Articulo de referencia

Monocasco

Deperdussin Monocasco , con estructura de madera Monocasco ( / ˈ m ɒ n ə k ɒ k , - k oʊ k / MON -ə-ko(h)k ), también llamado piel estructural , es un sistema estructural en el q...

Deperdussin Monocasco , con estructura de madera

Monocasco ( / ˈ m ɒ n ə k ɒ k , - k k / MON -ə-ko(h)k ), también llamado piel estructural , es un sistema estructural en el que las cargas son soportadas por la piel externa de un objeto, de manera similar a la cáscara de un huevo. La palabra monocasco es un término francés que significa "capa única". [ 1 ]

Utilizado inicialmente para embarcaciones, [ 2 ] un verdadero monocasco soporta fuerzas de tracción y compresión dentro de la superficie y se reconoce por la ausencia de un marco interno portante. Pocas aeronaves metálicas, aparte de las de revestimiento fresado, pueden considerarse estrictamente monocascos puros, ya que utilizan una cubierta o chapa metálica reforzada con marcos remachados a la superficie; sin embargo, la mayoría de las aeronaves de madera se describen como monocascos, aunque también incorporen marcos.

Por el contrario, un semimonocasco es un híbrido que combina una piel sometida a tensión y una estructura compresiva formada por largueros y costillas o marcos . [ 3 ] Otros semimonocascos, que no deben confundirse con los monocascos verdaderos, incluyen las carrocerías monocasco de vehículos y las estructuras inflables o tanques de globo , ambos estabilizados por presión.

Aeronave

LFG Roland C.II con fuselaje monocasco de madera Wickelrumpf
Zeppelin DI, el primer avión monocasco totalmente metálico de producción en serie.

Los primeros aviones se construían con armazones, generalmente de madera o tubos de acero , que luego se podían recubrir con tela [ 4 ] como lino irlandés o algodón [ 5 ] . La tela aportaba una pequeña contribución estructural a la tracción, pero ninguna a la compresión, y su función era únicamente aerodinámica. Al considerar la estructura como un todo y no solo como la suma de sus partes, la construcción monocasco integró el revestimiento y el armazón en una única estructura portante, con mejoras significativas en resistencia y peso.

Para fabricar la estructura, se laminaron finas tiras de madera para formar una figura tridimensional; una técnica adoptada de la construcción de cascos de barcos. Uno de los primeros ejemplos fue el Deperdussin Monocoque racer de 1912, que utilizaba un fuselaje laminado compuesto por tres capas de chapa de álamo encoladas, que proporcionaban tanto la piel exterior como la estructura principal de soporte de carga. [ 6 ] Esto también produjo una superficie más lisa y redujo la resistencia de forma tan eficaz que logró ganar la mayoría de las carreras en las que participó. [ 6 ]

Este estilo de construcción fue desarrollado posteriormente en Alemania por LFG Roland, utilizando la forma patentada Wickelrumpf (casco envuelto), que más tarde licenciaron a Pfalz Flugzeugwerke, empresa que la empleó en varios aviones de combate. Cada mitad del fuselaje se formaba sobre un molde macho mediante dos capas de listones de madera contrachapada con una envoltura de tela entre ellas. La madera contrachapada utilizada en sus inicios era propensa a dañarse por la humedad y a la delaminación. [ 7 ]

Si bien los aviones totalmente metálicos, como el Junkers J 1, habían aparecido ya en 1915, estos no eran monocasco, sino que añadían una capa metálica a una estructura subyacente.

Los primeros monocascos metálicos fueron construidos por Claudius Dornier , mientras trabajaba para Zeppelin-Lindau. [ 8 ] Tuvo que superar varios problemas, entre ellos la calidad de las aleaciones de aluminio lo suficientemente resistentes para usarse como materiales estructurales, que frecuentemente formaban capas en lugar de presentar un material uniforme. [ 8 ] Después de intentos fallidos con varios hidroaviones grandes en los que algunos componentes eran monocascos, construyó el Zeppelin-Lindau V1 para probar un fuselaje monocasco. Aunque se estrelló, aprendió mucho de su construcción. El Dornier-Zeppelin DI se construyó en 1918 y, aunque demasiado tarde para el servicio operativo durante la guerra, fue el primer avión monocasco totalmente metálico en entrar en producción. [ 8 ] [ 9 ]

Paralelamente a Dornier, Zeppelin también empleó a Adolf Rohrbach , quien construyó el Zeppelin-Staaken E-4/20 , que cuando voló en 1920 [ 10 ] se convirtió en el primer avión de pasajeros monocasco multimotor, antes de ser destruido por orden de la Comisión Interaliada. Al final de la Primera Guerra Mundial, la Comisión Técnica Interaliada publicó detalles del último hidroavión Zeppelin-Lindau mostrando su construcción monocasco. En el Reino Unido, Oswald Short construyó varios aviones experimentales con fuselajes monocasco de metal comenzando con el Short Silver Streak de 1920 en un intento de convencer al Ministerio del Aire de su superioridad sobre la madera. A pesar de las ventajas, los monocascos de aleación de aluminio no se generalizarían hasta mediados de la década de 1930 como resultado de varios factores, incluido el conservadurismo del diseño y los costos de configuración de la producción. Short acabaría demostrando las ventajas del método de construcción con una serie de hidroaviones, cuyos cascos metálicos no absorbían agua como los de madera, mejorando notablemente su rendimiento. En Estados Unidos, Northrop fue un importante pionero, introduciendo técnicas utilizadas por su propia compañía y por Douglas con el Northrop Alpha .

vehículos terrestres

coches de carreras

McLaren MP4/1 de 1981, con monocasco de fibra de carbono.

En las carreras de automovilismo, la seguridad del conductor depende de la carrocería del auto, que debe cumplir con regulaciones estrictas, y solo unos pocos autos se han construido con estructuras monocasco, a pesar de su ventaja de menor peso. [ 11 ] [ 12 ] Lotus introdujo el diseño en las carreras de Fórmula , donde ahora es el estándar, [ 13 ] en su auto de carreras Lotus 25 de Fórmula Uno de 1962, que tenía una carrocería - chasis monocasco de aleación de aluminio , y McLaren fue el primero en utilizar polímeros reforzados con fibra de carbono para construir el monocasco del McLaren MP4/1 de 1981 .

coches de carretera

El GAZ M-72 fue el primer vehículo monocasco de tracción a las cuatro ruedas producido en serie del mundo (1955).

El término monocasco se aplica con frecuencia erróneamente a los automóviles monocasco . Las carrocerías de los automóviles comerciales casi nunca son verdaderos monocascos, sino que utilizan el sistema monocasco (también conocido como construcción unitaria, carrocería-chasis unitaria o construcción integral carrocería-bastidor), [ 14 ] en el que la carrocería del vehículo, su piso y el chasis forman una sola estructura, mientras que el revestimiento añade relativamente poca resistencia o rigidez. [ 15 ] En 1990, el Jaguar XJR-15 se convirtió en el primer automóvil de producción con un monocasco de fibra de carbono. [ 16 ]

Vehículos blindados

Algunos vehículos blindados de combate utilizan una estructura monocasco con una carrocería formada por placas de blindaje , en lugar de fijarlas a un bastidor. Esto reduce el peso para una cantidad determinada de blindaje. Ejemplos de ello son el TPz Fuchs alemán y el RG-33 .

Vehículos de dos ruedas

El industrial e ingeniero francés Georges Roy intentó en la década de 1920 mejorar los chasis de motocicleta de la época, inspirados en las bicicletas, que carecían de rigidez. Esto limitaba su manejo y, por lo tanto, su rendimiento. Solicitó una patente en 1926 y, en el Salón del Automóvil de París de 1929 , presentó su nueva motocicleta, la Majestic de 1930, de estilo art déco. Su nuevo tipo de carrocería monocasco resolvió los problemas que había abordado y, además de una mayor rigidez, cumplía una doble función, ya que el chasis y la carrocería proporcionaban cierta protección contra los elementos. Estrictamente hablando, era más bien un semimonocasco, ya que utilizaba un chasis de acero prensado de sección rectangular con dos largueros laterales remachados entre sí mediante travesaños, junto con pisos y mamparos delanteros y traseros. [ 2 ]

En la década de 1950, se fabricó un scooter ligero de la marca Piatti utilizando una carrocería monocasco hueca de piezas de acero prensadas y soldadas entre sí, en la que se instalaban el motor y la transmisión desde abajo.

Yamaha MF-1

La máquina podía inclinarse de lado, apoyándose sobre los estribos atornillados para facilitar el acceso mecánico. [ 17 ]

1968 Ossa 250  cc Gran Premio de carreras

Yamaha fabricó un scooter con chasis monocasco entre 1960 y 1962. El modelo MF-1 estaba equipado con un motor de 50 cc, una transmisión de tres velocidades y un depósito de combustible integrado en el chasis. [ 18 ] 

El fabricante español Ossa desarrolló una motocicleta con chasis monocasco para la temporada de carreras de motociclismo del Gran Premio de 1967. [ 19 ] Aunque la Ossa monocilíndrica tenía 20 caballos de fuerza (15 kW) menos que sus rivales, era 45 libras (20 kg) más ligera y su chasis monocasco era mucho más rígido que los chasis de motocicletas convencionales , lo que le otorgaba una agilidad superior en la pista. [ 19 ] Ossa ganó cuatro Grandes Premios con la motocicleta monocasco antes de que su piloto falleciera tras un accidente durante la prueba de 250 cc en el TT de la Isla de Man de 1970 , lo que provocó que la fábrica Ossa se retirara de la competición del Gran Premio . [ 19 ]   

Diseñadores notables como Eric Offenstadt y Dan Hanebrink crearon diseños monocasco únicos para carreras a principios de la década de 1970. [ 20 ] El evento F750 en las carreras TT de la Isla de Man de 1973 fue ganado por Peter Williams en la John Player Special con chasis monocasco que ayudó a diseñar basándose en la Norton Commando . [ 21 ] [ 22 ] Honda también experimentó con la NR500 , una motocicleta de carreras de Gran Premio monocasco en 1979. [ 23 ] La moto tenía otras características innovadoras, incluido un motor con cilindros de forma ovalada, y finalmente sucumbió a los problemas asociados con intentar desarrollar demasiadas tecnologías nuevas a la vez. En 1987 John Britten desarrolló la Aero-D One, que presentaba un chasis monocasco compuesto que pesaba solo 12 kg (26 lb) . [ 24 ]  

Un chasis monocasco de aluminio se utilizó por primera vez en una motocicleta de producción en serie a partir del año 2000 en la Kawasaki ZX-12R , [ 25 ] su motocicleta deportiva insignia de producción, cuyo objetivo era ser la motocicleta de producción más rápida . Cycle World lo describió en 2000 como una "estructura monocasco... una sola viga de gran diámetro" y "fabricada a partir de una combinación de piezas fundidas y estampadas de chapa metálica". [ 26 ]

Los cuadros de bicicleta de fibra de carbono de una sola pieza a veces se describen como monocascos; sin embargo, como la mayoría utiliza componentes para formar una estructura de cuadro (incluso si se moldea en una sola pieza), [ 27 ] estos no son cuadros monocascos, y la industria de bicicletas de pedales continúa refiriéndose a ellos como conjuntos de cuadros.

Bicicleta

La Lotus Type 108 , una superbike monocasco de fibra de carbono , alcanzó la fama cuando Chris Boardman ganó la medalla de oro en persecución individual en los Juegos Olímpicos de Barcelona 1992. Su diseño fue tan innovador que posteriormente fue restringido por nuevas regulaciones. [ 28 ]

locomotoras

Los modelos GE P40DC, P42DC y P32ACDM utilizan una carrocería monocasco.

recipientes de agua

La mayoría de las embarcaciones de fibra de vidrio son de construcción monocasco. Si bien pueden contar con mamparos de refuerzo, su construcción se basa en una estructura portante. El compuesto de fibra de vidrio es sumamente adecuado para la construcción monocasco, ya que es fácil de moldear, fácil de fabricar y relativamente fácil de reparar en caso de daños.

Grumman comenzó a fabricar canoas de aluminio después de la Segunda Guerra Mundial , con una construcción monocasco. Su método de construcción era similar al de los tanques de combustible externos para aviones.

cohetes

Primera etapa del cohete Falcon 1

Diversos cohetes han utilizado diseños monocasco estabilizados por presión, como el Atlas [ 29 ] y el Falcon 1 [ 30 ] . El Atlas era muy ligero, ya que gran parte de su soporte estructural provenía de sus tanques de combustible tipo globo de acero de pared simple , que mantienen su forma durante la aceleración gracias a la presión interna. Los tanques tipo globo no son monocascos propiamente dichos, pero funcionan de forma similar a las estructuras inflables . La piel de un tanque tipo globo solo soporta fuerzas de tracción, mientras que la compresión se resiste mediante la presión interna del líquido, de forma similar a los semimonocascos reforzados por un marco sólido. Esto se hace evidente cuando se pierde la presión interna y la estructura colapsa. Los tanques monocasco también pueden ser más económicos de fabricar que las estructuras ortogonales más tradicionales . El próximo vehículo de lanzamiento New Glenn de Blue Origin utilizará una construcción monocasco en su segunda etapa, a pesar del aumento de masa, para reducir el coste de producción. Esto es especialmente importante cuando la etapa es desechable , como en el caso de la segunda etapa del New Glenn [ 31 ] .

Véase también

Referencias

Citas

  1. Diccionario Merriam-Webster, 2011
  2. 1 2 Garson, Paul (mayo-junio de 2018). "Art Deco sobre ruedas: Majestic de 1930" . Motorcycle Classics . Recuperado el 6 de octubre de 2018 .
  3. Mecánica de fuselajes y motores. Manual de fuselajes (Publicación AC65-15A) . Washington, DC: Departamento de Transporte de los Estados Unidos, Administración Federal de Aviación, División de Normas. 1976. pág. 4. ISBN  0-16-036209-1.
  4. Megson, 1972, pág. 198
  5. Robertson, 1996, págs. 1–2
  6. 1 2 Aeronáutica, 1912, pág. 112
  7. FAA, 2001, pág. 1.2
  8. 1 2 3 Terry, 1981, págs. 97–117
  9. Grosz, 1998
  10. ^ Haddow, Grosz, 1988 págs. 289-293
  11. Monocasco – Célula de supervivencia, Diccionario técnico de F1
  12. Seguridad pasiva en los automóviles, Steven De Groote, 26 de marzo de 2006
  13. Parker, Lee (2 de enero de 2025). "¿Qué es un monocasco de F1? Explicación del chasis de F1" . Formula One History . Consultado el 5 de julio de 2025 .
  14. Póliza de daños estructurales de la NAAA con fecha del 1 de enero de 2011, consultada el 29 de marzo de 2012.
  15. Allan, Rob. Los coches de Killeen. Fecha de acceso: octubre de 2014.
  16. "Jaguar XJR-15 de 1991" .
  17. The Motor Cycle , prueba de carretera de dos páginas, 7 de marzo de 1957, pp. 298-299. Consultado el 15 de junio de 2019.
  18. MF-1 de 1960 yamaha-motor.com Consultado el 23 de marzo de 2021
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  20. "8W – ¿Quién? – Eric Offenstadt" . Forix.autosport.com . Consultado el 20 de octubre de 2010 .
  21. Resultado de la carrera F750 iomtt.com. Consultado el 27 de diciembre de 2019.
  22. "Tecnología de motocicletas: futuro perfecto: a la última" . motorcyclistonline.com . Consultado el 17 de diciembre de 2011 .
  23. "Lo poco convencional: la adopción de un chasis con forma de "caparazón de camarón" . Desafiando los espíritus de Honda . Honda Motor Co., Ltd. Consultado el 26 de diciembre de 2009 .
  24. "La Aero Bike" . Britten Motorcycle Company. Archivado del original el 15 de junio de 2009. Consultado el 19 de junio de 2009 .
  25. "Tecnología Kawasaki" . Kawasaki Heavy Industries Motocicletas y Motores . Archivado del original el 12 de enero de 2017. Consultado el 18 de diciembre de 2016 .
  26. Anderson, Steve (enero de 2000). "MEAN GREENIES" . Cycle World . pág. 34. Consultado el 27 de diciembre de 2019 . 
  27. "Fibra de carbono" . Archivado del original el 24 de febrero de 2013. Consultado el 16 de febrero de 2013 .Velocite-bikes.com
  28. Mike Rowbottom (30 de julio de 1992). "Juegos Olímpicos / Barcelona 1992: Ciclismo: Boardman recibe su reverencia dorada" . The Independent . Consultado el 18 de agosto de 2025 .
  29. Wade, Mark. "Encyclopedia Astronautica – Atlas" . Archivado del original el 14 de agosto de 2008. Consultado el 14 de noviembre de 2011 .
  30. Wade, Mark. "Enciclopedia Astronáutica – Falcon 1" . Archivado del original el 11 de noviembre de 2011. Consultado el 14 de noviembre de 2011 .
  31. Everyday Astronaut (15 de agosto de 2024). ¡Primer vistazo al interior de la nueva fábrica Glenn de Blue Origin con Jeff Bezos! Recuperado el 15 de agosto de 2024 a través de YouTube.

Bibliografía

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  • Megson, THG (1972). Estructuras de aeronaves para estudiantes de ingeniería . Londres: Edward Arnold Publishers LTD. ISBN 0-7131-3393-7.
  • Robertson, Bruce (1996). Colores y marcas de los aviones británicos de la Primera Guerra Mundial . Berkhampstead: Albatros Publications Inc. pp. 1–2 . ISBN  0-948414-65-0.
  • "Definición de monócoco" . Diccionario Merriam-Webster . Encyclopædia Britannica. 26 de septiembre de 2011.
  • Schatzberg, Eric (1999). Alas de madera, alas de metal: cultura y elección técnica en los materiales de los aviones estadounidenses, 1914-1945 . Princeton, NJ: Princeton University Press. ISBN 978-0691087733.
  • Terry, Gerard (1981). "El desarrollo de los aviones terrestres Dornier 1914–1918". Cross & Cockade Great Britain Journal . 12 (3). Sociedad de historiadores de la aviación de la Primera Guerra Mundial: 97– 117.
  • Métodos, técnicas y prácticas aceptables: inspección y reparación de aeronaves (Publicación AC 43.13-1B) . Washington, DC: Departamento de Transporte de los Estados Unidos, Administración Federal de Aviación, División de Normas. 2001. pág.  1.2. ISBN 0-16-036209-1.
  • Desconocido (1912). "desconocido". Aeronáutica (octubre): 112.{{cite journal}}: La cita utiliza un título genérico ( ayuda )