HidroDinámica: Todos contra el Timonel

[U25pies]

Darrol Stinton en su magnífico y delicioso tarugo sobre cómo diseñar un avión cuenta que el jefe de un proyecto en el que trabajó de joven le dijo: -"hagas lo que hagas al final hay una condición de vuelo en la que te falta timón"

Todos contra el Timonel

En principio la Fuerza del Timón es igual a la Fuerza del Timón ... menos ...

- parte del timón sale del agua: una ola empuja hacia arriba el casco y saca parte del timón fuera del agua

- el efecto de la escora: sin escora el timón es el timón, pero escorado el timón es el timón multiplicado por el coseno del ángulo de escora

- el chorro de agua y espuma que la cresta de una ola puede lanzar

- para rematar la faena la corriente orbital de la ola: si un velero navega a 3 nudos de velocidad y la corriente orbital de la ola es de 3 nudos entonces el timón está muerto pues no hay flujo de agua

así estos diablillos (dos, tres o los cuatros juntos) pueden conspirar para quitarle la fuerza al timón

Y ahora veamos las fuerzas con las que tiene que luchar el timón y el timonel:

+ el Momento desestabilizante de Max Michael Munk en el Morro tan bien ilustrado en el vídeo de arriba y que dice que todo objeto alargado si guiña ya no para y tiende a atravesarse a la dirección de la marcha, esto es debido a la diferencia de presión entre la proa y la popa, gracias al Momento de Munk los superpetroleros logran virar

+ la Fuerza lateral de la carena, que en principio se encuentra en el 40% de la línea de flotación contando desde la proa, pero si el velero escora se va hacia proa, y si el velero hunde la proa entonces se va aún más a proa. Es la combinación de guiñada y escora lo que despierta y da rienda suelta a la Fuerza lateral de la carena que se va hacia proa y el Momento desestabilizante de Max Michael Munk en el Morro. Se pueden calcular las dos cosas por separado o se puede juntar las dos cosas, en cualquier caso mejor una estimación razonable y sencilla que no calcular

+ la interacción entre la carena y la orza: la carena produce más fuerza si hay una orza, y también se puede decir al revés: la orza produce más fuerza

+ la fuerza de la orza, que cumple dos funciones, por un lado la fuerza de la orza sirve para ceñir, pero en la mayoría de los veleros tiene forma de aleta de control y maniobra, pues la orza sirve para virar por avante con agilidad y para maniobrar en puerto. Si a un tiburón le quitamos la aleta dorsal entonces al girar con rapidez para atrapar una presa se iría de lado derrapando y tendería a rodar como un lapicero (aunque las otras aletas frenarían el vuelco y tal vez sólo derraparía medio volcado mientras se le escapa la presa)

el Momento de Munk en todo el Morro lo unimos a la fuerza de la carena que tiende a volar hacia la proa, y la fuerza de la orza la unimos con su interacción con la carena, y tenemos Tres Fuerzas:

La Fuerza del Timón [Yfin]
La Fuerza de la Orza [Ywind]
La Fuerza del Morro [Ybody]

pues un velero bajando una Ola de 10 metros es como un misil

[Nerderel]

Gracias U25pies
No dejes de ilustrarnos en estos temas sobre hidrodinámica que tanto desconozco y que tan apasionante me parecen asi que espero impaciente tus proximas intervenciones.
Saludos

[U25pies]

Sumamos las tres fuerzas

Y entonces

Si la fuerza hidrodinámica (= Timón + Orza + Proa) se encuentra a proa del centro de gravedad entonces el artefacto tiene equilibrio inestable, y el timonel tiene que estar todo el rato encima pues no se puede despistar ni un momento "es como mantener una escoba de pie encima de un dedo" dijo el timonel de la réplica del James Caird que era un bote de remos quiero decir que no había orza sino solo había casco y un timón intentando ordenar las presiones -las diferencias de presión- que se forman alrededor del casco

https://es.wikipedia.org/wiki/Viaje_del_James_Caird

hace un año o un par de años repitieron el viaje del James Caird con una réplica lo más exacta posible (y la misma ropa y la misma comida ... tela ... al final cuando llegan a la costa sur de la isla de Georgia del Sur hubo un poco de digamos tensión con el equipo de producción que cenaba en un yate con calefacción mientras los protagonistas estaban en una cueva helada y encima pesando que les quedaba atravesar montañas y glaciales después del viajecito en el bote ...)

bueno, total, que el bote bajaba las Olas, tremendas Olas, y escora -y entonces la fuerza lateral de la carena se va directamente a proa- y guiña y lo que faltaba -la presión se amontona en la proa y encima en una banda- y se despierta el señor Munk y juntos escora y guiñada montan el Momento de Max Michael Munk en el Morro

y el bote guiña para el otro lado y se va para el otro lado

tengo un amigo con una motora que es un puro Momento de Munk, un bailoteo constante, pues tiene un timón birrioso, un maquinón de tropecientos caballos que pesa una barbaridad a popa y a baja velocidad la presión del agua está en proa, solo va bien cuando se le pone más de 3000 vueltas a la máquina pues entonces con velocidad levanta la proa y se mete presión en la popa, que es la cosa: meter presión a popa.

Si la presión del agua está a proa del centro de gravedad entonces "es como mantener una escoba de pie encima de un dedo"

Si además sumamos una aleta de maniobra a proa del centro de gravedad y una Ola de 10 metros ... pues ... El Vanguard, un velero de 14 metros, en la Fasnet de 1979 bajando una tremenda Ola el timonel "perdió la concentración un instante" y el velero escoró, guiñó, giró violentamente, volcó y dió una voltereta de 360 grados, era demasiado ágil, ni siquiera los tiburones son así, la aleta dorsal de los peces no está a proa del centro de gravedad, sino en el centro de gravedad o incluso a popa del centro de gravedad




El Eurofighter tiene equilibrio inestable para facilitar su agilidad, es un caza, sí, pero por un lado tiene un poco de inestabilidad, una migaja y no un montón de inestabilidad y, por otro lado, al piloto le asiste en el vuelo un computer, un ordenador un cerebro electrónico. El Vanguard era un potro salvaje, era demasiado agil.

En 1979 el profesor Kensaku Nomoto ...

http://foro.latabernadelpuerto.com/s...7&postcount=21

... al profesor Kensaku Nomoto de la Universidad de Osaka se le ocurrió recordarle al profesor Gerritsma del Tecnológico de Delft ... que los veleros tienen proa, suena a chiste, pero no, es estricta verdad: el profesor Gerritsma no tenía en cuenta la proa en el equilibrio en ceñida y así el error de cálculo podía ser enorme en el equilibrio bajando una Ola.

Ya se jubiló y ahora la cátedra la ocupa el profesor Keuning que en el 19 Chesapeake Sailing Yacht Symposium de la SNAME ...

http://www.sname.org/chesapeakesaili...osiumcsys/home

... en el año 2003 puso arreglo al desaguisado siguiendo la senda señalada por Kensaku Nomoto en 1979 al que nadie le hizo caso, eso sí todo el mundo lo cita, en cualquier refrito aparece citado el profesor Kensaku Nomoto sin reflexionar sobre las consecuencias de olvidarse de la proa

En fin

Si la fuerza hidrodinámica (= Timón + Orza + Proa) se encuentra a proa del centro de gravedad el equilibrio es inestable

Si la fuerza hidrodinámica se encuentra en el centro de gravedad el equilibrio es neutral

Si la fuerza hidrodinámica (= Timón + Orza + Proa) se encuentra a popa del centro de gravedad el equilibrio es estable

Y si el equilibrio es estable el bicho se comporta como una avioneta de entrenamiento. A un artefacto se le puede dar más o menos estabilidad en el equilibrio según gusto y necesidad, por ejemplo a los pilotos de las avionetas de fumigar campos no les gusta demasiado equilibrio estable sino que quieren algo un poquito más ágil, que no sea un marmolillo, que maniobre con más agilidad

Claro, los veraneantes queremos que nuestros veleros maniobren con agilidad, y los señores de las regatas quieren llegar los primeros a la boya de barlovento virando con agilidad por avante ...

En el colmo si un velero tuviera un enoooorme equilibro estable ... habría que llamar a un remolcador para virar

No hay que descartar que algún día veamos un velero así

Si en los años 70 vimos un montón de veleros que eran potros salvajes me imagino que ahora que ha cambiado la tendencia algún día tal vez quizá veremos un velero que necesite un remolcador para virar

[U25pies]

Las etiquetas y los prejuicios no sirven de nada, sirven para ofuscar y cegar la mente

Si alguien navegó en un velero como el James Caird dirá: -no quiero ver ni en pintura un velero de quilla corrida. Y el que sufrió un velero como el Vanguard dirá: -ni de broma quiero un velero con aleta dorsal, ésa insufrible modernidad

La discusión entre clásicos y modernos es la típica discusión en la que los dos bandos tienen y no tienen razón

Aquí tenemos dos buenos bichos

Una carena pesada (300 D / L): el Baba 30 de Robert Perry
Una carena ligera (150 D / L): el MiniTransat Coco de Harlé

Dos buenos ejemplares de bichos logrados en su categoría

En la carena pesada:

+ el pie de roda recortado/quitado (forefoot cut away): una herejía moderna para los tradicionalistas: Tom Cunliffe en su interesante librito sobre cómo se maneja un velero tradicional (Hand, Reef and Steer, Tradicional Sailing Skills fos Classic Boats) se lleva las manos a la cabeza y pone el grito en el cielo con "esos diseñadores (modernos)" que recortan y quitan el pie de roda; pero es la forma de no despertar el Momento de Max Michael Munk en el Morro. Que por cierto Tom Cunliffe al final se ha comprado un velero con el pie de roda recortado/quitado, creo que un bonito Mason 44, un cofrade de esta taberna me parece que tiene un bonito Mason 33

+ mucho plano lateral a popa, de tal manera que cuando el barco guiña la presión del agua se mueve hacia popa, es una forma primitiva de llevar la presión hacia popa

+ timón profundo (bueno, podría ser más jrande y profundo)

= mínimo calado en la roda; máximo calado en el codaste

El problema de estas carenas es que la hidrodinámica no es calculable con papel y lápiz, y a veces salen bien y a veces no salen tan bien: es necesario hacer una maqueta y arrastrarla en un canal de pruebas para sacarle los números. Hubiera preferido poner un ejemplo de Francis S. Kinney del que me fio un montón, no sé por qué la fama en los veleros tradicionales se la han llevado otros.

En la carena ligera:

+ carena ligera: el Momento de Max Michael Munk en el Morro depende del calado de la carena, y con un calado del casco pequeño el momento desestabilizante de munk es pequeño

+ orza centrada: es pequeña la distancia entre el centro de la presión del agua en la orza y la posición del centro de gravedad del velero

+ timón bien dimensionado

La ventaja de estos bichos es que su hidrodinámica se puede resolver con papel y lápiz, porque por un lado es como una avioneta de fumigación o un avión de la primera guerra mundial y, por otro lado, en el Tecnológico de Delft han arrastrado en su canal de pruebas tantísimas maquetas de veleros que hay una enorme cantidad de datos, quiero decir que hay de sobra saber disponible y publicado para calcular la hidrodinámica de un velero moderno con una Casio Fx 39 sin tener un maquinón bien refrigerado con un código CFD (Cumputacional Fluid Dinamic)

[U25pies]

El SR-71 BlackBird parece cosa de ciencia ficción ... y lo gracioso es que tiene un morro tan jrande ... que para equilibrar el morro lleva una orza de popa abatible




Por fin he encontrado una foto del SR-71 navegando con la orza de popa calada

(la foto está en la página 33 del libro The Complete Book of The SR-71 BlackBird)



García diseñado por Harlé con orza de popa abatible



"sobrenatural"

dijo un americano (algo exagerado) después de navegar en un Boreal 44

mira que la idea es bien tonta quiero decir bien sencilla para una carena semi-pesada (250 D / L): la presión del morro y la carena te la llevas hacia popa calando una superficie de control y luego para maniobrar las quitas: cabito pa'rriba, cabito pa'bajo

Equilibrio estable, pero que se puede deshacer para maniobrar



-hombre, en el género Alu-porno ya metidos en faena más erótico para mi gusto sería dos orzas de popa colgando por fuera de la popa y estilo fantasía -alas de gaviota o de albatros o algo así- y pintadas de rojo y que en puerto se vieran apuntando al cielo

[Xinanhook]

Puestos a ponernos picantes...
Cofrade U25pies no pares sigue sigue!!

Tu fantasía me ha recordado a estos bonitos holandeses...





http://www.nauticayyates.com/navegac...eida-hendrika/

[caribdis]

Vengo en son de paz!!!

¿Y el centro vélico? ¿Nos da igual tener una hélice en el morro como el Barón Rojo, que un reactor en el trasero como el Blue Flame??

[caribdis]

Está claro que el que no se moja, ni opina, ni trata de razonar, ni muestra su trabajo no recibe insultos..

De toda la prolija mezcolanza teórica que maneja el insultador no he visto como conclusiones más que unos números garrapateados en un papel y una especie de dibujo de un perfil de barco que me da la impresión que está muy lejano a tener medidas concretas y ya no digo forma o flotabilidad o navegabilidad real..

Por otra parte, los complejos conocimientos teóricos tampoco parece que vengan respaldados por una gran experiencia en navegación, de la real, de esa de hacer millas uno mismo a lo largo de los años, en distintos barcos y distintas condiciones, con un hilo común de aprendizaje, no la de mil relatos aislados, de distintos protagonistas, contados probablemente con exactitud y habilidad dispar..

Pero bueno, son las cosas de pisar suelo público, aunque sea virtual, y viendo cual es el tema y objeto del primer mensaje tras la resurrección, casi me siento halagado, pero, sinceramente, creo que este espacio común debiera dejarse para actitudes y utilidades más positivas.

Un saludo

[U25pies]

"For Ketches - about 20% (using 1/2 mizzen area)"

Es una vieja regla, Una vieja regla

Tal vez se remonta a tiempos del Almirante Nelson

Admiro tu osadía, eres el hombre sin miedo, no respetas ni a dios ni al diablo, me das envidia, tío, en serio, me das mucha pero que mucha envidia, yo quisiera ser como tú, tu osadía no conoce límites; pero no puedo tomarte en serio

Es muy desconcertante que pretendas hacer un velero moderno y ligero sin calcular, a ojo de buen cubero, basándote en una vieja regla para veleros pesados

El conjunto de tus creencias es asombroso

Crees que un queche es muy diferente a una goleta a la hora de ceñir

Crees que una aleta de tiburón adaptada para grandes ángulos de ataque (por ejemplo 30 grados) es lo mismo que una orza para pequeños ángulos de ataque (por ejemplo 3 grados)

Y así todo

Normal el resultado: un inaudito Cristo con dos pistolas

Vaya berenjenal de apéndices

Vaya ensalada de apéndices fijos

Lo dicho: HidroDinámica: todos contra el timonel, todos contra el timonel

[caribdis]

A mi tú me recuerdas a esos patrones con el PER recien sacado, que se sitúan perfectamente de noche con dos marcaciones a dos faros para darse cuenta de que están a una milla de la costa y se horrorizan de saber donde están, porque no saben qué distancia es en el mar una milla...

Mi anterior barco era sloop y tenía un 18% de avance calculándolo con esa vieja regla, y escuché a un diseñador bastante conocido con barcos de regata en la vuelta al mundo y cosas así (hace años ya eh!) que decía que él siempre hacía sus barcos con el 18% de avance y que la gente que navegaba en ellos siempre decía qué equilibrados y fáciles de llevar son estos barcos...

Por supuesto para un barco de competición ni se me ocurriría, pero para esa cosa tan absurda que es el crucero y encontrarse con mares peligrosos, resulta que esas viejas reglas funcionan muy bien, las he sentido funcionar en el tacto del timón años y años, en barcos hechos por mí y que conocía como iban a ir antes de que tocasen el agua.

Porque también hay pequeñas "trampas", claro, hacer una pequeña maqueta y aprovecharse de las leyes de semejanza que seguro que dominas y ver qué tal va una configuración u otra...sin grandes pretensiones ni millones de euros gastados..algunos desde pequeños ya hacíamos barquitos porque nos apasionaba el mar y no hace falta gran cosa para hacer un modelo y VER sus reacciones..





Y los barcos ciñen y se mantienen en ceñida ellos solos y no es absolutamente necesario acudir a las teorías del señor Nomoto (que tampoco cuesta tanto hacer una comprobación con ellas) para obtener un barco que navegue seguro, alegre y fiable...

Un centro vélico demasiado encima del centro de deriva permite afinar mucho la ceñida, pero en crucero lo que quieres es que el barco sea fácil de llevar, que no sea demasiado nervioso, que no tengas que rizar enseguida, y para ello el centro vélico relativamente adelantado facilita mucho las cosas...

Y una aleta con ángulo de ataque alto entra más tarde en pérdida que una con entrada vertical...ya sé que el ángulo en que trabajan las orzas es de pocos grados, pero es igual, en una tumbada por bajar demasiado rápido una ola puede que ya no sean tan pocos, y prefiero tener un apéndice que siga trabajando a uno que ha roto el flujo y que debe volver a crearlo...

Además de pasar por encima de redes que no están en las previsiones de Marchaj, o incordiantes cabos sueltos, sacos u otro tipo de basura marina..

No desprecies lo que hace la naturaleza, las cosas son como son porque siguen siendo efectivas después de millones de años..y ¿cual es la función de una aleta dorsal? evitar el desplazamiento lateral del animal cuando "rema" con su cola caudal..yo no lo veo tan diferente a lo que hace una orza...y tantas cosas más que ya me gustaría a mi siquiera poder imitar: la perfecta ingeniería de un craneo de ave, su ligereza, su versatilidad...

Salud y me atrevo a recomendarte que empieces por el principio: trozo de corcho, una pluma de vela y una orza de recorte de plomo... y subirte a muchos barcos y disfrutar navegando..

Un saludo

[U25pies]

Te regalo un barco:

(1) para ceñir ponemos tremendo sable de subi baja delante del palo

(2) para el lastre pones la aleta de tiburón que te salga de las narices o de tu cabeza de hormigón armado, aunque yo pondría algo más simple que ayudara al barco a varar

(3) y colgando por la popa un buen timón bien despachado, que así se puede sacar la pala del agua y así el velero con ayuda de un paracaídas puede fondearse en el mar proa a las Olas en caso de temporal y no le pasa lo que que le pasó al HUGO BOSS que volcó por intentar capear a vela (un puro disparate en un velero mangudo y ultraligero)

Y ya está

No es tan complicado

[caribdis]

Lo pruebas tú, lo navegas y luego me cuentas, a mi cabeza dura le gustan las cosas fijas y no las abatibles o escamoteables.

Casco sólido, carena y aparejo equilibrados y timón, si ese conjunto está bien ya tenemos el 99% del barco, el resto, detallitos..

Y con singladuras de 125 millas ya sobra..