Diseño de un velero de 8 metros

[U25pies]

"Tengo conocimientos de dibujo técnico y quiero diseñarlo yo mismo, pero no se cómo hacer los cálculos para situar el mástil, su tamaño, tamaño de las velas (genoa y la mayor)"

vaya temita !

(respuesta larga):

en uno de los congresos HISWA ...

http://www.hiswasymposium.com/

... un ingeniero naval inglés cuenta cómo de jovencito un astillero le encarga situar el mástil de un velero ... y dice: -aquí

y el asunto termina en desastre

los veleros ha quedado en tierra de nadie, envuelto en mitos y leyendas y tradiciones, para hacer esta carrera por mi cuenta yo he tardado más de 10 años

el plan de estudios sería

Primera asignatura. Presiones, tensiones y determinación del escantillón: varengas, cuadernas y baos; vagras, palmejares y largueros

Segunda asignatura. HidroEstática: Desplazamiento, Posición longitudinal del Centro de la Carena (LCB), contabilidad de la posición longitudinal y vertical del Centro de Gravedad (CG), la curva de la estabilidad estática, lastre y proporción "manga / puntal"

Tercera asignatura. HidroDinámica: la carena y el cálculo de la resistencia al avance: Rozamiento de la superficie mojada, Resistencia Residual y Resistencia inducida por los apéndices; la proporción "Desplazamiento / Eslora" (D / L) y el número de Froude

Cuarta asignatura. Los apéndices, Teoría de Alas de Ludwig Prandtl: cálculo de la fuerza lateral (Lift) y del arrastre (Drag)

Quinta asignatura. Cálculo del ángulo de arrastre hidrodinámico y Cálculo de la posición Centro de la presión lateral del agua (CLR)

Sexta asignatura. El Mar no es el agua de los catedráticos de hidrodinámica: comportamiento de un velero delante de grandes olas, el Equilibrio dinámico; y el problema de cómo capear el mal tiempo

Séptima asignatura. Cálculo AeroDinámico, cálculo del ángulo de arrastre aerodinámico, la fuerza lateral (Lift) y el arrastre (Drag); y determinación de la cantidad de trapo

Octava asignatura. Equlibrio en ceñida entre la fuerza aerodinámica y la fuerza hidrodinámica

Novena asignatura. LayOut, habitabilidad, bañera, la cocina, el cuarto de baño ...

[caribdis]

Navegar mucho y en barcos diferentes.

Fijarte mucho y tratar de entender el comportamiento de un barco en el mar.

Cuando tengas claro lo que quieres, busca algo que ya esté hecho. Si no lo hay y deseas realmente diseñarlo a tu manera, empieza a dibujarlo, haz inmediatamente una maqueta y ponla a navegar...

A partir de ahí te darás cuenta de que necesitas conocer más, no te preocupes, todo eso está en libros e internet, y si te gusta el tema lo investigarás y conseguirás hacer un buen barco.

A mi al principio me aconsejaron (Xavier Soler concretamente ) el Skene's Elements of Yacht Design, y aún lo consulto de vez en cuando.

Ánimo

[U25pies]

Veamos un equema básico con las cuestiones fundamentales

Cantidad de trapo (en ceñida) => 2 x Superficie Mojada (sumando la carena, la orza y el timón)

la cantidad de trapo debe ser igual o mayor a la superficie mojada, sumando la carena, al orza y el timón, y teniendo en cuenta que la orza y el timón tienen dos caras que se mojan, que parece una tontería pero a veces se olvida

como es un rollo calcular la superficie mojada de la carena, entonces a ojo de buen cubero:

hacemos un cuadrado con la eslora

8 metros de eslora x 8 metros = 64 metros cuadrados

y ahora hacemos un triángulo como si fuera una gran vela latina

64 / 2 = 32

32 metros cuadrados para empezar, que lo podemos subir +10%

32 x 1,1 = 35 metros cuadrados

Posición del palo/mástil

en la mitad (1/2) de la línea de flotación

Alargamiento (AR, Aspect Ratio) geométrico del aparejo => 3

el Alargamiento es igual a la altura/envergadura al cuadrado divido entre la superficie vélica

por ejemplo

el puño de driza de la Mayor (o el pico de la cangreja) a 10 metros de altura de la línea de flotación, y 32 metros cuadrados de trapo

(10 x 10) / 32 = 3,1

está bien

Posición de la orza

si sólo hay 1 orza para ceñir y además es fija, entonces no hay libertad

(si al orza es abatible, entonces uno la puede poner donde le apetezca con tal de que se tome la molestia de hacer los cálculos para obtener el resultado querido)

si sólo hay 1 orza y es fija, entonces el centro de la presión del agua en la orza (CP) va justo debajo de la posición longitudinal del Centro de la Carena (LCB)

como calcular dónde está el LCB es un rollo suponemos que se encuentra en -5% de la línea de flotación

8 metros x 0,05 = 40 centímetros a popa de la mitad (1/2) de la línea de flotación

y el centro de la presión del agua en la orza (CP) se encuentra a un 20-25% de su cuerda/ancho contando desde su borde de ataque (proa, nariz)

Tamaño y forma de la orza

entre un 2% y un 3% de la superficie vélica

32 metros cudrados de trapo x 0,03 = dibujamos una orza de 1 metros cuadrado

y la forma un cuadrado de 1 metro x 1 metro (AR = 1)

aunque si queremos podemos dibujar una orza con un alargamiento de 3

Tamaño y forma del timón

el timón del 1% si es un velero grande y veloz y del 2% si es pequeño y pesado, así que

32 metros cuadrados de trapo x 0,015 = dibujamos un timón de medio metro cuadrado, e buscamos un alargamiento geométrico igual o mayor a 3

[U25pies]

nos hemos saltado a la torera todos los cálculos, al fin y al cabo hasta ayer por la tarde se hacían los veleros sin calcular, y en muchos libros las explicaciones datan de 1850, así que al carallo los ángulos de arrastre, el ángulo del arrastre hidrodinámico y el ángulo del arrastre aerodinámico ...

pero, pero

hay algo que es imposible saltarse a la torera

la faena gorda es tener una buena estimación de la posición longitudinal y vertical del Centro de Gravedad en las diversas condiciones de carga

la posición longitudinal del Centro de Gravedad tiene que coincidir para empezar más o menos con la posición longitudinal del Centro de la Carena

y para complicar más la cosa cuando el velero escora el centro de la carena se mueve hacia una banda ... y hacia la popa, especialmente si la popa es muy ancha

y además hay que contrarrestar la fuerza de avance de las velas hacia proa

si no se tiene en cuenta estas dos cosas el velero en ceñida hunde la proa, y al trimar de proa la orza pierde ángulo de ataque, así que el centro de gravedad por ejemplo diez centímetros a popa del centro de la carena

el comportamiento del velero depende del juego y movimiento de sus centros y la relación entre ellos

Centro de Gravedad
Centro de la Carena
Centro de la fuerza lateral del agua en la carena y sus apéndices (CLR)
Centro de la fuerza de las velas

[U25pies]

y

y el timón compensado, es decir

el eje del timón por ejemplo al 15% del ancho/cuerda contando desde el borde de ataque

supongamos que un timón tiene 30 centímetros de ancho

la fuerza del agua se encontrará

30 x 0,20 = 6
30 x 0,25 = 7,5

entre 6 y 7,5 centímetros contando desde el borde de ataque o proa del timón, digamos 7 centímetros, entonces si ponemos el centro del eje del timón a

30 x 0,15 = 4,5 centímetros

solo hay entre la fuerza del agua y el eje del timón una palanca de dos centímetros y medio

se añade una caña bien despachada, por ejemplo de 1 metro

así 60 kilos de fuerza en el timón se convierten en 1,5 en la mano del timonel: 1,5 kg x 100 cm = 2,5 cm x 60 kg

y que la pala del timón se pueda recoger

¿para qué?

para empezar el timón al final de la popa es mejor solución que las otras dos opciones (el timón con skeg y el timón colgando de su propio eje) pues es una solución al mismo tiempo robusta y eficiente, combinando lo mejor de las otras dos soluciones, y ya que el timón está en el espejo de popa es fácil que la pala se pueda recoger y calar con sendos cabitos, y ...

recogiendo la pala del timón el velero está tranquiliño anclado delante de una playa ... y en el límite capea Fuerza 9 proa a las olas con un paracaídas, ancla de capa o con un saco para escombros



(Rory MacDougall proa a las olas gracias a un ancla de capa de 2 metros (!) de diámetro, en su catamarán de 6 metros de eslora. Este es un caso intermedio: las palas de los timones no se pueden recoger, pero no son grandes palas debajo del casco, así que con un ancla de capa bien grande logra quedarse proa a las olas)

[chevo2015]

!Gracias a ti y a todos los cofrades que se tomaron el tiempo y la molestia de contestarme¡ Con lo que me enviaron tengo suficiente material para realizar el diseño, modificando los planos, de otro velero, que ya poseía. Saludos a todos y que tengan buenos vientos.

[jiauka]

Originalmente publicado por U25pies

y

y el timón compensado, es decir

el eje del timón por ejemplo al 15% del ancho/cuerda contando desde el borde de ataque

supongamos que un timón tiene 30 centímetros de ancho

la fuerza del agua se encontrará

30 x 0,20 = 6
30 x 0,25 = 7,5

entre 6 y 7,5 centímetros contando desde el borde de ataque o proa del timón, digamos 7 centímetros, entonces si ponemos el centro del eje del timón a

30 x 0,15 = 4,5 centímetros

solo hay entre la fuerza del agua y el eje del timón una palanca de dos centímetros y medio

se añade una caña bien despachada, por ejemplo de 1 metro

así 60 kilos de fuerza en el timón se convierten en 1,5 en la mano del timonel: 1,5 kg x 100 cm = 2,5 cm x 60 kg

y que la pala del timón se pueda recoger

¿para qué?

para empezar el timón al final de la popa es mejor solución que las otras dos opciones (el timón con skeg y el timón colgando de su propio eje) pues es una solución al mismo tiempo robusta y eficiente, combinando lo mejor de las otras dos soluciones, y ya que el timón está en el espejo de popa es fácil que la pala se pueda recoger y calar con sendos cabitos, y ...

recogiendo la pala del timón el velero está tranquiliño anclado delante de una playa ... y en el límite capea Fuerza 9 proa a las olas con un paracaídas, ancla de capa o con un saco para escombros



(Rory MacDougall proa a las olas gracias a un ancla de capa de 2 metros (!) de diámetro, en su catamarán de 6 metros de eslora. Este es un caso intermedio: las palas de los timones no se pueden recoger, pero no son grandes palas debajo del casco, así que con un ancla de capa bien grande logra quedarse proa a las olas)

Te aseguro que jamás entiendo tus posts, en este dices que lo mejor es 1 timón compensado y a la vez afirmas que lo mejor es 1 timón colgado por la popa que se pueda levantar la pala.

O me he perdido algo o eso que dices no existe, compensado y colgando por popa con la pala basculante,. Dime que barco lo lleva.

[caribdis]

Originalmente publicado por jiauka

Te aseguro que jamás entiendo tus posts, en este dices que lo mejor es 1 timón compensado y a la vez afirmas que lo mejor es 1 timón colgado por la popa que se pueda levantar la pala.

O me he perdido algo o eso que dices no existe, compensado y colgando por popa con la pala basculante,. Dime que barco lo lleva.

Si que existen. Hay Mini Transat que los llevan, en concreto, alguno diseñado por Ricard Teixidó.

Es un timón relevable relativamente normal, como el de un 470, pero el misterio está en el alineamiento de las bisagras, el eje que pasa por ellas está a popa del borde de ataque del timón, al menos en su parte más profunda, dejando una parte de la superficie a proa del eje y otra a popa.

Un saludo

[Geronimo]

Originalmente publicado por caribdis

Navegar mucho y en barcos diferentes.

Fijarte mucho y tratar de entender el comportamiento de un barco en el mar.

Cuando tengas claro lo que quieres, busca algo que ya esté hecho. Si no lo hay y deseas realmente diseñarlo a tu manera, empieza a dibujarlo, haz inmediatamente una maqueta y ponla a navegar...

A partir de ahí te darás cuenta de que necesitas conocer más, no te preocupes, todo eso está en libros e internet, y si te gusta el tema lo investigarás y conseguirás hacer un buen barco.

A mi al principio me aconsejaron (Xavier Soler concretamente ) el Skene's Elements of Yacht Design, y aún lo consulto de vez en cuando.

Ánimo

Aunque parece que me aparte un poco del tema, va relacionado con lo de "busca algo que ya esté hecho". He copiado dos textos en cursiva, de dos proyectos distintos que he chafardeado, ambas vienen a decir lo mismo, ya leído en otros hilos:
-"...hay que tomar una decisión en cuanto a que se desea obtener con el diseño del casco, se favorece a una navegación en portantes intentando no penalizar en exceso el comportamiento de la embarcación en ceñida debido a las formas más planeadoras, o bien se desea que la embarcación navegue de forma óptima en ceñida penalizando la velocidad punta en rumbos abiertos"
https://upcommons.upc.edu/bitstream/...pdf?sequence=1
-"En la travesía del Atlántico, aprovechando los vientos Alisios, la mayor parte del tiempo se navega con vientos portantes. En el Mediterráneo, con sus vientos variables, sí es importante la capacidad de ceñida."
http://oa.upm.es/21556/1/PFC_ALEJANDRO_SANCHEZ_FERNANDEZ.pdf

Si tienes un ratillo "breve" ¿puedes comentar con pocas palabras o con alguna referencia a dibujos en donde se vea la diferencia entre casco "portador" o "ceñidor"?
El dia que venga por tus lares ya traeré el ron para la queimada.

[carrumeiro]

Unas rondas cofrades.

mi consejo con ingeniero naval.

sin duda hay que apoyar la innovacion pero con los pies en la tierra y por los condicionantes iniciales, el porcentaje de exito es infinitamente inferior al de exito, pero existe al menos una posibilidad de conseguir exito.

quizas lo menos importante es saber dibujar, son mas importantes todos los calculos, e ir modificando la espiral de diseño.

un programa que defina los datos que quieres existe, pero no es una app para el iphone,es complejo manejarlo, y sobretodo que es de uso exclusivo de diseñadores, en base a estudios propios y de canales y experiencias (un trabajo continuo), que no facilitan a la competencia, pero si venden.

para empezar la biblia es "principles of yacht design" de lars larsson, que guia para tener un resultado aceptable.


Lo importante es que no pierdas la ilusion, y si realmente lo que apetece es hacer todo tu mismos, ADELANTE, pero entre los escenarios no descartes la posibilidad de total fracaso, cuanto mas estudio en profundidad, mejores seran los resultados.

el cementerio esta lleno de valientes.


mas rondas.

[caribdis]

Originalmente publicado por Geronimo

Aunque parece que me aparte un poco del tema, va relacionado con lo de "busca algo que ya esté hecho". He copiado dos textos en cursiva, de dos proyectos distintos que he chafardeado, ambas vienen a decir lo mismo, ya leído en otros hilos:
-"...hay que tomar una decisión en cuanto a que se desea obtener con el diseño del casco, se favorece a una navegación en portantes intentando no penalizar en exceso el comportamiento de la embarcación en ceñida debido a las formas más planeadoras, o bien se desea que la embarcación navegue de forma óptima en ceñida penalizando la velocidad punta en rumbos abiertos"
https://upcommons.upc.edu/bitstream/...pdf?sequence=1
-"En la travesía del Atlántico, aprovechando los vientos Alisios, la mayor parte del tiempo se navega con vientos portantes. En el Mediterráneo, con sus vientos variables, sí es importante la capacidad de ceñida."
http://oa.upm.es/21556/1/PFC_ALEJANDRO_SANCHEZ_FERNANDEZ.pdf

Si tienes un ratillo "breve" ¿puedes comentar con pocas palabras o con alguna referencia a dibujos en donde se vea la diferencia entre casco "portador" o "ceñidor"?
El dia que venga por tus lares ya traeré el ron para la queimada.

Cuando me refería a que busque algo que ya esté hecho es porque hay cantidad de buenos diseños, probados y mejorados por la experiencia de múltiples barcos que se pueden adaptar a lo que uno quiere, y encima, se pueden modificar muchos detalles para tener un barco personalizado.

Entiendo que cada uno quiera su propio barco a su manera, de hecho hasta la llegada del poliester casi todos lo eran, pero hay multitud de planos de buenos barcos, asequibles y que pueden cumplir perfectamente las expectativas de navegación de casi todo el mundo.

Por otro lado también entiendo que hacer algo uno mismo desde cero, darle forma e ir viendo como se materializa, se bota y navega (insh'Allah..) es algo tremendamente satisfactorio, pero creo que hay que reconocer que no es fácil lograr algo mejor que lo que el mercado ofrece, tanto en planos, como en barcos ya construidos que se pueden probar de manera real antes de adquirirlos.

En cuanto a los barcos mejores para ceñida o mejores para portantes, yo creo que una característica fundamental en un barco debe ser su versatilidad. En el mar puedes encontrarte con cualquier tipo de condiciones, y debes poder enfrentarte a todas ellas con seguridad.

Creo que venimos de una larga época en la que primaron los barcos ceñidores y se buscaron cascos en V, calados pronunciados y por tanto mangas estrechas, extremos finos, grandes lanzamientos y formas muy simétricas. Estos barcos ciñen muy bien pero navegan mal en portantes, cuando la superficie antideriva sobra toda. Este tipo de barcos, además, nunca existió como embarcaciones tradicionales o históricas, han llegado a ángulos de ceñida antes impensables, pero obligan a un tipo de navegación que no es el más buscado en navegación de recreo, el la que se busca sobre todo la navegación y las rutas con portantes.

Estos barcos evolucionaron al sustituir el efecto antideriva de una quilla larga por el de las quillas y orzas de aleta, mucho más efectivas, y que permitieron volver a mangas más lógicas (la relación eslora manga clásica por excelencia es la 3/1, la de las carabelas y naos de Colón), aprovechando la estabilidad de formas, su volumen interior y obteniendo barcos efectivos tanto en ceñida como en portantes...

Podemos estar de acuerdo en que la ceñida en un barco del primer tipo es de una suavidad maravillosa, pero es difícil que sea tan efectiva como en un barco con apéndices, y de hecho se están viendo muchos barcos clásicos con orzas modernas de bulbo. Y la suavidad del paso de ola puede venir también acompañada de ángulos de escora muy marcados y si el francobordo también es recortado, de navegación muy húmeda..

El problema entre navegación en ceñida y navegación en popa en barcos modernos es que la ceñida precisa apéndices efectivos que en popa sobran hasta cierto punto (sigue siendo conveniente mantener el centro de gravedad bajo), y por otra parte existe también la disyuntiva entre estabilidad de rumbo y maniobrabilidad...o sea son abundantes los compromisos en los que debemos posicionarnos al diseñar un barco...por algo se denomina arquitectura (naval), como una de las artes clásicas.

Bueno, breve no me ha salido....