Mi viejo hobby de diseñar: un catamarán con propelas mirando hacia dentro


Después de varias cosas, que he visto terminé por intentar diseñar un barco, capas de mantener la estabilidad con un oleaje de 12m, además de una estructura más resistente a las vibraciones.

Para obtener esos objetivos, me planteaba tener 4 quillas, las quillas con básicamente las unas barras de hierro, que sostienen la estructura. La razón de esto es tolerar las deformaciones y posibles golpes con iceberg o rocas, de algún volcán submarino que entró en erupción, restos de naufrágios, etc.

Las imágenes sirven para mostrar el casco, además de la vela retráctil a los lados, para obtener una disminución del consumo de combustible, en viento a favor y un impulso extra en caso de fallos del motor principal, al navegar usando la vela lateral para girar sobre su eje y repetir la operación, para obtener un impulso con viento en contra.

Si bien no sé navegar, se algo de física y la uso para entender el funcionamiento del barco. Las mareas en contra son por lo general, una fuerza que reduce el avance del barco, debido a que el casco esta delante del motor. En las imágenes, pueden ver que el motor, va en medio de ambos cascos, puedo agregar más aros, para obtener más desplazamiento, lo importante es tener en cuenta de que el calado del barco, de cierta forma protege a la propela y el timón.

En esta imágen, estaba intentando volver a diseñar, el corte en la zona del media del barco, con los motores a cada lado, si bien no diseñe aún la caja reductora, deje un espacio estimado, enbase a las dimensiones de un motor Wärtsilla, al lado izquierdo y otro eléctrico, del lado derecho. El principal problema de tener dos pares de motores, es decir, dos propelas, es el flujo del agua.

En la parte más externa, al tener un perímetro de 12.56637m, con radio de 2m, para evitar perder el calado mínimo de unos 5 metros, el perímetro interior es de 0.8m con una longitud total de unos 5.02654. Girando a 2400RPM, en la parte exterior son 30.159.288m y en la parte interior, son 12,063.696m. Como el perímetro, es menor, gira más veces que el perímetro exterior, a eso hay que sumar la forma de la propela, que aún no he terminado de comprender y tampoco tengo impresoras 3D, para crear una versión de pruebas, con los mecanismos de rotación en 180º, para obtener una forma de comprobar las teorías, pero deberían de tener una forma similar a esta:

Quizás, también sea posible optimizar los flujos usando algo similar a un estator, para tener un caudal uniforme en torno a la entrada. Desde mi punto de vista, no llega a ser una turbina de agua, debido a que carece de muchos elementos y gira a pocas revoluciones, una verdadera turbina, funciona en base a la comprensión y descompresión, eso es lo que me lleva a ver a este sistema con propelas invertidas algo diferente, pero de un modo u otro, la turbina es una propela, que llamaron álave por ser más pequeña y fija, además de tener otra, que también es fija y va delante con un mecanismo de contragiro, nada más. Es posible convertir, este sistema en turbina, aunque el problema, es lo que suceda en altamar, a más complejidad, mayor dificultad de volver a poner en funcionamiento el barco.

El barco debería tener unos 10-15m de calado máximos, con el lastre y carga suficiente para equilibrarlo y undir aún más su quilla, para evitar problemas en mar abierto, por el oleaje durante las tormentas. La idea es simple, evitar mantener un centro de gravedad alto y por otro lado, evitar las vibraciones en el casco, cerca de la costa, durante los cambios de marea y su entrada y salida del mar abierto, en pocas palabras, una pérdida de la resistencia del casco o excesivas deformaciones, que desde mi juicio suceden con los barcos, que tienden a doblarse, desde el punto de vista del marinero, es escorar el barco, sin embargo, en las imágenes que he visto, el barco tenía la proa y la popa con una alineación diferente y eso me lleva a pensar de que la quilla perdió su resistencia o las fuerzas doblaron, las demás barras de metal que van a los lados, haciendo que gire sobre la quilla.

En la imágen de frente, pueden ver que la forma del barco, admito de que uso Blender por una buena razón, voy estudiando formas, creando lo básico y agregando un modificador de subdivisión llamado “Subdivision”, con el valor de “Levels viewport” en 2, o lo que es más fácil, tecla Ctrl + 2, con eso obtengo una forma, sin realizar una integral, luego voy trabajando el volumen con una operación booleana, es decir, creo el volumen opuesto, partiendo de las coordenadas de los vértices, para cálcular el espacio, cálcular la fuerza del impacto de una ola, además de la repetición entre olas, es decir, estimar o más bien imaginar, la vibración generada por el oleaje y eso me lleva a pensar de que en la parte del medio, debería de llevar dos placas de 2cm, con pestillos mirandose entre sí, para ser soldadas o remachadas, para limitar las deformaciones.

De un modo u otro, las placas que son dobladas, para ser como el chasis de un auto, sirven para para soportar deformaciones y volver a su estado natural con el peso en la carga superior o actuar como elástico. Aunque lo cierto es que las imágenes de barcos que he visto, son bastante simples las estructuras, quizás este exagerando, aunque a 40 nudos, el impacto de una ola de 6m es grande y si tuvieran que escapar de una tormenta, por el riesgo de tifón, o peor aún ir a mar abierto a toda máquina, para evitar el oleaje de un tsunami, necesitarían tener una forma de llegar a buen puerto.

El uso de las velas, es una forma que pienso, sería la más sensata a la hora de usar combustible, para no ir con el motor principal y los dos motores, secundarios a cada lado, por lo general estos deberían ser usados dentro de un puerto o en su cercanía para navegar a 3 nudos y luego ser guiado por los remolcadores.

Aunque sea un hobbie, es una buena forma que encontré de usar topología y de inspirarme a terminar el sistema, que había pensado para Blood and fire, de exploración y combate naval, aunque después, había pensando en conformarme con la escena inicial, en dónde llegaba el personaje, en un golfo montañoso, similar a los fiordos de Noruega o quizás la costa de Croacia. De un modo u otro, si vas a combatir, creo que necesitas ver la deformación del casco, usando shaders, y un sistema de astillado de las maderas, para volverlo más real, sobre todo, durante el combate con onagros y fuego griego.