Internet no es tan útil como pensamos

Estaba discutiendo la rigidez torsional en los cascos de los barcos con uno de nuestros ingenieros en prácticas y señalé un problema de rigidez torsional con una determinada sección de diseño del casco, ya que no podía inscribir un círculo de tamaño decente.

Esperaba que fuera un comentario que sería confuso para un joven ingeniero y procedí a explicar que la rigidez torsional está relacionada con gyradius, que está fuertemente relacionado con el radio y el radio está relacionado con los círculos. Intrínsecamente, la forma más rígida en torsión es un círculo y cuanto más cerca de un círculo, mejor.

Un tubo cuadrado de cierta circunferencia es mucho más rígido a la torsión que un tubo rectangular de la misma circunferencia y eso se puede confirmar observando que el círculo inscrito en el tubo cuadrado es más grande que el círculo inscrito en el tubo rectangular.

Esto me lo explicaron cuando era un joven ingeniero y me ha resultado muy útil para evaluar rápidamente los problemas de torsión.
Mientras le explicaba esto al pasante, comenzó a buscar en Google círculos inscritos y rigidez torsional y no encontró nada.

Encontramos muchas ecuaciones para la rigidez torsional de los tubos de paredes delgadas, y la versión en línea de las "Fórmulas de tensión y deformación de Roark" incluso hizo una referencia marginal a los círculos inscritos en algunas de sus ecuaciones torsionales, pero no pude encontrar absolutamente nada. eso hizo mención de mi muy útil regla general de ingeniería.

Esto me hizo preguntarme cuántos otros ingeniosos trucos de ingeniería desaparecerán en nuestro mundo de CAD, FEA e IA.

He mencionado "Beam is Cheap" en una columna anterior, pero incluso este conocido axioma no se encuentra fácilmente en Internet. De hecho, la única forma en que pude encontrar una referencia a "Beam is Cheap" en el contexto del diseño de barcos fue Google “Rik van Hemmen Beam es barato”.

Otra regla que encuentro extremadamente útil es que 44 pies es la eslora máxima que se necesita para un velero oceánico en condiciones de navegar. Es posible que sea más pequeño, pero una vez que alcanza los 44 pies, está agregando lujo en lugar de navegabilidad. Busqué en Google: "Tamaño razonable más pequeño para un velero que cruza el océano" y había muchos artículos que discutían el tamaño del velero. A menudo propusieron tamaños más pequeños, pero curiosamente nadie abogó por nada más largo que 45 pies, una confirmación sutil de esa verdad.

Con el espíritu de servicio a la profesión de ingeniería, proporcionaré dos verdades de ingeniería más.

El primero se relaciona con la colocación del mástil en las balandras. Cuando era un joven diseñador, estaba trabajando para Johan Valentijn y estaba diseñando un nuevo diseño de velero y le pregunté si tenía buenas referencias sobre la colocación del mástil. Johan dijo: “No te molestes. Póngalo en la estación cuatro.

En Valentijn Inc., todas las estaciones de barco tenían el 10 % de la proa al timón, por lo que termina en el 40 % de la línea de flotación. Como un joven ingeniero cabeza de alfiler que me confundió porque apenas había visto el diseño. “Uh, ¿cómo conoces a Johan?”

“Porque todos los barcos que diseño tienen un buen equilibrio con el mástil en la estación cuatro”. Luego explicó que cuando trabajaba en Sparkman & Stephens, siempre luchaban con el equilibrio del timón en los barcos (sí, incluso los diseños de S&S no siempre eran perfectos desde el primer momento) y simplemente tomó todos los diseños de S&S y trazó la estación del mástil contra el timón y solo los barcos con el mástil en la estación 4 tenían un timón perfecto.

Johan dijo que no importaba si el barco era un cúter o un barco de aparejo fraccionado, e incluso afirmó que funcionaba para yolas con aparejo de las Bermudas. Nunca he diseñado una yola (francamente, ¿quién lo haría más?), por lo que no puedo responder por eso, pero incluso hoy, cuando miro veleros muy modernos, sigo viendo la estación 4. Cuando busco en Google "ubicación del mástil para un balandro" lo hago obtenga una referencia a la estación 4 para balandras de tope de mástil, pero no para plataformas fraccionarias donde recomiendan la estación 3, que, para mí, mira muy hacia adelante y puede funcionar para un bote (donde la posición del cuerpo puede controlar el bote), pero no tendría confianza en él para un barco de quilla.

Luego está la ecuación de velocidad del casco para cascos delgados. La ecuación estándar para la velocidad del casco en nudos es familiar para casi todos los arquitectos navales:

• Velocidad del casco = 1,34 x raíz cuadrada (L)
  
• Donde L es la longitud de la línea de flotación en pies.
  
• Sin embargo, para cascos delgados he visto la velocidad del casco definida como:
  
• Velocidad del casco esbelto = L/3B x Raíz cuadrada (L)
  
• Donde B es la manga de la línea de flotación en pies.

Básicamente dice que si la relación entre eslora y manga es superior a 4, la velocidad del casco aumentará.

Copié la ecuación de un libro muy bueno sobre diseño de multicascos (del cual no recuerdo el título ni el nombre del autor) y luego alguien "tomó prestado" el libro. Nunca me lo devolvieron, y todo lo que tenía era la ecuación que copié en una presentación sobre Zen y arquitectura naval que sobrevive. A menudo he buscado el origen de esta ecuación, e incluso he enviado ingenieros en prácticas a realizar búsquedas, pero esta ecuación no se menciona en ninguna parte e incluso los diseñadores marinos mayores que yo no la reconocen. Sin embargo, es muy útil y, según mi experiencia, proporciona resultados muy útiles cuando se juega con diseños de cascos esbeltos.

Estas ecuaciones de velocidad del casco muestran básicamente el punto donde un casco golpea el clásico numero de froude pared con un fuerte aumento de la resistencia de las olas. Para ir más rápido, el casco tiene que pasar al modo de planeo, pero dado que el planeo no es demasiado eficiente para cascos delgados, muestra a qué velocidad hay un punto de equilibrio entre cascos de planeo y cascos delgados.

No proporciona números concretos, pero es excelente para realizar comparaciones y compensaciones, y para evitar que un diseñador se confunda con los problemas de diseño entrelazados.

El simple hecho de juntar estos cuatro conceptos le proporcionará al diseñador un marco de referencia rápido:

“Permítanme diseñar un velero que cruce el océano de 44 pies de largo y delgado para obtener una mejor velocidad sin planeo, pero tengo que colocar el mástil en la estación 4 y asegurarme de mantener suficiente rigidez torsional en esa pequeña sección transversal”.

Estas son solo cuatro variables de los cientos de variables que entran en juego con el diseño de embarcaciones, pero reducir las variables simplifica la ecuación general y dará como resultado mejores soluciones.

Sobre todo, estos trucos son extremadamente útiles para eliminar soluciones incorrectas y, por lo tanto, no deben olvidarse o estaremos condenados a repetir los errores cometidos por nuestros predecesores. Solo desearía que hubiera una manera de transferir ese conocimiento de ingeniería de manera más eficiente. Parece que Internet, a pesar de sus muchos beneficios de ingeniería, no es muy adecuado para ello.

Por cada columna que escribo, MREN se ha comprometido a hacer una pequeña donación a una organización de mi elección. Para esta columna nomino al Museo Herreshoff. En mi opinión, uno de los mejores lugares para preservar las realidades de la ingeniería.