Estaba discutiendo la rigidez torsional de los cascos de los barcos con uno de nuestros ingenieros en prácticas y señalé un problema de rigidez torsional con una parte particular del diseño del casco, ya que no podía dibujar un círculo de tamaño decente.
Esperaba que este fuera un comentario que sería confuso para un joven ingeniero y comencé a explicar que la rigidez torsional está relacionada con los círculos de radio y giro. Por sí mismo, la forma más rígida en torsión es un círculo y cuanto más cerca de un círculo, mejor.
Un tubo cuadrado de una circunferencia dada es mucho más rígido a la torsión que un tubo rectangular de la misma circunferencia y esto se puede confirmar observando que el círculo inscrito en el tubo cuadrado es más grande que el círculo inscrito en el tubo rectangular.
Esto me lo explicaron cuando era un joven ingeniero y me ha puesto en una buena posición para evaluar rápidamente los problemas de torsión.
Mientras le explicaba esto al pasante, comenzó a buscar en Google círculos inscritos y rigidez torsional y no encontró nada.
Encontramos muchas ecuaciones para la rigidez torsional de los tubos de paredes delgadas, y la versión en línea de las «Fórmulas de tensión y deformación de Roark» incluso hizo una referencia marginal a los círculos inscritos en algunas de sus ecuaciones torsionales, pero no pude encontrar nada. que mencionó mi muy útil regla de ingeniería.
Esto me hizo preguntarme cuántos otros ingeniosos trucos de ingeniería desaparecerán en nuestro mundo de CAD, FEA e IA.
Mencioné «beam es barato» en una columna anterior, pero incluso este conocido axioma no se encuentra fácilmente en Internet. De hecho, era la única forma de encontrar una referencia a «La viga es barata» en el contexto del diseño de barcos. Google «Rik van Hemmen Beam es barato».
Otra regla general que encuentro muy útil es que 44 pies es la longitud máxima requerida para los transatlánticos. Es posible que sea más pequeño, pero una vez que alcanza los 44 pies, está agregando lujo en lugar de un bote. Busqué en Google: «Tamaño más pequeño razonable para el yate que cruza el océano» y había muchos artículos que hablaban sobre el tamaño del yate. A menudo producían tamaños más pequeños, pero curiosamente nadie abogó por más de 45 pies, una confirmación sutil de esta verdad.
Con el espíritu de servicio a la profesión de ingeniería, daré dos verdades de ingeniería más.
El primero se trata de poner el mástil en las balandras. Como joven diseñador, estaba trabajando para Johan Valentijn y estaba haciendo un nuevo diseño de yate y me preguntó si tenía buenas referencias sobre la colocación del mástil. Johan dijo: “No te preocupes. Póngalo en la cuarta estación.
En Valentijn Inc., todas las estaciones de barcos representaban el 10 % del stock del timón de proa, por lo que termina en un 40 % de flotación. Como un joven ingeniero Pinhead, esto me confundió porque apenas había visto el diseño. «Oye, ¿cómo conoces a Johan?»
«Porque todos los barcos que diseño tienen un buen equilibrio con el mástil de la cuarta estación». Luego explicó que cuando trabajaba en Sparkman & Stephens, siempre tenían problemas con el equilibrio del timón en los barcos (sí, los diseños de S&S tampoco siempre eran perfectos desde el primer momento) y tomó cada diseño de S&S y dibujó la estación del mástil contra el timón del tiempo y solamente. Los barcos con su mástil en la estación 4 tenían un timón perfecto.
Johan dijo que no servía de nada si el barco era un cúter o un bote, e incluso dijo que era bueno para las Bermudas ordenadas. Nunca he diseñado una yola (honestamente, ¿quién lo haría más?), por lo que no puedo responder a eso, pero incluso hoy, cuando miro los yates modernos, sigo viendo la estación 4. Lo hago cuando busco en Google «ubicación del mástil en un balandro». Obtenga una referencia para la estación 4 para balandras de mástil, pero no para los aparejos fraccionarios que defienden la estación 3, que creo que se ve muy avanzado y podría funcionar para un bote (donde la ubicación del cuerpo puede controlar el bote), pero no lo haría. . Confía en un cerrajero.
Luego está la ecuación de velocidad del casco para cascos delgados. La ecuación estándar para la velocidad del casco en nudos es familiar para todos los arquitectos navales:
- Velocidad del casco = 1,34 x raíz cuadrada (L)
- Donde L es la longitud de la línea de flotación en pies.
- Sin embargo, para cascos delgados, he visto la velocidad del casco definida como:
- Velocidad de casco delgado = L/3B x raíz cuadrada (L)
- Donde B es la manga de la línea de flotación en pies.
Básicamente, dice que si la relación eslora a manga es mayor que 4, la velocidad del casco aumentará.
Copié la ecuación de un libro muy bueno sobre diseño de multicascos (no recuerdo el título ni el nombre del autor) y luego alguien «tomó prestado» el libro. Nunca volvió, y fue una ecuación que copié en una presentación sobre Zen y arquitectura naval que ha sobrevivido. He buscado muchas veces el origen de esta ecuación, e incluso he enviado ingenieros en formación para que la busquen, pero esta ecuación no se menciona en ninguna parte y los diseñadores marinos mayores que yo no la conocen. Sin embargo, es muy útil y, según mi experiencia, da resultados muy útiles cuando se juega con diseños de casco delgado.
Estas ecuaciones de velocidad del casco básicamente muestran el punto en el que un casco golpea clásico numero de froude una pared que aumenta significativamente la resistencia de las olas. Para ir más rápido, el casco debe pasar al modo de planeo, pero dado que el planeo no es muy efectivo para cascos delgados, muestra qué velocidad hay entre cascos de planeo y cascos delgados.
No proporciona números concretos, pero es excelente para hacer comparaciones y concesiones y evitar confundir a un diseñador sobre problemas de diseño entrelazados.
Juntar estos cuatro conceptos le dará al diseñador un marco de referencia rápido:
«Permítanme diseñar un yate delgado de 44 pies de largo para cruzar el océano para una mejor velocidad que el planeo, pero tengo que colocar el mástil en la estación 4 y asegurarme de mantener suficiente rigidez torsional en esa pequeña sección transversal».
Estas son solo cuatro de los cientos de variables que entran en juego con el diseño de embarcaciones, pero reducir las variables simplifica la ecuación general y da como resultado mejores soluciones.
Sobre todo, estos trucos son muy útiles para eliminar soluciones erróneas y, por lo tanto, no deben olvidarse, o estaremos condenados a repetir los errores cometidos por nuestros predecesores. Desearía que hubiera una manera de transferir ese conocimiento de ingeniería de manera más eficiente. Parece que Internet, a pesar de sus muchos beneficios de ingeniería, no es muy adecuado.
Por cada columna que escribo, MREN se ha comprometido a hacer una pequeña donación a una organización de mi elección. Nomino para esta columna Museo Herreshoff. En mi opinión, uno de los mejores lugares para observar las realidades de la ingeniería.
