El Velero Monocasco del ingeniero naval

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El Momento de Giro del Casco ... de un Casco de un Monocasco ... Escorado ... puede ser una cifra espectacular

En una primera y sencilla aproximación la mecánica de fluidos nos dice que podría ser igual a ...

Coeficiente (C_MH) x q (Presión Dinámica) x Volumen Desplazado x 0,8 (reducido para tener en cuenta el 'efecto superficie' pues no es un Submarino en inmersión)

Y el Coeficiente del Momento de Giro del Casco Escorado podría ser en una primera aproximación igual a

Dos Alfa Radianes (esto es: 2 x el Ángulo de Ataque expresado en Radianes) x (1 - (2 calado del Casco / Eslora de la Flotación))

El Catamarán, en cambio, no sólo Escora muchísimo menos, sino que además, encima, el Ángulo de Ataque que ve el Agua es mucho menor

Los Monocascos, en cambio, al Escorar crean entre bastante y un montón de Fuerza Lateral en la amura de proa que además suele ser rematado con Baja Presión (Succión) Lateral a Popa

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El Tocino y la Velocidad: Churras y Merinas

En un velero ultraligero de alta competición que iza (tomando como referencia Foque + Mayor) ... 50 metros cuadrados por Tonelada no pasa nada por llevar el Centro de la Carena a proa del Centro de la Flotación

El problema surge cuando metemos a una pareja de burgueses europeos a cruzar el Atlántico con 5 toneladas de Plomo a proa del eje de giro de cabeceo/cabezada (Pitch) en un velero que iza 10 metros cuadrados de Trapo por Tonelada y que por tanto es relativamente lento en relación a la velocidad de la gran Ola oceánica que llega por Popa

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1920-2020

Después de 100 años hemos logrado llegar a la casilla de salida

Gracias al Almirante Turner y al oftalmólogo con buen ojo Thomas Harrison Butler nuestros veleros actuales tienden al buen comportamiento ... no como esos veleros viejos del pasado ... de anchos cuartos traseros, "heavy-quarter predecessors"

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El Tocino y la Velocidad: Churras y Merinas, 2

El velero de Alta Competición que iza para empezar 50 metros cuadrados de Trapo por Tonelada navega a bastante Velocidad de tal forma que

(1) el casco supera la ola de la proa, y la ola de la proa se sitúa en una zona de manga ancha, y la Fuerza de Sustentación hidroDinámica depende de la Envergadura del Espumarajo de la ola de la proa elevado al Cuadrado, y

(2) la Fuerza de Sustentación hidroDinámica depende de la Velocidad elevada al Cuadrado

(Encima algunos de estos bichos, ver los IMOCA de hace diez años, cargan Agua de Mar en unos lastres a popa ... además de llevar "reculé" el apéndice que agarra el Plomo)

El velero de Crucero que iza 10 metros cuadrados de Trapo por Tonelada ... le llega la Ola por la Popa y

La Fuerza del Viento (FV)
La Fuerza del Mar (FM) y
La Fuerza de la Tierra (FT) jalando a proa del Centro de la Flotación (CF) ...

... toodo el Universo conspira para destruir o complicar una bonita navegación

Jo er, que esto no es enviar un hombre a la luna, cómo es posible que llevemos 100 años 100 dando vueltas alrededor de dos Ejes, que son solo dos pxxxx Ejes: Pitch y Yaw

El Eje "Pitch" pasa por el Centro de la Flotación
El Eje "Yaw" pasa a mitad de camino entre el Centro de la Carena y el Centro de Gravedad

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Equilibrio de un velero Monocasco con pretensiones Oceánicas y que es relativamente lento porque iza 10-15 metros cuadrados de Trapo por Tonelada

Desactivamos la máquina de los cabezazos para que la cabezada/cabeceo en vez de ser rápida/violenta y gjrande ... sea lenta/suavesita y pequeña

Y amarramos la Estabilidad del Equilibrio de las Fuerzas Laterales

CAV, Centro Aerodinámico de las Velas, y Fuerza del Viento con su componente Horizontal y su componte Vertical (debido a la Escora)

CF, Centro de la Flotacion, es el Centro del Plano Horizontal del Area Mojada, y como en este caso es un velero con pretensiones Oceánicas pues es el Centro de la Flotación-calculado-con-toda-la-popa-mojada-por-una-Ola

CC, Centro de la Carena, es el Centro del Volumen de agua Desplazada, y aquí vemos al Centro de la Carena ... Reconciliado ... con el Centro de la Flotación, los dos juntitos

CG, Centro de Gravedad del Velero, calculado en cuatro-seis condiciones de carga para asegurarnos por donde se mueve

CHo, Centro hidroDinámico de la Orza, que como es un velero con pretensiones Oceánicas y no para llegar el primero a la boya de Barlovento ... la Orza va/está ... Neutralizada

CH_FL, Centro hidroDinámico de la suma de todo el follón de Fuerzas Laterales:

+ Momento de giro del Casco debido al guiño/abatimiento
+ Momento de giro del Casco debido a la Escora
+ Momento de giro del Casco debido al cabeceo

+ Fuerza Lateral de la Orza por su brazo de palanca = 0, cero patatero en este caso

+ Fuerza Lateral de la Pala del timón (sin moverlo, sin mirarlo, sin tocarlo) y teniendo en cuenta (a) el efecto de la Orza sobre la pala del timón pues la Orza le desvía el agua a la pala del timón y le mete su torbellino en las narices de la Pala (b) la Escora (c) si la Pala sale del agua con la Escora y (d) la corriente orbital de la Ola

a+b+c+d ... no tiene solución con una Pala, así que calculamos Dos Palas Dos

Y por otro lado hay que ver las fuerzas verticales hidroEstáticas e hidroDinámicas (las Presiones, Altas presiones y Bajas prediones, en sentido Longitudinal) que determinan ... La Actitud del Casco

Porque lo que buscamos ejque cuando llegue por popa la gran Ola ... el velero cabecee poco y suavesito y acelere y adopte de forma rápida una actitud Popa Abajo bien asentada en la Ola

Evidentemente si la Popa es muy grande es más difícil hundir la Popa en la Ola

Los veleros de los viejos carcamales navegaban bien en Alta Mar entre otras cosas porque la Popa no se resistía desde un punto de vista hidroEstático cuando era empujada pa bajo por la Succión/BajaPresión en la Popa

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Un TP52

Un TP52 lleva algo así como 1 Tonelada de tripulacion creo recordar, en cualquier caso la Tripulación viento a favor sitúa la Posición Longitudinal del Centro de Gravedad alrededor del 63-64% de la Flotación

En el dibujito de arriba

58% Centro de la Flotación
59% Centro de la Carena
62% Centro de la Gravedad

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El tirón de las Velas en ceñida puede rondar una Fuerza del 4% del Desplazamiento del velero y viento a favor la cosa puede ser del orden del 10% (8-12%) del Desplazamiento

Quiero decir que todo el Tirón de las Velas no se puede tener en cuenta en el cálculo de la posición del Centro de Gravedad

Porque la cuestión es un por lado que el cabeceo/cabezada no sea rápido/violento sino lento/suavesito y, por otro lado, es mucho mejor resolver la Actitud del Casco con las Fuerza hidroDinamicas verticales es decir las Altas Presiones y las Bajas Presiones en sentido longitudinal

Es decir no es necesario cargar Agua de Mar en popa ni mover 1 Tonelada de Tripulantes

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En un muy apretado resumen empírico el Momento de Giro del Casco (N) del Monocasco debido a la Escora y el Guiño/Abatimiento ...

N = Coeficiente de Giro del Casco (Nc) x presión dinámica (q = 0,5 Densidad del Fluido x Velocidad elevada al Cuadrado) x Abatimiento/Guiño expresado en Radianes

Coeficiente (Nc) = al Coeficiente sin Escora multiplicado por la siguiente longaniza donde la Escora está expresada en Grados (deg)

Coeficiente sin Escora (No) = 0,2164 x Volumen Desplazado - 0,014572

Ahora bien, ojo cuidao, esta Estimación la rompe al alza el Cabeceo/Cabezada, y que yo sepa nadie ha publicado cómo carajo calcularlo

Un cálculo sería por ejemplo ... con Dos Palas Dos (para que trabajen en agua limpia no distorsionada por la Orza) suponemos 1 Pala (sin moverla, ni tocarla, ni mirarla de reojo) debe hacerse cargo del Momento de Giro del Casco del Monocasco escorado 15 grados y Abatiendo/Guiñando 3-6 grados a la Velocidad de la Carena (teniendo en cuenta que hemos Neutralizado la Orza)

Si metemos la corriente orbital de la Ola ... Puff, puff ... Pues llegamos a lo que cuenta (ahora no me acuerdo de su nombre) en su primer trabajo como ingeniero aeronáutico un poco antes de la segunda guerra mundial lo pusieron a calcular el Timón (entre las mal disimuladas risitas de sus compañeros) lo dejaron cociéndose en su jugo hasta que el ingeniero jefe se apiadó de él, y le dijo:

-"tranquilo, chaval, hagas lo que hagas al final hay una condición en la que falta Timón"

Bien

Pero, en cualquier caso, sin pasarse en un cálculo muy duro es razonable hacer una estimación realista y prudente, a mí suponer 1 Pala con 2 Palas la verdad no me parece mucha exageración