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Laboratorio de Ingeniería MecánicaUniversidad de La Coruña http://lim.ii.udc.esLIM
Modelado 3D del sistema de fondeo de un barco para la fabricación de maquetas y simulación dinámica con el
software SIMULANCLA
Trabajo fin de Grado
Autor:Diego Saya Carro
Tutor:Daniel Dopico DopicoAna Álvarez García
Septiembre, 2016
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IntroducciónSIMULANCLA es un novedoso software que permite eldiseño y simulación del sistema de fondeo de un buquea partir de la dinámica de sistemas multicuerpo
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IntroducciónSIMULANCLA es un novedoso software que permite eldiseño y simulación del sistema de fondeo de un buquea partir de la dinámica de sistemas multicuerpo
AntecedentesFabricación de maquetas:
• Gran cantidad horas trabajo
• Alto coste recursos
Limitaciones:• Aproximación general
• Escasa información
ObjetivoEstudio más completo
• Análisis dinámico
• Interacción real elementos
Comparación de modelos
Facilidad en implementar cambios
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SIMULANCLA
Modelos CAD
Configurarsimulación
Análisisdinámico
Dinámica de sistemas multicuerpo
Introducción
¿Cómo funciona SIMULANCLA?
Casco del buque
Elementos sistema fondeo
Modelos
Datos maniobra
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Modelos CAD
Desarrollar planos de formas Generar superficie del casco
Generar cubierta
Desarrollar elementos sistema de fondeo Escobén
Cadena
Ancla
Modelos CAD del buque
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Modelos CADPlano de formas es aquel plano fundamental que muestra las formasdefinitivas del buque. Permite generar las curvas que determinan el casco.Se emplea Autocad, Rhinoceros y Solid Edge para modelar el buque
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Modelos CADSistema de fondeoEscobénEslabones según ISO 1704GrilleteAncla
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Dinámica de sistemas multicuerpoSe hará uso de coordenadas mixtas (naturales y relativas)Se emplea para resolver la dinámica en cada instante de tiempo
la formulación ALI3-P: Ecuaciones del movimiento.
Se integra mediante regla trapezoidal
∗ ∗ , 0,1,2. . .
∗
2
4
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Dinámica de sistemas multicuerpo
Se resuelve con el método de Newton-Raphson
Proyecciones de velocidades y aceleraciones
2 4 2 4∗
4
2 4 2 4∗
4
4∗
2 4
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Dinámica de sistemas multicuerpo
Modelización elementos de la cadena
Eslabones Grillete-caña Caña-ancla
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Configuración simulaciónSerá necesario aportar los siguientes parámetros:Datos de la maniobraDatos del buqueDatos de la cañaDatos del anclaDatos de la cadenaDatos del grilleteDatos del molinete
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Configuración simulaciónDatos de la maniobra
Datos de usuario y maniobraModo de funcionamientoParámetros simulación:
Posición de equilibrio
Gravedad
Coeficiente fricción
Densidad general
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Configuración simulaciónDatos del buque
Ficheros CAD: Casco colisionable
Escobén
Casco auxiliar
Rotación escobénCoordenadas:
Punto de tiro tangente al molinete
Punto entrada escobén
Punto salida escobén
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Configuración simulación
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Configuración simulaciónDatos de la caña
Fichero CADPrograma calcula:
Masa
Centro de masas
Tensor de inercia
Coordenadas: Articulación con grillete
Articulación con ancla
Densidad
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Configuración simulaciónDatos ancla
Fichero CADPrograma calcula:
Masa
Centro de masas
Tensor de inercia
Coordenadas: Articulación con caña
Ángulo tope uñas y anclaÁngulo inicial uñas y anclaDensidad
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Configuración simulaciónDatos cadena
Tipo y número de eslabonesDiámetro de alambreDensidad
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Configuración simulaciónDatos grillete y molineteGrilleteFichero CADPrograma calcula:
• Masa• Tensor de inercia• Altura del centro de masas
Longitud interior del grilleteDensidad
MolineteFuerza máxima de tiroVelocidad lineal de tiro
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Simulación
ResultadosFundamental comprobar:Ancla correctamente situada en escobén en posición establePuntos de contacto y fuerzas de la cadena son admisiblesEl ancla no se atasca y logra estibar
Validar simulación mediante:Posición ancla durante la maniobraVelocidad de tiroRecogida de la cadenaFuerza del molinete
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Modelos a escalaPosibilidad de realizar simulaciones a escalaDesarrollo de todo el modelo en escala 1:30
Configuración de una nueva simulación
Fabricación de maquetas
Implementación de actualizaciones y nuevas funcionalidades en el softwareAdaptar dinámica sistemas multicuerpo a modelos a escala
Compatibilidad con modelos a escala
Océano en ventana gráfica
Densidad por elementos
Mejoras de estabilidad
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Conclusiones
Generar modelo del buque y elementos sistema de fondeoConfigurar simulaciónComprobar maniobraConocer gran cantidad de información del sistema de fondeoEstudio del movimiento mediante la dinámica de sistemas multicuerpo
Interacción entre elementos
Procesar resultados
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Líneas de trabajo futuro
Simulación de modelos a escalaComparación similitudes modelo real y modelo a escala
Fabricación de maquetas a partir de dicho modelo
Preparación banco de ensayos para pruebas
Comparación simulación a escala y maqueta
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