Ya casi ha concluido el proyecto. Hemos hecho todo lo posible de nuestra parte para lograr buenos resultados.
Creemos que tenemos alternativas pues probamos el dispositivo y funcionó como deseabamos. Claro que no sabemos si en el Depto. de Ingeniería Hidráulica se obtendrán los mismos resultados que nosotros hemos obtenido pues los anteriores han sido adquiridos en una bañera. Podría decirse entonces que nuestro mayor temor en este momento es que el dispositivo no se comporte de la misma forma en el lugar oficial de prueba y competición.
A juicio grupal, quedamos satisfechos con la forma en como llevamos a cabo este proyecto. Tuvimos mucha organización desde el principio. Si habían problemas nos preocupábamos de resolverlos como grupo. No se apreciaron diferencias dentro del equipo lo que colaboró bastante a la buena convivencia dentro de éste.
La organización es algo clave en los trabajos en equipo. Los pequeños imprevistos llegan tal como lo indica su nombre, cuando uno menos se los espera. Con una buena organización éstos pueden ser enfrentados de mejor forma y tal como se aprecia en nuestro proyecto, nosotros tuvimos un inconveniente que pudo ser solucionado a la brevedad gracias al aporte conjunto de todos los integrantes, inclusive de aquellos que les correspondía trabajar en otras actividades dentro del proyecto que no tuvieran relación con la construcción del prototipo.
lunes, 16 de junio de 2008
domingo, 15 de junio de 2008
Consideraciones Finales
Se ha logrado solucionar el inconveniente descrito anteriormente. Se tuvo que pensar una nueva manera de conectar los cilindros a ambos motores de tal forma de que la vibración del motor no afecte al movimiento de éstos. Para esto, se incluyeron piezas como tapas de bebidas y tubos de lápiz bic en lugares estratégicos.
Las pruebas que se realizaron muestran que ya no sucede esta situación por lo que nos sentimos mucho más tranquilos.
Fue un gran susto!!
Las pruebas que se realizaron muestran que ya no sucede esta situación por lo que nos sentimos mucho más tranquilos.
Fue un gran susto!!
sábado, 14 de junio de 2008
Construcción
Comenzamos a realizar algunas pruebas al prototipo y resultó lo siguiente:
Inicialmente no tuvimos ni un problema. Pero luego lo probamos nuevamente y no funcionó. ¿La razón? en un comienzo lo habíamos probado sin haber colocado los motores en la base ya que los manteníamos en nuestras manos mientras el dispositivo andaba. Posteriormente se instalaron y se probó todo el dispositivo completo, sin embargo, producto de las vibraciones del motor, todo el dispositivo comenzó a vibrar y los cilindros también. Con esto no se producía ningún efecto magnus y por lo tanto la embarcación no avanzaba.
Hasta el momento se está intentando solucionar este inconveniente para poder presentarnos sin ningún problema en la evaluación. Esperamos poder resolver esta situación prontamente.
A continuación se ilustran los planos finales de nuestro dispositivo. La imagen de la izquierda representa una vista en planta del bote, mientras que la de la dereche representa una vista frontal. Aparece claramente la línea de flotación y las medidas que se obtuvieron experimentalmente, incluso cuánto se sumergió en el agua y a qué distancia de la línea de flotación se encuentra la superficie de la embarcación.
Observación: Hagan click en la imagen para poder verla en su tamaño completo.
Inicialmente no tuvimos ni un problema. Pero luego lo probamos nuevamente y no funcionó. ¿La razón? en un comienzo lo habíamos probado sin haber colocado los motores en la base ya que los manteníamos en nuestras manos mientras el dispositivo andaba. Posteriormente se instalaron y se probó todo el dispositivo completo, sin embargo, producto de las vibraciones del motor, todo el dispositivo comenzó a vibrar y los cilindros también. Con esto no se producía ningún efecto magnus y por lo tanto la embarcación no avanzaba.
Hasta el momento se está intentando solucionar este inconveniente para poder presentarnos sin ningún problema en la evaluación. Esperamos poder resolver esta situación prontamente.
A continuación se ilustran los planos finales de nuestro dispositivo. La imagen de la izquierda representa una vista en planta del bote, mientras que la de la dereche representa una vista frontal. Aparece claramente la línea de flotación y las medidas que se obtuvieron experimentalmente, incluso cuánto se sumergió en el agua y a qué distancia de la línea de flotación se encuentra la superficie de la embarcación.
Observación: Hagan click en la imagen para poder verla en su tamaño completo.
domingo, 8 de junio de 2008
Construcción
Continuando con la construcción de la embarcación, nos reunimos para colocar una base sobre los flotadores construidos con anterioridad.
Posteriormente, analizamos las diferentes opciones para colocar los motores y los cilindros sobre ésta.
Una muy buena idea es colocar los cilindros sobre la base con un mecanismo de tal forma de poder regular la distancia a la cual se encuentren ambos cilindros. Así, dependiendo de la potencia que tenga la fuente de viento, podremos separarlos para poder generar una diferencia de presiones mayor y por ende una velocidad mayor.
Creemos que esa estrategia podría llegar a ser muy efectiva.
Posteriormente, analizamos las diferentes opciones para colocar los motores y los cilindros sobre ésta.
Una muy buena idea es colocar los cilindros sobre la base con un mecanismo de tal forma de poder regular la distancia a la cual se encuentren ambos cilindros. Así, dependiendo de la potencia que tenga la fuente de viento, podremos separarlos para poder generar una diferencia de presiones mayor y por ende una velocidad mayor.
Creemos que esa estrategia podría llegar a ser muy efectiva.
sábado, 7 de junio de 2008
Construcción
Se ha procedido a construir la embarcación.
Hoy se comenzaron y terminaron de construir ambos flotadores. Debemos ahora ver qué colocaremos como base sobre éstos, para luego colocar los cilindros y los motores sobre ésta.
Probamos la plumavit en una tina. Hicimos presión con nuestras propias manos para ver intuitivamente cuánto iba a resistir. Quedamos muy conformes con los resultados que cada uno apreció y creemos que tendremos éxito.
La elección de este material nos ha convencido de que es una buena oportunidad para lograr buenos resultados.
Hoy se comenzaron y terminaron de construir ambos flotadores. Debemos ahora ver qué colocaremos como base sobre éstos, para luego colocar los cilindros y los motores sobre ésta.
Probamos la plumavit en una tina. Hicimos presión con nuestras propias manos para ver intuitivamente cuánto iba a resistir. Quedamos muy conformes con los resultados que cada uno apreció y creemos que tendremos éxito.
La elección de este material nos ha convencido de que es una buena oportunidad para lograr buenos resultados.
jueves, 5 de junio de 2008
Consideraciones en relación a velocidad
Este análisis no es estrictamente necesario para el proyecto, pero sí es conoveniente para la competencia.
La velocidad de nuestra embarcación es producida gracias a la acción de vientos (provocados por una fuente, i.e: secador) y al spin que tendrán los dos cilindros (gracias al funcionamiento de los motores). Así, la fuerza que actuará sobre la embarcación en el sentido de su velocidad vendrá dada por:
Fm = Rho*G*V
donde,
Rho = masa específica del agua.
G = 2*Pi*D*Vr
Vr = 2*Pi*D*s
s= spin = w.
V = velocidad viento.
Todas las variables anteriores son conocidas, salvo la velocidad del viento pues depende de la fuente que se utilizará, que hasta el momento no se ha establecido.
Por otra parte, debemos considerar la acción de las fuerzas viscosas sobre las paredes laterales de la superficie sumergida de nuestra embarcación. ¿Por qué no las de la superficie que no está supergida?, las fuerzas viscosas producidas por la interacción de nuestra embarcación con el aire son despreciables en comparación a las producidas por la interacción entre el agua y ésta. Luego, únicamente consideraremos las del agua.
Para lograr obtener una magnitud de esta fuerza utilizaremos el supuesto de distribución de velocidades lineales, lo que se da en un flujo laminar. Como se mencióno algunos días atrás, este supuesto no es válido en la realidad para nuestra embarcación ya que el flujo es turbulento y la distribución de velocidades no es la misma. Sin embargo, desde el punto de vista teórico no tenemos otra alternativa si deseamos incluír de algún modo este tipo de fuerzas.
Así, las fuerzas viscosas vendrán dadas por:
Fv = Z*A
donde,
Z = esfuerzo de corte. = mu*v/{A/2-b-l}
mu = coeficiente de viscocidad dinámica del agua.
v = velocidad de movimiento de la embarcación.
l = distancia entre elipses/2
b = semi eje menor de un flotador o elipse.
A = área lateral sumergida en el agua = 2*Pi*{b^2+a*b*arcsen(e)/e}
e= c/a.
Finalmente, es posible definir la ecuación diferencial para la descripción del movimiento de la embarcación mediante:
Fm-Fv = m*a
donde,
m = masa de toda la embarcación.
a= aceleración de la embarcación o equivalentemente = dv/dt
Luego, la ecuación diferencial queda como:
Fm = Rho*G*V - mu*A/{A/2-b-l}*v = m*dv/dt
La velocidad de nuestra embarcación es producida gracias a la acción de vientos (provocados por una fuente, i.e: secador) y al spin que tendrán los dos cilindros (gracias al funcionamiento de los motores). Así, la fuerza que actuará sobre la embarcación en el sentido de su velocidad vendrá dada por:
Fm = Rho*G*V
donde,
Rho = masa específica del agua.
G = 2*Pi*D*Vr
Vr = 2*Pi*D*s
s= spin = w.
V = velocidad viento.
Todas las variables anteriores son conocidas, salvo la velocidad del viento pues depende de la fuente que se utilizará, que hasta el momento no se ha establecido.
Por otra parte, debemos considerar la acción de las fuerzas viscosas sobre las paredes laterales de la superficie sumergida de nuestra embarcación. ¿Por qué no las de la superficie que no está supergida?, las fuerzas viscosas producidas por la interacción de nuestra embarcación con el aire son despreciables en comparación a las producidas por la interacción entre el agua y ésta. Luego, únicamente consideraremos las del agua.
Para lograr obtener una magnitud de esta fuerza utilizaremos el supuesto de distribución de velocidades lineales, lo que se da en un flujo laminar. Como se mencióno algunos días atrás, este supuesto no es válido en la realidad para nuestra embarcación ya que el flujo es turbulento y la distribución de velocidades no es la misma. Sin embargo, desde el punto de vista teórico no tenemos otra alternativa si deseamos incluír de algún modo este tipo de fuerzas.
Así, las fuerzas viscosas vendrán dadas por:
Fv = Z*A
donde,
Z = esfuerzo de corte. = mu*v/{A/2-b-l}
mu = coeficiente de viscocidad dinámica del agua.
v = velocidad de movimiento de la embarcación.
l = distancia entre elipses/2
b = semi eje menor de un flotador o elipse.
A = área lateral sumergida en el agua = 2*Pi*{b^2+a*b*arcsen(e)/e}
e= c/a.
Finalmente, es posible definir la ecuación diferencial para la descripción del movimiento de la embarcación mediante:
Fm-Fv = m*a
donde,
m = masa de toda la embarcación.
a= aceleración de la embarcación o equivalentemente = dv/dt
Luego, la ecuación diferencial queda como:
Fm = Rho*G*V - mu*A/{A/2-b-l}*v = m*dv/dt
sábado, 31 de mayo de 2008
Dimensiones
Para determinar las dimensiones, es necesario entender un poco en forma teórica nuestra embarcación.
La superficie que se forma por la intersección de cada flotador del catamarán con la superficie libre puede ser aproximado por una elipse de semi eje mayor "a" y semi eje menor "b".
Deseamos en primer lugar analizar el equilibrio sobre el catamarán una vez que este sea colocado en el canal, para esto:
Peso Estructura (P) = Empuje producido por el agua. (E)
Simplificando y dejando según nuestras variables, lo anterior queda como:
P = 2/3*Pi*abc*gama
donde a y b fueron definidos anteriormente y se introducen:
c = distancia en cm. desde la base de la embarcación hasta la superficie libre. Representa cuánto se hunde el barco.
gama = Peso específico del agua.
Por otro lado, debemos hacer un análisis de estabilidad. De tal análisis, se obtiene
H - 5/8*c < I/V
donde,
H = distancia del centro de gravedad de la estructura hasta la base de ésta.
I = momento de inercia catamarán.
V = Volumen de carena. Volumen de agua desplazado por la parte de la embarcación sumergida.
El momento de inercia de una elipse con respecto al centro de masa es I0=Piab^3/4. Luego, por el teorema de Steiner, el momento de inercia de cada flotador con respecto al eje de simetría del catamarán es:
I = I0 + mr^2, donde;
m= masa de un flotador.
r= distancia del eje mayor de la elipse al eje de simetría de la embarcación. En nuestro caso es b + l pues l representa la mitad de la distancia de separación entre una elipse y otra.
Nosotros partiremos fijando en forma intuitiva ciertas medidas, para luego en base a éstas poder despejar otras. Por ejemplo, en base al valor aproximado que obtengamos de H, podemos agregarle o quitarle peso a nuestra estructura en ciertas zonas, para que así, podamos regular "c" y "V" para que se cumpla la desigualdad.
También podríamos definir c y luego manteniendo el peso total modificar la geometría de nuestra embarcación para modificar H. Sin embargo, esto último es más complicado ya que una vez hecha la estructura, se pueden modificar ciertas medidas pero de ahí a modificar su forma geométrica es retroceder mucho en lo que habíamos avanzado. Por lo tanto, hacer todo un barco para luego modificar su forma consideramos no es una alternativa apropiada para el contexto.
Pero como se mencionaba anteriormente, agregar o quitar peso es algo mucho más simple y no requiere volver a realizar una embarcación.
Concluyendo por hoy, hemos decidido fijar a= 39/2 cm., b= 3/2 cm. De esta forma, H vendrá dado por la geometría de la estructura y deberemos agregar o quitar peso a ésta para lograr cumplir con dos cosas:
1º Desplazar el volumen mínimo de agua requerido.
2º Que la superficie de la embarcación quede entre los rangos definidos a partir de la superficie de flotación.
La superficie que se forma por la intersección de cada flotador del catamarán con la superficie libre puede ser aproximado por una elipse de semi eje mayor "a" y semi eje menor "b".
Deseamos en primer lugar analizar el equilibrio sobre el catamarán una vez que este sea colocado en el canal, para esto:
Peso Estructura (P) = Empuje producido por el agua. (E)
Simplificando y dejando según nuestras variables, lo anterior queda como:
P = 2/3*Pi*abc*gama
donde a y b fueron definidos anteriormente y se introducen:
c = distancia en cm. desde la base de la embarcación hasta la superficie libre. Representa cuánto se hunde el barco.
gama = Peso específico del agua.
Por otro lado, debemos hacer un análisis de estabilidad. De tal análisis, se obtiene
H - 5/8*c < I/V
donde,
H = distancia del centro de gravedad de la estructura hasta la base de ésta.
I = momento de inercia catamarán.
V = Volumen de carena. Volumen de agua desplazado por la parte de la embarcación sumergida.
El momento de inercia de una elipse con respecto al centro de masa es I0=Piab^3/4. Luego, por el teorema de Steiner, el momento de inercia de cada flotador con respecto al eje de simetría del catamarán es:
I = I0 + mr^2, donde;
m= masa de un flotador.
r= distancia del eje mayor de la elipse al eje de simetría de la embarcación. En nuestro caso es b + l pues l representa la mitad de la distancia de separación entre una elipse y otra.
Nosotros partiremos fijando en forma intuitiva ciertas medidas, para luego en base a éstas poder despejar otras. Por ejemplo, en base al valor aproximado que obtengamos de H, podemos agregarle o quitarle peso a nuestra estructura en ciertas zonas, para que así, podamos regular "c" y "V" para que se cumpla la desigualdad.
También podríamos definir c y luego manteniendo el peso total modificar la geometría de nuestra embarcación para modificar H. Sin embargo, esto último es más complicado ya que una vez hecha la estructura, se pueden modificar ciertas medidas pero de ahí a modificar su forma geométrica es retroceder mucho en lo que habíamos avanzado. Por lo tanto, hacer todo un barco para luego modificar su forma consideramos no es una alternativa apropiada para el contexto.
Pero como se mencionaba anteriormente, agregar o quitar peso es algo mucho más simple y no requiere volver a realizar una embarcación.
Concluyendo por hoy, hemos decidido fijar a= 39/2 cm., b= 3/2 cm. De esta forma, H vendrá dado por la geometría de la estructura y deberemos agregar o quitar peso a ésta para lograr cumplir con dos cosas:
1º Desplazar el volumen mínimo de agua requerido.
2º Que la superficie de la embarcación quede entre los rangos definidos a partir de la superficie de flotación.
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