Casco (navegación)

Liñas de forma de casco, lonxitudinais e en sección transversal

Un casco é o corpo estanco dunha nave, barco ou mesmo dun barco voador (hidrocanoa ou en inglés flying boat). O casco pode abrirse na parte superior (como un bote), ou pode estar cuberto total ou parcialmente cunha cuberta. Enriba da cuberta pode haber unha caseta ou ponte, e outras estruturas, como un mastro. A liña onde o casco se atopa coa superficie da auga chámase liña de flotación. Os cascos teñen moitas variantes e poden ter formas sinxelas ou compostas (por exemplo, unha entrada fina cara a adiante e unha campá invertida a popa).

Características xerais

Nave por riba da auga con todo o casco visíbel.

Hai unha gran variedade de tipos de casco que se elixen para a súa adecuación para diferentes usos, a forma do casco depende das necesidades do deseño. As formas van desde unha caixa case perfecta nalgunhas barcazas, até unha superficie de revolución afiada como unha agulla no caso dun veleiro multicasco de carreiras. A forma elíxese para lograr un equilibrio entre o custo, as consideracións hidrostáticas (aloxamento, carga e estabilidade), a hidrodinámica (velocidade, requisitos de potencia e movemento e comportamento nunha vía marítima) e consideracións especiais para o papel do buque, como a forma redondeada na proa dun crebaxeos ou fondo plano dunha lancha de desembarco.

Nun típico barco de aceiro moderno, o casco terá cubertas estancas e principais membros transversais chamados anteparos (bulkheads). Tamén pode haber elementos intermedios como vigas, largueiros e almas, e elementos menores chamados marcos transversais ordinarios, marcos ou lonxitudinais, dependendo da disposición estrutural. A cuberta continua máis alta pódese chamar "cuberta superior", "cuberta meteorolóxica", "cuberta de espada", "cuberta principal" ou simplemente "cuberta". O nome particular dado depende do contexto: o tipo de barco ou barco, a disposición ou mesmo onde navega.

Nun típico veleiro de madeira, o casco está construído con tablóns de madeira, apoiados por marcos transversais (moitas veces referidos como costelas) e anteparos, que están unidos ademais por largueiros lonxitudinais ou teito. A miúdo, pero non sempre, hai un membro lonxitudinal da liña central chamado quilla. Nos cascos de fibra de vidro ou compostos, a estrutura pode parecerse ata certo punto a embarcacións de madeira ou aceiro, ou ter unha disposición monocasco. En moitos casos, os cascos compostos constrúense intercalando peles finas reforzadas con fibras sobre un núcleo lixeiro pero razoablemente ríxido de escuma, madeira de balsa, panal de papel impregnado ou outro material.

Quizais os primeiros cascos propios foron construídos polos antigos exipcios, quen no ano 3000 a. C. sabían como ensamblar táboas de madeira nun casco.

MTB da Royal Navy da Segunda guerra mundial planeando a gran velocidade en augas tranquilas mostrando o seu casco duro coa parte dianteira do barco fóra da auga.

Formas de casco

Na actualidade, a forma máis utilizada é o casco de sentina redonda.

Cunha carga útil pequena, unha embarcación deste tipo ten menos casco por debaixo da liña de flotación, o que dá menos resistencia e máis velocidade. Cunha maior carga útil, a resistencia é maior e a velocidade máis baixa, pero a curva cara a fóra do casco proporciona un rendemento máis suave nas ondas. Polo tanto, a forma de campá invertida é unha forma popular usada cos cascos de planeo.^{[Cómpre clarificar]}

Cascos con quilla e duros

  Un casco con quilla non ten unha transición suave e arredondada entre o fondo e os lados. Polo contrario, os seus contornos son interrompidos por ángulos agudos onde se atopan predominantemente os paneis lonxitudinais do casco. Canto máis nítida sexa a intersección (canto máis agudo sexa o ángulo), máis "dura" é a quilla. É posible máis dunha quilla por lado. Os beneficios deste tipo de casco inclúen un custo de produción potencialmente máis baixo e un fondo (xeralmente) bastante plano, o que fai que o barco sexa máis rápido ao planear. Un casco duro resiste a rolamento (en augas tranquilas) máis que un casco con sentinas redondeadas (a quilla crea turbulencia e arrastre resistindo o movemento de rolamento, mentres se move pola auga, a sentina redondeada proporciona menos resistencia ao fluxo ao redor do xiro). En mares bravos, isto pode facer que o barco role máis, xa que o movemento arrastra primeiro cara a abaixo, despois cara a arriba, nunha quilla: como resultado, os barcos de sentina redonda están máis secos nas ondas.

Os cascos con quilla poden ter unha de tres formas:

• Fondos planos con quillas
• Casco con múltiples quillas
• Casco con fondo en V e quilla. Ás veces chamado quilla dura.

Cada un destes cascos con quilla ten as súas propias características únicas e usos. O casco de fondo plano ten alta estabilidade inicial pero alto arrastre. Para contrarrestar o alto arrastre, as formas do casco son estreitas e ás veces severamente estreitadas na proa e na popa.^{[Cómpre referencia]} Isto leva a unha pobre estabilidade cando está inclinado nun veleiro.^{[Cómpre referencia]} Isto é frecuentemente compensado usando lastro interior pesado nas versións de vela. Son máis adecuados para augas abrigadas de ribeira. As primeiras lanchas de carreira eran finas adiante e planas detrás. Isto producía unha elevación máxima e unha travesía suave e rápida en auga plana, pero esta forma de casco é facilmente inestable nas ondas. O casco de múltiples quillas aproxima unha forma de casco curvada. Ten menos arrastre que un barco de fondo plano. As quillas múltiples son máis complexas de construír pero producen unha forma de casco máis apta para a navegación. Xeralmente son cascos de desprazamento. Os barcos con quilla en V ou arco teñen unha forma V entre 6° e 23°. O termo en inglés para iso é ángulo de deadrise (. A forma máis plana dun casco de 6 graos planea con menos vento ou un motor de menos potencia, pero golpeará máis nas ondas. A forma de V profunda (entre 18 e 23 graos) só é adecuada para barcos de planeo de alta potencia. Requiren motores máis potentes para levantar o barco ao plano pero proporcionan unha travesía máis rápida e suave nas ondas. Os cascos de desprazamento con quilla teñen máis superficie mollada, e polo tanto máis arrastre, que unha forma de casco redondo equivalente para calquera desprazamento dado.

Cascos de curva lisa

Os cascos de sentina semiredondos son algo menos redondos. A vantaxe da semiredondo é que é un bo medio entre o fondo S^{[Cómpre clarificar]} e casco chined. Exemplos típicos de casco de sentina semi-redondo pódense atopar nos botes de vela Centaur e Laser.

Os cascos en forma de S son cascos de barcos de vela cunha sección transversal a media eslora con forma de S. [clarificación necesaria] No casco en forma de S, a parte inferior do casco ten sentinas redondas e fusionase suavemente coa quilla, e non hai esquinas afiadas nos lados do casco entre a liña central da quilla e a liña de flotación. Os barcos con esta forma de casco poden ter unha quilla fixa longa e profunda ou unha quilla fixa longa e pouco profunda cunha quilla abatible por dentro. O lastro pode ser interno, externo ou unha combinación de ambos. Esta forma de casco foi moi popular a finais do século XIX e principios ata mediados do século XX. [cita necesaria] Exemplos de pequenos veleiros que usan esta forma en S son o Yngling e o Randmeer.

Comparación de tres tipos de cascos.A: Casco con forma de S.B: Casco con quilla dura. C: Casco con quilla suave.Modelo:Ordered list

Apéndices

• Pódense instalar dispositivos de control, como un temón, flaps de compensación ou aletas estabilizadoras.
• Pode instalarse unha quilla nun casco para aumentar a estabilidade transversal, a estabilidade direccional ou para crear sustentación.
• Os apéndices retráctiles inclúen orzas e orzas de guillotina.
• Unha protuberancia na proa baixo a liña de flotación denomínase proa bulbosa. Estas instálanse nalgúns cascos para reducir a resistencia ao avance causada polas ondas e, deste modo, aumentar a eficiencia do combustible. Os bulbos instalados na popa son menos comúns pero cumpren unha función similar.

Termos

• A popa é a parte traseira do casco.
• A proa é a parte dianteira do casco.
• O babor é o lado esquerdo da embarcación cando se mira a proa desde a bordo.
• Estribor é o lado dereito da embarcación cando se mira a proa desde a bordo.
• A liña de base é unha liña de referencia de nivel a partir da cal se miden as distancias verticais.
• A liña de flotación é unha liña imaxinaria que circunscribe o casco que coincide coa superficie da auga cando o casco non está en movemento.

Métricas

Medidas principais do casco

"LWL & LOA"

As formas do casco defínense do seguinte xeito:

Medidas de bloque que definen as dimensións principais. Eles son:

• A viga ou anchura ( B ) é o ancho do casco. (ex.: BWL é o haz máximo na liña de flotación)
• Calado ( d ) ou ( T ) é a distancia vertical desde o fondo da quilla ata a liña de flotación .
• Francobordo ( FB ) é a profundidade máis a altura da estrutura da quilla menos calado .
• A lonxitude na liña de flotación ( LWL ) é a lonxitude desde o punto máis adiante da liña de flotación medido de perfil ata o punto máis en popa da liña de flotación.
• A lonxitude entre perpendiculares ( LBP ou LPP ) é a lonxitude da liña de flotación de carga de verán desde o poste de popa ata o punto onde cruza o tronco. (ver tamén p/p )
• A lonxitude total ou eslora ( LOA ) é a lonxitude extrema dun extremo ao outro.
• A profundidade moldeada ( D ) é a distancia vertical medida desde a parte superior da quilla ata a parte inferior da cuberta superior ao lado.

Formas derivadas que se calculan a partir da forma e das medidas do bloque. Son:

• O desprazamento ( Δ ) é o peso da auga equivalente ao volume inmerso do casco.
• O centro lonxitudinal de flotabilidade ( LCB ) é a posición lonxitudinal do centroide do volume desprazado, a miúdo dada como a distancia desde un punto de referencia (a miúdo no medio do barco) ata o centroide do volume desprazado estático. Teña en conta que o centro de gravidade lonxitudinal ou centro de peso da embarcación debe aliñarse co LCB cando o casco estea en equilibrio.
• O centro de flotación lonxitudinal ( LCF ) é a posición lonxitudinal do centroide da área do plano de auga, xeralmente expresada como distancia lonxitudinal desde un punto de referencia (a miúdo no medio do barco) ata o centro da área do plano de flotación estático. Esta pode visualizarse como a área definida pola superficie da auga e o casco.
• O centro vertical de flotabilidade ( VCB ) é a posición vertical do centroide do volume desprazado, xeralmente dada como unha distancia desde un punto de referencia (como a liña de base) ata o centro do volume desprazado estático.
• O volume ( V ou ∇ ) é o volume de auga desprazado polo casco.

O volume do casco dun buque por debaixo da liña de flotación (sólido), dividido polo volume dun sólido rectangular (liñas) da mesma lonxitude, altura e anchura, determina o coeficiente de bloque dun buque.

Os coeficientes tamén axudan a comparar as formas do casco.

Deseño asistido por ordenador

O uso do deseño asistido por ordenador substituíu os métodos de deseño de barcos baseados en papel que se baseaban en cálculos manuais e debuxo de liñas. Desde principios da década de 1990, desenvolvéronse unha variedade de paquetes de software comerciais e gratuítos especializados en arquitectura naval que proporcionan capacidades de debuxo en 3D combinadas con módulos de cálculo para hidrostática e hidrodinámica. Estes poden denominarse sistemas de modelaxe xeométrica para a arquitectura naval.

Véxase tamén

Outros artigos

• Barco
• Buque
• Carpintaría de ribeira
• Dorna
• Monocasco
• Somerxíbel
• Submarino