Cuenca para maquetas de barcos

Un tanque de pruebas para modelos de barcos es una tina o tanque utilizado para realizar pruebas hidrodinámicas con modelos de barcos , con el fin de diseñar un nuevo barco (a tamaño real) o perfeccionar el diseño de un barco para mejorar su rendimiento en el mar. También puede referirse a la organización (a menudo una empresa) que posee y opera dichas instalaciones.

Una empresa de ingeniería actúa como contratista de los astilleros correspondientes y proporciona ensayos con modelos hidrodinámicos y cálculos numéricos para apoyar el diseño y desarrollo de buques y estructuras marinas.

El eminente ingeniero inglés William Froude publicó una serie de influyentes artículos sobre diseños de buques para maximizar la estabilidad en la década de 1860. La Institución de Arquitectos Navales le encargó finalmente que identificara la forma de casco más eficiente . Validó sus modelos teóricos con extensas pruebas empíricas, utilizando maquetas a escala para las diferentes dimensiones del casco. Estableció una fórmula (ahora conocida como el número de Froude ) mediante la cual los resultados de las pruebas a pequeña escala podían utilizarse para predecir el comportamiento de cascos de tamaño real. Construyó una secuencia de maquetas a escala de 3, 6 y (mostrada en la imagen) 12 pies y las utilizó en pruebas de remolque para establecer leyes de resistencia y escalado. Sus experimentos fueron posteriormente confirmados en pruebas a escala real realizadas por el Almirantazgo y, como resultado, se construyó la primera piscina de maquetas de buques, a expensas del erario público, en su casa de Torquay . Allí pudo combinar su experiencia matemática con la experimentación práctica con tal éxito que sus métodos se siguen utilizando hoy en día. ^{[ 1 ]}

Inspirada por el exitoso trabajo de Froude, la empresa constructora naval William Denny and Brothers completó en 1883 el primer ejemplo comercial del mundo de un tanque para maquetas de barcos. Las instalaciones se utilizaron para probar modelos de diversos buques y explorar varios métodos de propulsión, incluyendo hélices, paletas y ruedas de paletas. Se realizaron experimentos con modelos de los estabilizadores Denny-Brown y del aerodeslizador Denny para evaluar su viabilidad. El personal del tanque también llevó a cabo investigaciones y experimentos para otras empresas: Harland & Wolff, con sede en Belfast, decidió instalar una proa bulbosa en el transatlántico Canberra tras las exitosas pruebas de modelos en el Tanque Denny. ^{[ 2 ]}

Las instalaciones para pruebas hidrodinámicas presentes en un dique de modelismo incluyen, como mínimo, un tanque de remolque , un túnel de cavitación y talleres. Algunos diques de modelismo naval cuentan con instalaciones adicionales, como un tanque de maniobras y comportamiento en el mar, y un tanque de hielo .

Tanque de remolque

Un tanque de remolque es una dársena de varios metros de ancho y cientos de metros de largo, equipada con un carro de remolque que se desplaza sobre dos raíles a cada lado. El carro de remolque puede remolcar el modelo o seguirlo, y está equipado con ordenadores y dispositivos para registrar o controlar, respectivamente, variables como la velocidad, el empuje y el par de la hélice, el ángulo del timón, etc. El tanque de remolque se utiliza para realizar pruebas de resistencia y propulsión con modelos de barcos remolcados y autopropulsados, con el fin de determinar la potencia que el motor deberá proporcionar para alcanzar la velocidad estipulada en el contrato entre el astillero y el armador. El tanque de remolque también sirve para determinar el comportamiento de maniobra a escala del modelo. Para ello, el modelo autopropulsado se somete a una serie de maniobras en zigzag con diferentes amplitudes de ángulo del timón. El procesamiento posterior de los datos de la prueba mediante la identificación del sistema da como resultado un modelo numérico para simular cualquier otra maniobra, como la prueba de espiral de Dieudonné o los círculos de giro. Además, un tanque de remolque puede equiparse con un PMM ( mecanismo de movimiento planar ) o un CPMC (carro de movimiento planar computarizado) para medir las fuerzas y momentos hidrodinámicos sobre buques u objetos sumergidos bajo la influencia de flujos oblicuos y movimientos forzados. El tanque de remolque también puede equiparse con un generador de olas para realizar pruebas de comportamiento en el mar, ya sea simulando olas naturales (irregulares) o exponiendo el modelo a un paquete de olas que produce un conjunto de estadísticas conocidas como operadores de amplitud de respuesta (acrónimo RAO ), que determinan el probable comportamiento real del buque en el mar cuando opera en mares con amplitudes y frecuencias de olas variables (estos parámetros se conocen como estados del mar ). Las modernas instalaciones de pruebas de comportamiento en el mar pueden determinar estas estadísticas RAO, con la ayuda del hardware y software informático apropiados, en una sola prueba.

Además, estas empresas o autoridades cuentan con software y experiencia en dinámica de fluidos computacional ( CFD) para simular numéricamente el complejo flujo alrededor de los buques, sus timones y hélices. El estado actual de la técnica aún no permite que el software reemplace por completo las pruebas con modelos mediante cálculos CFD. Una de las razones, aunque no la única, es que la elementalización sigue siendo costosa. Asimismo, el diseño de líneas de algunos buques lo realizan los especialistas del astillero, ya sea desde cero o mediante la optimización del diseño inicial proporcionado por el astillero. Lo mismo ocurre con el diseño de las hélices.

Las piscinas de modelos de barcos de todo el mundo están organizadas en la ITTC ^{[ 3 ]} ( Conferencia Internacional de Tanques de Remolque ) para estandarizar sus procedimientos de prueba de modelos.

Algunos de los astilleros para maquetas de barcos más importantes son:

• Tanque Denny en Dumbarton , Escocia. El tanque Denny fue el primer tanque comercial para maquetas de barcos. ^{[ 4 ]}
• Carro de medición de corriente, División CMC, CWPRS Pune, India ^{[ 5 ]}
• SINTEF Ocean, tanque de remolque, dársena oceánica, túnel de cavitación ^{[ 6 ]} en Trondheim , Noruega
• Tanque de remolque de alta velocidad - Unidad Wolfson MTIA ^{[ 7 ]} - especialistas en motores y velas de alto rendimiento.
• El David Taylor Model Basin y el Davidson Laboratory en la División Carderock del Centro de Guerra de Superficie Naval en los Estados Unidos.
• Instalación de tanques de remolque de alta velocidad en los Laboratorios de Ciencia y Tecnología Naval en Vizag, India.
• El Instituto de Tecnología Oceánica ^{[ 8 ]} en St. Johns, Canadá
• FORCE Technology ^{[ 9 ]} en Lyngby, Dinamarca
• SSPA, ^{[ 10 ]} en Gotemburgo, Suecia
• Laboratorio de Ingeniería Naval y Oceánica ( ^{[ 11 ]} ) del Instituto de Investigación Tecnológica de São Paulo ^{[ 12 ]} en São Paulo , Brasil .
• Instituto de Investigación Marítima de los Países Bajos (MARIN) ^{[ 13 ]} en Wageningen, Países Bajos
• CNR-INSEAN ^{[ 14 ]} en Roma , Italia
• Universidad de Nápoles Federico II ^{[ 15 ]} en Nápoles , Italia
• SVA Potsdam ^{[ 16 ]} en Potsdam , Alemania
• HSVA ^{[ 17 ]} en Hamburgo , Alemania
• "Bassin d'essai des carènes" en Val de Reuil, ^{[ 18 ]} Francia
• CEHIPAR ^{[ 19 ]} en Madrid, España
• CTO SA ^{[ 20 ]} ] en Gdansk, Polonia
• FloWaveTT ^{[ 21 ]} en Edimburgo, Escocia
• Centro de investigación estatal de Krylov Крыловский государственный научный центр en San Petersburgo, Rusia
• Instituto Nacional de Investigación Marítima (NMRI) ^{[ 22 ]} en Tokio, Japón
• Centro de Investigación Científica Naval de China (CSSRC) ^{[ 23 ]} en Wuxi, China
• Rosa Röhre en Berlín , Alemania

• Página web de Ultramarine Inc. sobre modelado de buques

• "Aportando más velocidad y potencia a nuestra Armada" , junio de 1943, artículo extenso y bien ilustrado de Popular Science sobre dársenas de remolque.