuerza disminuiría. Por otro lado para valores entre

0 ≤ θ ≤ π/2 nuestra fuerza aumenta llegando a su máximo en 0 cuando coseno es 1. Pero este resultado no nos resulta coherente ya que un ángulo 0 los chorros salientes llevan las misma direccion pero sentido contrario que el chorro entrante, pero este hecho puede ser explicado con el hecho de que para ángulo menores la distancia entre los chorros que salen y el que entra es menor. Por lo que si achicamos lo suficiente el ángulo podemos provocar una interferencia entre los 3 chorros y tener una pérdida significativa de velocidad que se refleja en una disminución de la magnitud de la fuerza.

Es con este análisis que llegamos a la conclusión de que para maximizar la fuerza que se le aplicara al barco debemos tener un ángulo menor a π/2 pero preocupándonos de no achicar mucho el ángulo de manera de asegurar que los chorros no intervengan entre si y creen turbulencia. Otro factor que pudimos ver mediante un experimento es que aplicando el chorro de agua entrante un poco más arriba del centro de la placa evitamos que el chorro saliente por la parte superior tengo un curvatura que termine por interferir con el chorro entrante:

Por otra parte el problema de maximizar la fuerza aplicada al bote pude tener otras soluciones como por ejemplo aumentar el area de la placa de manera de aumentar la distancia entre los chorros y asi poder alcanzar al maximo de fuerza aplicada. A nuestro jucicio esta solucion parece mas eficiente que la de encontrar un angulo entre o y π/2

Opciones para nuestro diseño final

Luego de ver diversos tipos de embarcaciones optamos por la lancha orca comoun posible diseño final debido a que por su forma muestra ser un modelo muy eficiente y su contruccion no resulta muy dificil ya que pude ser facilmente aproximado a figuras geometricas.

Lancha Orca:





Las lanchas de interdicción tipo ORCA, son una nueva generación de Embarcaciones destinadas a reemplazar los botes tipo DELFIN de 7.81m de eslora, y 40 nudos de velocidad máxima, encargadas de desarrollar misiones de patrullaje e interdicción marítima, búsqueda y rescate en aguas interiores.

Las lanchas ORCA fueron diseñadas para ejecutar operaciones para apoyo de interdicción costera y patrullaje en las aguas jurisdiccionales


Las características de la lancha son las siguientes:

Eslora Total: 11,85 mt.
Eslora en flotación: 10,564 mt.
Manga Máxima: 2,7 mt.
Astilla Muerta: 21,5°.
Calado Máximo en Flotación: 0,57 mt.


Diseño:

El diseño de esta lancha fue realizado con el objetivo de maximizar su velocidad final. Moldeamiento y optimización de las formas y así garantizar esta velocidad final en contraste con un requerimiento importante de peso por la autonomía.


Imagenes de contruccion:

Aa podemos ver algunas imagenes del proceso de contruccion de este tipo de lancha. Esto puede ser muy util al momento de contruir nuestro barco final.

Carta Gant

Diseños preliminares

Para nuestro diseño primario no hemos estimados sus medida, el fin de esto es poder calcular sus variables características como por ejemplo el centro de gravedad, el volumen total y de carena en función de incógnitas y de esta manera poder experimentar con distintas medidas y así encontrar la combinación de que maximice la eficiencia de nuestro bote.

Cabe decir que este es un diseño es preliminar por lo que no representa el diseño que queremos lograr. Solo no sirve para calcular las variables del cuerpo y así como le afecta a este la variación de sus medidas.

(Click en imagen para ver tamaño real)






(Click en imagen para ver tamaño real)





Acá están los cálculos del volumen total de nuestro diseño preliminar. Este cálculo es con el fin de saber la masa del cuerpo y con esto poder saber el peso que este genera para poder aplicar el equilibrio entre peso y empuje y de esta manera poder calcular el volumen de carena del cuerpo.

(Click en imagen para ver tamaño real)

En las siguientes imagenes podemos ver le cálculo del volumen de carena. Este se hizo considerando que por reglamento el barco debe tener una altura de 5 cm por sobre el agua. Podemos ver que la expresión final es bastante grande, esto se debe a que usamos incógnitas para expresar la medidas del volumen de carena y el barco de manera de poder experimentar con la medida de la misma manera que lo hicimos con el cálculo del centro de gravedad.

Click en imagen para ver tamaño real)

Aspectos a considerar

Unas de las primeras cosas a considerar el momento de diseñar nuestra embarcación es q este sea capaz de flotar, para esto debemos tener el equilibrio de cuerpos flotantes lo cual nos dice que:

E + W = 0

Como sabemos que solo una fracción del cuerpo está sumergido bajo el agua es evidente el hecho de que nuestro centro de gravedad estará por sobre el centro de carena como en el ejemplo adjunto:

Pero esto se cumple para cuerpo sólidos y más adelante veremos que nuestra embarcación (cuerpo hueco) debe cumplir con lo contrario, o sea, centro de careno por sobre centro de gravedad.
Como sabemos el centro de gravedad consiste simplemente al centro de gravedad de la parte del cuerpo sumergido en el agua. Las fuerzas del peso y el empuje están aplicadas sobre el centro de gravedad y de carena respectivamente.

Una vez que nuestro cuerpo se encuentra en equilibrio debemos asegurar de que nuestro equilibrio sea estable, un equilibrio inestable haría que una pequeña aplicación de fuerza haría que nuestra embarcación se vuelque.

a) Equilibrio estable: Si el centro de carena C se encuentra sobre el centro de gravedad G un pequeño giro provoca un momento que hace que el cuerpo vuelva a su posición de equilibrio.

b) Equilibrio inestable: centro de carena por debajo del centro de gravedad un pequeño giro provoca un momento a favor del giro haciendo que este empiece a girar aun más.

Equilibro considerando el metacentro:

C1M > CG = equilibrio estable
C1M < cg =" equilibiro">

Características de la embarcación

Las características de la embarcación son las siguientes:

· No existen restricciones en cuanto a peso, materiales, dimensiones o forma de la embarcación.
· El costo de los materiales empleados para su fabricación no debe sobrepasar los $15.000 (se
deben adjuntar facturas o boletas con el costo de materiales utilizados). El DIHA reembolsará un
máximo de $13.000 por grupo.
· La embarcación debe ser capaz de transportar 1.0 lt de agua en una botella desechable de 1.0 lt
de Coca-Cola.
· Cada grupo debe definir la ubicación del recipiente sobre la cubierta (la botella puede estar
pegada o adosada a la cubierta pero debe ser colocado en sentido vertical).
· La embarcación debe contar con un elemento tipo placa para recibir el impacto de un chorro en
su parte posterior a 10cm sobre la línea de flotación. Esta placa puede tener la forma que
quieran, pero debe ser posible desplazarla verticalmente 3cm hacia arriba y 3cm hacia abajo para ajustarla a la posición del chorro.
· La embarcación debe ser mono-casco.

Estando cargada, la embarcación debe ser capaz de flotar en las siguientes condiciones:

· La línea de flotación debe situarse a 5cm de la cubierta donde está situada la botella de Coca-
Cola.
· Debe permanecer estable frente a solicitaciones, sin volcarse lateralmente ni en el sentido
longitudinal, permaneciendo el eje principal del aparato horizontal.
La embarcación debe ser diseñada para desplazarse sobre el agua

Desarrollo reunión 1

Como mencionamos anteriormente el tema central y objetivo de esta reunión fue la determinación de las dimensiones de la embarcación, de la forma y los materiales que usaremos para ello. Con respecto a las dimensiones concluimos que no puede ser demasiado pequeña, pues no resistiría el peso de la botella encima y terminaría hundiéndose. Además tiene que soportar la fuerza del chorro de agua y recorrer la no despreciable distancia de 5 metros, lo que corrobora que nuestro embarcación no puede tener un tamaño pequeño,. Tampoco puede ser muy grande, ya que al tener más tamaño tendrá más peso, por ende nos constará más mover la embarcación y no será tan eficiente como queremos. Considerando que aproximadamente una botella de 1 litro desechable tiene un diámetro máximo de X cm el ancho del barco no puede ser menor El tamaño que concluimos adecuado fue de aproximadamente 45 cm de largo y 20 de ancho. La forma que concluimos óptima tanto para el desplazamiento, como para la estabilidad es similar a una lancha alargada, con una base y cubierta ancha y alargada. Los materiales propuestos para la confección del prototipo fueron plumavit, plástico, madera de álamo o raulí, madera de balsa, todas ellas con una baja densidad, perfectas para flotar en el agua. Los costos de trabajar con plumavit serían los más bajos pero debido a la complejidad de trabajar con ella y a la poca dureza del material no lo haremos. Si bien la madera sería según nosotros el material optimo, los costos aumentan al trabajar con esta y manipularla es complicado. Concluimos que por el costo intermedio podríamos trabajar con plásticos térmicos que se moldean con calor según la forma que se quiera

Reunion 1

El día 9 de octubre nos reunimos para discutir por primera vez sobre el proyecto en aquella reunión discutimos sobre 3 diferentes temas:
1)Determinación de las dimensiones de la embarcación.
2)Determinación de la forma.
3)Determinación de los materiales
Estas 3 componentes resultarán importantisimas a la hora de diseñar lo pedido.

Grupo 27

Nosotros somo el grupo numero 27 del ramo mecanico de fluidos conformado por:
Vicente Carpanetti De La Fuente
Sebastian Mendoza Farias S
ebastian Ordenes Fuentes
Moises Reyes Martinez

El desafío para este semestre consiste en diseñar y construir un prototipo de una pequeña embarcación a escala que cumpla con ciertas restricciones y reglas en relación a potencia disponible para impulsarlo y presupuesto. Esta embarcación debe flotar de manera estable y moverse en forma controlada cuando es
empujado.