Se puede estimar el peso de la pintura, en primera aproximación, mediante la siguiente expresión, que es función del peso del acero:
WPINTURA= 0,08* WST WPINTURA= 0,08*450,6=36 Ton Cálculo del Peso en Rosca
Sumando los términos calculados anteriormente, se obtiene el siguiente peso en rosca: PR = WST + Wh+e + WQ + WPINTURA =873,32 T
En resumen nos encontramos que el PM= 1111,63 TONELADAS
PR= 873,32 TONELADAS
Sumando ambos calculamos el desplazamiento sumando ambos= 1111,63+873,32 = 1984,95 toneladas
9 DIMENSIONES FINALES
Por todo lo expuesto anteriormente, las características principales del buque de proyecto que se considerarán son:
DIMENSIONES FINALES
Eslora entre perpendiculares LPP 43,3 m
Manga B 13,6 m Puntal D 6 m Calado T 4,8 m Desplazamiento 2105 t Potencia BHP 4778,59 HP Velocidad V 13,5 kn
Tiro a Punto Fijo TPF 60 t
Coeficiente de Bloque 0,72
10 REFERENCIAS
“Proyecto Básico del Buque Mercante”, - Alvariño, Ázpiroz y Meizoso “Ship design for efficiency & economy”, - H. Schneekluth & V. Bertram “Tugs Today. Modern Vessels and towing tech.”, - M.J. Gaston
ÍNDICE 1 INTRODUCCIÓN ...2
2 FORMAS BASE ADOPTADAS...5 3 COEFICIENTES DE BLOQUE, DE LA MAESTRA Y DE LA FLOTACIÓN...7
3.1. COEFICIENTE DE BLOQUE...7 3.2. COEFICIENTE DE LA MAESTRA ...7 3.3. COEFICIENTE PRISMÁTICO ...7 3.4. COEFICIENTE DE LA FLOTACIÓN...8
4 PERFILES DE PROA Y POPA DEL BUQUE ...8
4.1. PERFIL DE PROA...8 4.2. PERFILES DE POPA ...9 5 BULBO...9 6 FORMAS ...10 7 CURVA DE AREAS ...12 8 PLANO DE FORMAS...13 9 REFERENCIAS...13
1 INTRODUCCIÓN
La definición de las formas es de gran importancia a la hora del diseño del buque. Las características que hay que optimizar en la búsqueda de las formas adecuadas son:
• Tracción a punto fijo
En esta situación la velocidad es prácticamente nula, por lo que apenas hay influencia en las formas.
• Velocidad en marcha libre
La velocidad de operación requerida es de 13,5 nudos para una rápida respuesta en caso de necesidad de un salvamento. Esta velocidad es algo superior a la normal exigida a un remolcador que no realice dicha operación.
• Estabilidad en la operación
Uno de los principales requisitos para los remolcadores es el tiro efectivo indirecto (magnitud y ángulo) a una velocidad específica relativamente alta. En ese caso hay que tener en cuenta el equilibrio de fuerzas hidrodinámicas de cada uno de los componentes (casco, propulsores y quillote) de la obra viva por separado y sus interacciones. De todos modos, esta característica es mucho más específica de los remolcadores de escolta por lo que en el buque de proyecto no será tan relevante.
Por encima de todas estas características existe una fundamental para el diseño:
“El punto de aplicación de las fuerzas de gobierno (empuje generado por los propulsores) se debe encontrar a proa del centro de pivotamiento o rotación del Tractor”.
Con dicha característica se consigue: • Maniobrabilidad
Se logran mínimos círculos de rotación puesto que se trata de un gobierno activo al ser efectuado por el propulsor.
• Seguridad para el propio remolcador -Durante la operación en modo indirecto
Se excluye el riesgo de vuelco. La razón es que el punto de aplicación de las fuerzas de gobierno a proa del centro de pivotamiento y la reacción del cabo de remolque a popa del mismo proporciona capacidad al tractor de girar con su eje longitudinal hacia el cabo de remolque antes de que el momento de escora sea crítico. Incluso el propio tractor se estabiliza a sí mismo sin intervención del empuje, puesto que el momento de adrizamiento es mayor que el escorante.
-Durante la operación en la toma del cabo de remolque
Al acercarse a un buque a remolcar, la toma del cabo puede realizarse a proa del remolcador, siendo capaz de salir de la zona de presión negativa (succión de la vena líquida en los dos casos) sin dar con la popa. Basta con aprovechar toda la potencia para la maniobra de gobierno haciendo uso del control preciso del empuje. De esta forma se contrarrestan en el acto las fuerzas exteriores como son los vientos, las corrientes y la ya mencionada interacción del propio buque a asistir.
• Seguridad para el buque a remolcar durante el modo indirecto -Ayuda de gobierno
El tractor puede asumir la función de timón gracias al equilibrio estable entre las fuerzas de empuje de los propulsores, las fuerzas hidrodinámicas sobre la superficie mojada proyectada en el plano perpendicular al avance del buque a asistir y la tracción del cabo, incluso a una velocidad relativamente alta. De hecho cuanto mayor sea la velocidad mayor será la tracción. -Ayuda de frenado
Al quedar el tractor remolcado por popa a la vía, la totalidad del empuje se puede aprovechar como fuerza de frenado, ya que posee la capacidad de mantenerse en una corriente negativa gracias a la variabilidad del paso del propulsor.
Como el buque tiene una manga relativamente grande en relación a la eslora, ese propio diseño le confiere al buque gran estabilidad transversal.
Con ella se determina la resistencia al avance del buque, lo cuál influye directamente en la potencia necesaria para su propulsión y con ello su velocidad en navegación libre, aunque como en este caso es un remolcador que podrá realizar labores de remolcador de altura esta característica es menos importante que la capacidad de tracción a punto fijo.
También influye en el desplazamiento del buque, en su flotabilidad y estabilidad, así como en los delimita los espacios que vayan a estar destinados a la zona de habilitación, trabajo y carga. CARACTERÍSTICAS DE LAS FORMAS A CUMPLIR
Las especificaciones de nuestro proyecto son las siguientes:
• Remolcador salvamento, contra incendios, CI y antipolución • Tiro a punto fijo: 60 toneladas
• Clasificación y cota: ABS más altas cotas a justificar. Cota CI FF1 • Velocidad en pruebas : 13.5 nudos
• Autonomía: 10000 millas al 85% de MCR y 15% de margen de servicio • Hospital para 10 enfermos
• Capacidad de almacenamiento: tanque de 150 m3 para recogida de vertidos oleaginosos, barreras, skimmers,…
Las dimensiones principales obtenidas en el cuaderno de dimensionamiento son las siguientes:
DIMENSIONES
ESLORA ENTRE PERPENDICULARES (Lpp) 43,3 metros
MANGA (B) 13,6 metros PUNTAL (D) 4,8 metros CALADO (T) 6 metros DESPLAZAMIENTO (
Δ
) 2105 T COEF DE BLOQUE (CB) B 0,72 COEF DE LA MAESTRA (Cm) 0,88 COEF PRISMÁTICO (Cp) 0,82 COEF DE LA FLOTACIÓN (Cwp) 0,886Para generar las formas de nuestro buque hemos partido de unas formas que tenían grandes similitudes con nuestro objetivo.
Los puntos más importantes a tener en cuenta en el diseño de nuestro buque son los siguientes:
• La autonomía que aparece en las especificaciones de nuestro buque es muy elevada, la estimada suficiente para 10000millas, por lo que nuestro buque contará con tanques de almacenamiento de combustible importantes, estimado por lo que se necesitara un volumen de obra viva importante.
• Como segundo punto importante es el tanque de recogida de hidrocarburos que contará con una capacidad de 150m3, tanque de almacenamiento de dispersante, más espacio
para la estiba y operación de los elementos de lucha contra la contaminación, skimmers, barreras y demás utensilios de servicio, que ocupan un volumen considerable.
• Como contaremos con dos propulsores deberemos dejar el espacio suficiente en manga para evitar la interferencia de flujo entre ellos, ya que estamos condicionados a colocar unos propulsores y maquinaria capaces de desarrollar 60 toneladas de tiro a unto fijo. Esto condiciona también las formas en popa.
Se colocará un quillote en popa, ya que las ventajas que aportan son de gran importancia, y además es un elemento común en todos los buques de este tipo. Las ventajas que nos conceden son las siguientes:
• Aumento de la superficie lateral de la obra viva, desplazando el centro de presiones hacia popa, aumenta el brazo de palanca entre el punto de contacto del buque en rescate y el punto de aplicación del empuje.
• Máxima distancia posible entre el punto de contacto y la superestructura del remolcador. • Estabilidad de ruta.
• Separación del flujo hacia los propulsores.
• Transición continua entre remolque y empuje, sin variación de la dirección del remolcador.
• Disponibilidad de espacio cuya masa puede ser elegida para lograr el trimado óptimo del buque.
2 FORMAS BASE ADOPTADAS
Buscando buques que tuvieran unas formas similares hemos encontrado el siguiente. Aunque el anteriormente comentado tiene unas dimensiones algo menores que el nuestro, el buque cuenta también con dos propulsores azimutales situados en popa como el nuestro, así que decidimos partir de estas.
Las dimensiones del buque ejemplo son las siguientes: DIMENSIONES
ESLORA TOTAL 34,85 metros
ESLORA ENTRE PERPENDICULARES (Lpp) 33,00 metros
MANGA (B) 10,90 metros
PUNTAL (D) 5,65 metros
CALADO DE TRAZADO 4,60 metros
CALADO HASTA CANTO BAJO QUILLOTE 5,10 metros
Observamos que las principales características de las formas de este buque son las siguientes: • Las cuadernas próximas a la maestra tienen claramente forma de U, y las más lejanas
forma de V, mientras que las intermedias están a medio camino entre unas y otras afinándose a medida que se van acercando al bulbo, produciendo una amortiguación progresiva de la entrada del cuerpo de proa al mar y se disminuye la presión dinámica en los fondos planos.
• También observamos que en la zona de popa se presenta una inclinación ascendente, que dota al buque de espacio suficiente para poder albergar sus dos unidades propulsoras, a la vez que se está disminuyendo el coeficiente de succión.
• También dicho buque cuenta con quillote a popa, que como explicamos anteriormente, éste es un elemento muy común en buques de este tipo.
• Presenta un pequeño bulbo de tipo elíptico y alto, y la protuberancia de dicho bulbo es pequeña porque en el momento de remolque de otros barcos no debe ser este un elemento de interferencia. No debe sobresalir más allá de la eslora de las defensas de la amurada.
•
Como hemos dicho, las dimensiones del buque modelo son más reducidas que las nuestras. Partiendo de las formas antes comentadas, hemos realizado en Foran las modificaciones necesarias a la superficie para cumplir con los cálculos realizados en nuestro primer cuadernillo. Mediante dicho programa obtendremos los coeficientes de carena finales y cálculos hidrostáticos.
DIMENSIONES
ESLORA ENTRE PERPENDICULARES (Lpp) 43,3 metros
MANGA (B) 13,6 metros
PUNTAL (D) 4,8 metros
CALADO (T) 6 metros
DESPLAZAMIENTO CON APÉNDICES (
Δ
) 1975 TCOEF DE BLOQUE (CB) B 0,68
ABCISA DEL CENTRO DE CARENA PARA EL CALADO T 22,641 metros
COEFICIENTE DE ÁREA DE LA SECCIÓN MÁXIMA 0,896
ABCISA DE LA SECCIÓN MÁXIMA 13,147 metros
CALADO DESDE EL FONDO DE LA SECCIÓN MÁXIMA 4,650 metros
3 COEFICIENTES DE BLOQUE, DE LA MAESTRA Y DE LA
FLOTACIÓN
En el apartado anterior hemos insertado una tabla con las dimensiones definitivas con las que cuenta las formas de nuestro buque en proyecto. Como podemos observar se aprecia una leve variación en el desplazamiento respecto de la que habíamos estimado en el cuadernillo1, así que a partir de este pasaremos a calcular los nuevos coeficientes.
3.1. COEFICIENTE DE BLOQUE
CB =0,683.2. COEFICIENTE DE LA MAESTRA
Se empleará la expresión:Ke
Cb
Cm
Cb
×
−
+
=(0,526
0,49
0,165
2)
Sustituyendo el valor del coeficiente de bloque en la expresión y con un coeficiente Ke = 1,05, el valor del coeficiente de la maestra es:
Cm = 0,88
3.3. COEFICIENTE PRISMÁTICO
Se empleará la expresión:Cm
Cb
Cp=
Sustituyendo valores se obtiene el valor del coeficiente prismático que es: Cp = 0,8
3.4. COEFICIENTE DE LA FLOTACIÓN
Se empleará la expresión:
Cf = 0,45 * CB + 0,5 Sustituyendo valores se obtiene un valor de:
Cf = 0,816
4 PERFILES DE PROA Y POPA DEL BUQUE
Uno de nuestros principales objetivos es el cuidado del comportamiento hidrodinámico del buque, para ello debemos cuidar la zona de popa y proa del buque que son las que influyen más dicho comportamiento.
4.1. PERFIL DE PROA
Como hemos dicho anteriormente las formas estarán entre U y V pero como será evidente se irán afinando más cada vez que nos acerquemos a las proa y su bulbo. Las formas en U permiten disponer de zonas planas para un posible empuje del remolcador por proa. La baja velocidad de servicio no hace prever problemas de resistencia al avance ocasionados por las formas en U.
Un aspecto importante a cuidar y que es común en los remolcadores, es el embarque de agua que se pueda producir en caso de condiciones difíciles de navegación. Lo normal dentro de este tipo de buques es que la cubierta de castillo cuente con un pequeño arrufo que aumenta la altura en proa, hecho que nos asegura poder trabajar y maniobrar en una zona razonablemente seca.
El pequeño lanzamiento de la roda permite que se cuente con mayor espacio sobre la cubierta sin necesidad de aumentar la carena. Gracias a esto, dicho espacio destinado principalmente a zona de trabajo una vez más se verá menos afectado por los embarques de agua.
A lo largo de la eslora se dispone de una amurada destinada a la protección de los embates de la mar, reforzada para que las posibles colisiones con los barcos remolcados sean amortiguadas mediante defensas de goma.
4.2. PERFILES DE POPA
La zona de popa no presentará en ningún momento ningún arrufo, ya que esto facilitará las condiciones de trabajo.
5 BULBO
Pensando principalmente en las mejoras propulsivas en las distintas situaciones de carga es cuando nace la pregunta de si la utilización o no del bulbo de proa será la decisión más acertada. Para ello también se hará un estudio de cómo afecta el uso de esto a la mejora del comportamiento en la mar, así como afectará al coste constructivo.
Consultando el libro del “Proyecto Básico del Buque Mercante”, observamos unos márgenes dentro de los cuales es aconsejable su utilización.
0,65 < CB < 0,815
5,5 < Lpp/B < 7,0
Como nos encontramos dentro del primer margen y contando con todas las ventajas que tiene decidiremos emplear éste.
Las ventajas que proporciona el bulbo son las siguientes: • Disminuye la resistencia por formación de olas.
• Reduce la ola rompiente de proa disminuyendo la resistencia al avance de origen viscoso.
• Reduce los pantocazos, es más difícil que la proa salga del agua.
• Al reducir los pantocazos se reduce el embarque de agua a proa dándonos una zona seca de trabajo.
• Aumenta el área lateral del remolcador, llevando el centro de dicha área hacia proa incrementando así la resistencia del barco a escorar durante las operaciones de remolque.
Haremos una comparativa para seguir estudiando la correcta utilización o no del bulbo con el buque modelo.
BUQUE MODELO PROYECTO NUESTRO
CBB 0,6 0,68 L/B 3,03 3,18 CB *(B/L) B 0,198 0,213 FR 0,34 0,337 RN 173*10 253 10 6
Según el libro del profesor D. Antonio Baquero, “Lecciones de resistencia al avance” la idoneidad o no del uso del bulbo puede medirse mediante el número de Fraude. Si nuestro resultado de dicho parámetro está comprendido entre el intervalo [0,16- 0,57], consideraremos éste como beneficioso. Así que observando nuestro valor Fr = 0,337 la conclusión es que el uso del bulbo puede ser correcto.
6 FORMAS
Según el “Proyecto Básico del buque mercante” las formas de un buque pueden ser obtenidas de diversos modos:
• Generando unas formas propias que cumplan con los requisitos dimensionales del proyecto
• Generando las formas a partir de una serie sistemática desarrollada por algún canal de experiencias hidrodinámicas.
• Derivación de las formas a partir de algún buque similar al que se proyecta y cuyas formas se conozcan y sea considerado hidrodinámicamente bueno.
El primer método ha sido descartado ante la imposibilidad de verificar la bondad de las formas en un canal de experiencia hidrodinámicas
Los canales de experiencias han desarrollado diversas series sistemáticas, pero nuestro buque no se adapta a ninguna de ellas por quedar sus parámetros (L/B, Fn, B/T, etc) fuera de los rangos ensayados por dichos canales.
Utilizaremos, por tanto, la derivación de formas a partir de un buque base ya construido. Como ya se ha dicho anteriormente el buque base es un remolcador de altura y salvamento con las siguientes dimensiones y coeficientes:
DIMENSIONES
ESLORA ENTRE PERPENDICULARES (Lpp) 43,3 metros
MANGA (B) 13,6 metros
PUNTAL (D) 4,8 metros
CALADO (T) 6 metros
DESPLAZAMIENTO CON APÉNDICES (
Δ
) 1975 TCOEF DE BLOQUE (CB) B 0,68
COEF DE LA MAESTRA (Cm) 0,88
COEF PRISMÁTICO (Cp) 0,8
COEF DE LA FLOTACIÓN (Cwp) 0,816
Mediante transformaciones geométricas transformaremos las dimensiones principales del buque base en las dimensiones principales del buque que se está proyectando.
Las transformaciones que se van a realizar son: • La transformación afín:
Se caracteriza por mantener inalterados los coeficientes de formas y en ella, cada punto (X, Y, Z) de la carena del buque base se transforma del siguiente modo:
X = (Lpp/ Lppb)* Xb =1,27* Xb Y = (B / Bb)*Yb = 1,12* Yb
Z = (T/Tb) *Zb = 0,97* Zb Donde el sufijo b define al buque base.
• Modificación del coeficiente prismático :
Esta transformación permite, manteniendo constantes las dimensiones principales, cambiar el coeficiente prismático.
Manteniendo constante el coeficiente de la maestra (igual en el buque base y en el buque proyecto) se modifica el coeficiente de bloque.
Esta transformación se puede expresar de la siguiente forma: Para 0< X < Lpp/2
(
)
C
C
X
P p bX
−
−
=
1
1
*
Para X =Lpp/2
2
L
PPX
=
Para Lpp/2<X <Lpp (
)
C
C
X
P p bX
−
−
=
1
1
*
(
)
L
C
C
C
pp pb pb p*
1−
−
+
7 CURVA DE AREAS
Esta Curva se obtiene representando las áreas de cada sección bajo la flotación en función de la eslora. Indica como se ha repartido el empuje o volumen de carena a lo largo de la misma. Se representa de forma adimensionalizada, las ordenadas están divididas por la sección de mayor área mientras que las abscisas se dividen por la eslora.
De esta curva se puede obtener:
• Posición del centro de gravedad del volumen de carena que coincide con la posición longitudinal del centro de gravead del área encerrada bajo la curva.
• Volumen de carena, área encerrada bajo la curva. • El coeficiente prismático
La conclusión que obtenemos de la curva de áreas son las características de resistencia al avance que presentarán las formas proyectadas.
Las características que debe reunir la curva de áreas son: • Curva suave y continua.
• Tramos rectos en zonas de proa y popa. • No presentar grandes inflexiones.
La curva de áreas resultante es la siguiente:
8 PLANO DE FORMAS
Las formas del buque en proyecto se han representado a una escala 1:100 en un plano realizado en Autocad 2006, a partir de las formas que se han generado en Foran.
9 REFERENCIAS
• “Proyecto básico del Buque Mercante”. Alvariño, Ázpiroz y Meizoso • “Proyectos de Formas”. Jose F. Núñez Basañez.
Número de Proyecto:
1669
Remolcador de Salvamento Contra incendios y
Antipolución
Cuadernillo: 3 / DISPOSICIÓN GENERAL
Verónica Jordán Jordán Fecha: 15/07/2008
ÍNDICE
1 DISPOSICIÓN GENERAL... 2
1.1 INTRODUCCIÓN ...2 1.2 JUSTIFICACIÓN DE LA DISPOSICIÓN GENERAL...2 1.3. HABILITACIÓN ...3 1.4. AUTONOMÍA...4
2 ELEMENTOS ESTRUCTURALES... 5 3 CUBIERTAS ... 7 4 ZONAS DE CARGA. ZONAS DE TRABAJO... 9 5 CÁMARA DE MÁQUINAS. ... 10 6 TANQUES ... 11 7 HABILITACIÓN ... 23 8 COCINA, GAMBUZAS Y LAVANDERÍA ... 29 9 SERVICIO DE ACCESO ... 30 10 ACCESOS A COMPARTIMENTOS ... 32 11 ZONA DE AMARRE Y FONDEO... 33 12 REFERENCIAS... 33
1 DISPOSICIÓN GENERAL
1.1 INTRODUCCIÓN
A la hora de definir la disposición general, hay que tener en cuenta las necesidades del buque remolcador en base a los requisitos que aparecen en la especificación del proyecto, realizando las correspondientes modificaciones y adaptaciones sobre la disposición general del buque base.
En este cuadernillo se trata de asignar los espacios correspondientes de la forma más adecuada. Para ello se tiene que buscar que los accesos a las distintas zonas del barco sea lo más rápido y sencillo posible y que las operaciones de trabajo y de maniobra propias de este buque se puedan realizar adecuadamente y sin obstáculos.
Esta disposición no es sólo una cuestión de adecuación de espacios, sino también la búsqueda de una habilitación lo más cómoda posible para la tripulación así como la concepción del buque como un elemento lo más seguro posible.
1.2 JUSTIFICACIÓN DE LA DISPOSICIÓN GENERAL
Según la misión que lleve a cabo nuestro buque el diseño de la disposición general del buque en cuestión será de un modo u otro.
En este caso estamos ante un Remolcador de Altura y Salvamento destinado a efectuar maniobras de remolque tanto de grandes buques como de plataformas en aguas abiertas así