LIM Universidad de La Coruña · Laboratorio de Ingeniería Mecánica LIM Universidad de La Coruña Modelado 3D del sistema de fondeo de un barco para la fabricación de maquetas

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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

Laboratorio de Ingeniería MecánicaUniversidad de La Coruña http://lim.ii.udc.esLIM 2

IntroducciónSIMULANCLA es un novedoso software que permite eldiseño y simulación del sistema de fondeo de un buquea partir de la dinámica de sistemas multicuerpo


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


SIMULANCLA

Modelos CAD

Configurarsimulación

Análisisdinámico

Dinámica de sistemas multicuerpo

Introducción

¿Cómo funciona SIMULANCLA?

Casco del buque

Elementos sistema fondeo

Modelos

Datos maniobra


Modelos CAD

Desarrollar planos de formas Generar superficie del casco

Generar cubierta

Desarrollar elementos sistema de fondeo Escobén

Cadena

Ancla

Modelos CAD del buque


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


Modelos CADSistema de fondeoEscobénEslabones según ISO 1704GrilleteAncla


Modelos CAD


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



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



Modelización elementos de la cadena

Eslabones Grillete-caña Caña-ancla


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


Configuración simulaciónDatos de la maniobra

Datos de usuario y maniobraModo de funcionamientoParámetros simulación:

Posición de equilibrio

Gravedad

Coeficiente fricción

Densidad general


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


Configuración simulación


Configuración simulaciónDatos de la caña

Fichero CADPrograma calcula:

Masa

Centro de masas

Tensor de inercia

Coordenadas: Articulación con grillete

Articulación con ancla

Densidad


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


Configuración simulaciónDatos cadena

Tipo y número de eslabonesDiámetro de alambreDensidad


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


Simulación


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


Simulación


Simulación


Simulación


Simulación


Simulación


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


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


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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Modelado 3D del sistema de fondeo de un barco para la fabricación de maquetas y simulación

dinámica con el Software SIMULANCLA

Diego Saya Carro

Trabajo fin de Grado

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