Algunos Números de un balandro pequeñajo

[U25pies]

(-soy pequeño y tengo mucho casco)

Veamos algunos números en números redondos de un pequeño balandro de 1 tonelada ciñendo cuesta arriba a 5 nudos de velocidad contra 20 nudos de viento aparente con 20 grados de escora y 20 metros cuadrados de trapo, es decir una versión moderna y ligera a comienzos del siglo XXI de lo que fuera el tumlare o tumlaren a comienzos del siglo XX que era un balandro de 20 metros cuadrados

http://classicyachtinfo.com/yclass/tumlare-or-tumlaren/



la diferencia fundamental es que el tumlaren va escondido dentro del agua (y lleva casi 1 tonelada de lastre) y un balandro moderno pequeño y ligero, un Calimero, va encima del agua con todo el cascarón fuera

Veamos los números de un Calimero de 20 metros cuadrados de trapo:

+ 60 Newtons de Resistencia inducida/provocada por la Fuerza lateral creada por la orza, el timón y la carena (con 4 grados de abatimiento y una tremenda orza de 1,8 metros de calado)

+ 15 Newtons por la interacción entre la ola de la orza y la ola del casco al escorar el velero, es decir cuando el velero escora la zona de baja presión de la orza se une con la zona de baja presión de la ola del casco

+ 70 Newtons por el Desplazamiento del agua, la formación de olas y la diferencia de presiones a lo largo de la carena, lo que en jerga se llama la "resistencia residual" de la carena y la orza

+ 130 Newtons por el Rozamiento con el agua de la superficie mojada (y rugosa y algo sucia) de la carena, la orza y el timón, aquí la cosa es que el barco esté limpio sin algas y mejillones, se podrían rascar tal vez 10 Newtons a base de "dar cera, pulir cera" pero es mucha trabajera

+ la hélice no cuenta porque Calimero lleva un fueraborda

+ un poco de olita que es un rollo calcularlo así que aquí lo típico es subir un poco (un +10%) el resultado final y pasar de hacer este cálculo

+ 100 Newtons de Aero_Arrastre del casco, he obtenido 109 Newtons siguiendo mis cálculos, y para tener visión bifocal he obtenido 106 siguiendo a ORC-VPP-2016

Total, que la cosa se pone en unos 300 Newtons de Hydro_Resistencia + 100 Newtons de Aero_Resistencia = unos 400 Newtons de Resistencia al Avance, y la Aero_Fuerza_de_Avance del aparejo es de unos 400 Newtons

Aero_Fuerza_Lateral en el aparejo: 1000 Newtons
Aero_Fuerza_Lateral en el casco: 500 Newtons

Fuerza que cae sobre los hombros de la orza y el timón = 1500 Newtons

bien, bonito, todo encaja y la estimación es suficientemente precisa como para construir un velero que jooo er tampoco es una nave espacial pero algunos números es bueno hacer

Pero ahora subimos el viento aparente a 28 nudos ... y ...

Hydro Resistencia: 300 Newtons, que sería más porque aumenta mucho el abatimiento, y no es una opción bajar la velocidad porque la Fuerza de la orza y el timón dependen de la velocidad del velero al cuadrado, así que no podemos perder velocidad, lo lógico es abrir el rumbo

Aero Resistencia: 300 Newtons, vaya tela

Resistencia Total al Avance: > 600 Newtons
Fuerza que necesitaríamos que nos diera el aparejo: > 1500 Newtons, lo suyo es que nos diera unos 1750 Newtons ¿y de donde los sacamos? Pues tomamos rizos, ponemos a la tripulación en la banda ... y de dónde carallo saco tanta gente en mi Calimero



Supongamos que el botecito aguantara los 1500-1750 Newtons que le estamos pidiendo al aparejo:

Aero Fuerza Lateral en el aparejo: 1500-1750 Newtons
Aero Fuerza Lateral en el cascarón: 1500 Newtons

Fuerza de la que se tiene que hacer cargo la Orza y el Timón: 3000-3250 Newtons, toma yá, kawintó lo que se menea




(el "Aero" de Manfred Curry y el "Swan36" de Juan K: en el año 2020 llegaremos a 1920)

sí, la aerodinámica del casco de un Calimero se podría mejorar ... pero la cosa estética me resulta problemática, más bien me inclino por darle un bisel a la zona de la regala y, por otro lado, recoger un poco la popa padentro, está to inventao, hay montones de botecitos así, como el grayhound 20 que se le podría inclinar más ese borde del francobordo que es donde hay más viento y más turbulencia, y la popa recogidita ayuda más de lo que parece



sí, merece la pena cuidar un poco en el diseño de un balandro la aerodinámica del casco, ahora bien lo gordo de la ceñida con viento fresco o fresquito es de dónde sacar la Fuerza/Potencia necesaria para avanzar a buena velocidad y el tamaño y la eficacia de la Orza y el Timón

[U25pies]

Los Números de arriba con 20 nudos de viento están cuidados; pero los números con 28 nudos los he puesto a voleo ... y ahora que me fijo están muy exagerao; pero la cosa es que los números dicen lo que ya sabemos: con 20 nudos de viento aparente los veleritos son una maravilla, pero que empieza a subir y subir el viento y todo se enreda y se enreda y se complica y se complica y las piezas del rompecabezas se caen



https://en.wikipedia.org/wiki/Parasitic_drag

en el eje vertical la Resistencia/Arrastre (Drag) y en el eje horizontal la Velocidad de vuelo (flight velocity) que en un velero es que sopla más y más viento

a baja velocidad de vuelo (cuando sopla digamos 10 nudos en un velero) la voz cantante la lleva la resistencia/arrastre inducido/provocado (induced drag) por la sustentación (lift) de las Alas/Velas, por eso cuando la aviación impactó en el mundo de la vela el juego pasó de a ver quién la tenía, la botavara, más larga (esto es: a ver quién ponía más trapo más abajo) el juego pasó a ver quién izaba el puño de driza de la Mayor más alto, y a ver quién tenía el grátil más largo, y los palos de los veleros crecieron y crecieron buscando rascar el cielo, pues el arrastre inducido por las Alas/Velas es inverso al cuadrado de su envergadura/altura, y por la misma razón las orzas se hicieron esbeltas y profundas hasta querer rascar el fondo de la fosa de las Marianas

pero cuando aumenta la Velocidad de vuelo (cuando sube el viento por encima de 20 nudos en un velero) el grueso de la cuestión pasa a ser la resistencia parásita

la resistencia parásita: el casco/fuselaje, la unión entre las alas y el fuselaje ... las ruedas (que por eso se recogen después de despegar) ...

con 28 nudos de viento aparente la velocidad de vuelo del velero por encima de la línea de flotación es muy alta, y muy baja por debajo de la línea de flotación, al subir el viento queremos un palo más corto y una orza más grande más esbelta y más profunda

[U25pies]

Se me ha colado un argumento retórico y falso

las Velas trabajan con un Coeficiente de sustentación de 1,5-0,8
las Orzas suelen trabajar con un Coeficiente de alrededor de 0,2

y además la similitud dinámica la da el Número de Reynolds

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

5 nudos en el agua para un velero es alta velocidad, mucha más velocidad que 28 nudos en el aire, de hecho una vez argumenté con el Número de Reynolds que bajando una Ola a palo seco es como agarrar un avión de la primera guerra mundial y poner a la velocidad del sonido

bueno, la cosa es que al subir el viento se ajustan las velas (de un Coeficiente de sustentación de 1,5 a 0,8) y baja el Arrastre inducido (que depende de la sustentación elevada al cuadrado) .... y .... sube un montón el Arrastre del casco (en el caso de un pequeño crucero con mucho casco en proporción al trapo que queda izado cuando sube el viento)





el "Aero" de Manfred Curry era un 20sq Z-jolle

[U25pies]

Estos bichos del los años 20 del siglo XX (todo vela y sin casco en el aire pues a un palmo del agua no hay casi viento) eran capaces de ceñir a 20 grados del viento aparente (y ahora me acabo de enterar que llevan 20 metros cuadrados)

http://www.zboot.net/

20qm rennJolle Z
20cuadradometros regatavelerito Z

la cosa es

Angulo de ceñida de un balandro sin casco en el aire = 22 grados = 11 grados de Hydro_Arrastre + 11 grados de Aero_Arrastre

Angulo de ceñida de un crucero costero para Alta Mar con su gran cascarón por motivos de seguridad y de habitabilidad = 33 grados (en el mejor de los casos) = 11 grados de Arrastre del aparejo + 11 grados de Arrastre de la carena y sus apéndices + 11 grados de Arrastre de la obra muerta del casco

Y cuando sube el viento por encima de 20 nudos hay que ceder 5 grados y el abatimiento sube de 3-4 a 7-8-10 ... Y encima mientras más se abre el rumbo más agarra el viento al casco, y al revés: un Dragón puede navegar tan ceñido al viento que su casco ofrece aún menos resistencia (en este tipo de veleros buena parte de la aero-resistencia-parásita está provocada por la tripulación)



hay que tener en cuenta que el velero escora, y si encima tiene una popa ancha entonces ofrece mucha pantalla al viento

un IMOCA tiene muy poco casco, tiene muy poco casco en relación a la cantidad de trapo que permanece izado

pues la proporción relevante con viento fresco es "casco / trapo izado": el problema de un Calimero es que no puede rizar el casco, a medida que sube el viento tiene menos trapo en proporción a la pantalla al viento que ofrece el casco, toda la amura de proa es como navegar con un foque acuartelado

en el Hugo Boss vemos que le han rebanado la proa para reducir el aero-arrastre del casco, pero por un lado no lo necesita (es un matiz sin importancia) pues es un bicho enorme y de una potencia descomunal, y por otro lado nótese que la cosa en este tipo de bichos está en la cantidad de viento que la popa mete hacia el agua

[U25pies]

(1979, el bote de cedro rojo, abeto y roble de Norton Smith y la Hormiga Atómica)

Potencia (o capacidad de aguantar trapo expresado en porcentaje del Desplazamiento) [Sailing Carrying Power] = brazo de adrizamiento (GZ) @ 20 grados de escora / distancia vertical (h) entre la Fuerza del Viento y la Fuerza del Agua

con 2,5 metros de manga y un pantoque vivo bien cerca del agua se pueden conseguir 50 centímetros de brazo de adrizamiento (GZ) cuando el velerito escora 20 grados

una orza de 1,8 metros de calado ciertamente hace más palanca entre la fuerza del agua y la fuerza del viento (y tumba más el velero)

si la Fuerza del viento se encuentra a 5 metros de altura (h) de la Fuerza del agua entonces el botecito aguanta una Fuerza del 10% del Desplazamiento, Potencia 10% (= 50 cm / 500 cm) que está muy muy bien para un balandro pequeñajo ... para crucero, claro, un crucerito con una Potencia del 10% es una maravilla, pero visto desde la vela ligera es una birria, una piltrafilla, pues en la vela ligera los bichos son casi verdaderos insectos, los insectos tienen una fuerza monstruosa en relación a su peso

con una Potencia de 10% y 1 Tonelada de Desplazamiento tenemos un velero de 1000 Newtons: la Tierra tira con una Fuerza de 10.000 Newtons con un brazo de palanca de 50 centímetros mientras el Viento tira con una fuerza de 1000 Newtons y 5 metros de palanca

por fortuna los balandros pequeños y ligeros tienen una magnífica solución y podemos convertir un Calimero de 1000 Newtons en una Hormiga Atómica de 2000 Newtons , +100%

con una bomba ... eletrica/eléctrica ... y una batería y un interruptor, le damos, y sacamos del fondo del Mar el equivalente a 3 fornidos tripulantes para hacer banda: cargamos 230-250 litros de mar salá en la banda de barlovento ... y ...

GZ = 70 cm

y tomamos un rizo (en la Mayor en un aparejo fraccionado muy fraccionado) y bajamos la Fuerza del viento a 4 metros de altura

70 (GZ) / 400 (h) = 0,175

pero ahora el barquito tiene un Desplazamiento de 1250 kilos que son atraídos por la Tierra con una Fuerza de unos Doce Mil Quinientos Newtons

0,175 x 12.500 Newtons => 2000 Newtons

el Calimero de 1000 Newtons se convierte en la Hormiga Atómica que aguanta 2000 Newtons, +100%

[U25pies]

ORC-VPP-2018

http://www.orc.org/rules/ORC%20VPP%2...ion%202018.pdf

ORC-VPP-2018 (página 55) ha ajustado su modelo Aerodinámico y ha subido el Coeficiente de arrastre (Cd) del casco cascarón (HULL) a 0,816 (antes 0,68)

(Fuerza = Coeficiente x PresiónDinámica x AreaDeReferencia)

no sé si es fruto de nuevas investigaciones en el túnel de viento o un ajuste del modelo a los datos/resultados de la flota

[doctaton]

Qué gusto da leer estos hilos!

Gracias cofrade @U25pies!

[Xenofonte]

Lo de los dos timones en vez de uno debe ser bueno para ir de Canarias a las Antillas, pero por el el Cantabrico y bajando Portugal creo que no deben ser muy practicos, se me ocurre.

[U25pies]

este ingeniero suizo que fue profesor de la escuela de vela Glenans no es que tenga pinta de loco, es que está loco: con un Arpege navegó en invierno el Atlántico Norte desde Islandia a las Azores ... y vio naves ardiendo más allá de Orion ... y luego en el mar de Tasmania ... en fin le metió 70 mil millas al viejo Arpege

http://sailboatdata.com/viewrecord.asp?class_id=1088

ha diseñado y construido (para sí mismo) un llamativo bicho de aluminio con el interior de espuma de PVC



http://nordkyndesign.com/

pienso que

en 6 metros de madera en láminas entra un velero de Categoría B
pero hace falta 13 metros de aluminio para verdadera Categoría A

[U25pies]

con dos timones lo suyo en mi opinión es navegar con 1 timón contra el viento y navegar con 2 timones a favor del viento

versatilidad

(ya sé que esta imagen no es buen ejemplo de lo que digo pues estos tipos lo hacen así para reducir la superficie mojada)

el velero del suizo loco tiene 1 timón, y estoy seguro que está bien calculado
mi Calimero de ser será con 2 timones, y creo que está bastante bien calculado

tremenda orza y timón en aluminio del suizo loco:

http://nordkyndesign.com/nordkyn/con...on/appendages/

[X TUTATIS]

En tu modelo propones una orza de perfil náca de generoso grosor en el perfil de ataque. Porque ésta elección?
Es más por buscar el mínimo abatimiento ciñendo?
No genera demasiado arrastre para navegación de través y portantes?

[U25pies]

Sí, el perfil de la orza es gruesa (15%) por motivos mecánicos para dejar espacio para el brazo de acero que agarra el plomo, y para reducir su resistencia como bien dices viento a favor pues después de dar vueltas por los catálogos he elegido un perfil con la nariz algo más fina (un 64) que el 0015,

hay que encajar la cosa hidrodinámica con la cosa mecánica y con la cosa presupuestaria y con la cosa filosófica: la orza se podría hacer por ejemplo de fibra de carbono pero no encaja con un botecito sencillo ...

y lo mismo con el timón: quería 1 timón y además colgado por la popa y encima abatible, y teniendo en cuenta que si la escora, que si el flujo distorsionado de la orza (la orza le desvía el agua al timón) que si la abuela fuma ... en fin, el timón crecía y crecía y crecía a cada nuevo cálculo ... y cada vez era más jrande ... y más grande significa que hace más palanca ... total, que 2 timones, que es lo suyo para un botecito ligero de popa ancha con los timones colgados del espejo de popa

en un velero hay tres cosas sagradas:

el palo
la orza
el timón

y la orza "tie que ser del tipo no se cae", y lo mismo el palo: comencé por un Z 140 (1,4 kilos el metro) luego subí la talla a un Z 170 y la cosa va ya por un palo de 2 kilos el metro, exagerao, y espero dejarlo ahí

(un botecito sencillo; pero al menos a la altura de la tecnología aeronáutica de un club de aeromodelismo, porque dónde vamos a poner el nivel, el nivel está por los suelos, leer Principles of Yacht Design es deprimente: de timón le vamos a poner ... pues ... un 1% de la superficie vélica, ya tá, déjalo, ahí quedó, y todo así, me refiero a la cosa Aero-Hidrodinámica y la Estabilidad del Equilibrio, la estructura del casco por supuesto se calcula, sí, el gremio de los navales produce cascos buenos y chulos; pero están convencidos [o estaban] que un velero es un pequeño buque con velas, y tienen esta firme creencia porque así eran desde tiempos de Tutmosis III y otras momias; pero le das una orza (que a gran velocidad es capaz de producir una tremenda fuerza) y la lían, en tiempos del Faraón de Egipto no había orzas y esas cosas)




Cinco variables que determinan la capacidad de surfear de un pequeño velero

+/- Momento Desestabilizante del casco (Momento de Munk) [M]
+/- Fuerza Desestabilizante de la Orza [K]
+/- Fuerza del Timón [T] y su brazo de palanca (t)
+/- Resistencia por el Desplazamiento [Rr] (y el extraño caso de los veleros clásicos ¿mágicos? [C])
+/- buena/mala Actitud del casco al escorar