Velero moviéndose a la velocidad del casco

Aparte de su desplazamiento, que discutimos anteriormente, otro factor importante a tener en cuenta al evaluar un barco es su eslora. Por lo general, primero pensamos en la eslora total (LOA) de un barco, pero cuando se trata de calcular el potencial de rendimiento de un barco, la medida más relevante es en realidad la línea de flotación de carga (LWL). Esto se refiere a la longitud horizontal de un casco en la superficie del agua cuando un barco lleva una carga normal. En igualdad de condiciones, este es el factor decisivo para determinar qué tan rápido puede ir un barco en última instancia.

Como regla muy general, la velocidad máxima de un casco de desplazamiento, comúnmente denominada velocidad del casco, es una fórmula simple: la velocidad del casco en nudos es igual a 1,34 veces la raíz cuadrada de la eslora de la línea de flotación en pies (HS = 1,34 x √ LWL). Entonces, por ejemplo, si tiene un bote de 35 pies con una línea de flotación de 28 pies, eso le da una velocidad de casco de poco más de 7 nudos (1,34 x √28 = 7,09).

Para comprender por qué es esto y de dónde proviene ese misterioso multiplicador de 1,34, primero debe comprender que el término «casco de desplazamiento» se refiere a un casco que se mueve a través del agua, no sobre ella. Debido a que dicho casco desplaza cantidades significativas de agua a medida que se mueve, inevitablemente crea dos series de olas: una en la proa y otra en la popa. Estas ondas obedecen a una ley de la física natural que establece que la velocidad de una serie de ondas en nudos es igual a 1,34 veces la raíz cuadrada de su longitud de onda, que es la distancia en pies entre las crestas de las ondas (WS = 1,34 x √WL).

Inherente a esta fórmula está el hecho de que a medida que las ondas se mueven más rápido, las longitudes de onda aumentan (y, por supuesto, las ondas mismas se hacen más grandes). Aquí es donde entra en juego la relación con la velocidad del barco. Las olas de proa generadas por un barco inevitablemente se mueven a la misma velocidad que el barco. A velocidades más lentas, las longitudes de onda entre las olas son más cortas, dando lugar a varios ciclos de olas que recorren la eslora del barco antes de golpear la ola de popa. Sin embargo, a medida que aumentan la velocidad del barco y la velocidad de las olas, finalmente se alcanza un punto en el que la longitud de onda es igual a la eslora del barco y el ciclo de las olas de proa y el ciclo de las olas de popa se fusionan. Entonces solo hay espacio para un ciclo de la ola de proa antes de que golpee la ola de popa. Esto es lo que sucede cuando un barco alcanza la velocidad de casco. Arriba hay una bonita foto de un velero de quilla completa muy bonito (en realidad, un diseño de Chuck Paine) que se mueve a la velocidad del casco y se pueden ver claramente las olas de proa y popa con un canal largo que recorre la longitud del casco.

Lo que pasó es que el barco cavó un hoyo. Cuando el barco mantiene la velocidad del casco, la proa y la popa están bien soportadas por sus respectivas olas y pueden moverse de manera eficiente. Pero si trata de ir más rápido y la ola de popa es empujada más hacia atrás por el valle que se alarga de la ola de proa, la popa del bote cae en el agujero y el bote trata de escalar la colina representada por su propia ola de proa, que es ahora relativamente grande. A partir de este punto, se requieren aumentos de potencia desproporcionadamente mayores para lograr aumentos de velocidad cada vez más pequeños.

Desde un punto de vista matemático, es fácil ver lo que sucedió. Las dos fórmulas descritas anteriormente se han vuelto exactamente iguales, ya que los valores para la longitud de la línea de flotación y la longitud de onda ahora son idénticos, al igual que los valores para la velocidad del casco y la velocidad de las olas. Tenga en cuenta que un corolario interesante (aunque no particularmente útil) de esta relación es que teóricamente puede medir la velocidad de un barco simplemente midiendo la distancia entre las olas que crea. Por ejemplo, si la distancia entre las olas generadas por un barco es de 15 pies, el barco que las generó debe estar navegando a casi 5,2 nudos (1,34 x √15 = 5,189).

Todo parece muy ordenado, pero de hecho el concepto de velocidad del casco es visto con escepticismo por muchos diseñadores de yates. «Esto es una mierda total», dice Jay Paris, un diseñador amigo. De hecho, muchos barcos, incluso aquellos con cascos de desplazamiento honesto, pueden superar fácilmente sus velocidades de casco nominales.

Una de las razones de esto es que la eslora efectiva en la línea de flotación de un barco a menudo aumenta a medida que va más rápido, especialmente cuando tiene voladizos largos y, por lo tanto, su velocidad potencial según la fórmula está destinada a aumentar. Otra razón es que la popa de un barco puede diseñarse para suprimir significativamente su estela, lo que ayuda a reducir el agujero creado por la ola cuando se navega a alta velocidad, y también aumenta la sustentación de popa, lo que ayuda a evitar que la cola caiga por el agujero en El primer lugar. Las secciones de popa capaces de esto tienen voladizos que salen del agua en un ángulo pronunciado, generalmente de 15 grados o menos (esto ayuda a sofocar la ola de popa), y son anchas con un volumen mucho mayor en popa (reduciendo la flotación elevada).

Si un barco con esa popa es relativamente ligero y tiene un casco plano y plano, también será muy capaz de entrar al agua y planear cuando las condiciones sean las adecuadas, en cuyo caso se detiene, teniendo un casco de desplazamiento, al menos. temporalmente, y puede exceder su velocidad nominal del casco por un margen muy grande. De hecho, muchos barcos de fondo plano y desplazamiento más ligero pueden planear hasta cierto punto, independientemente de cómo esté configurada su popa. E incluso los barcos bastante pesados ​​con popas estrechas y mucha sustentación en sus cascos a veces experimentan baches extremadamente gratificantes en la velocidad del casco cuando caen por grandes paredes de olas cuando navegan a favor del viento en mares embravecidos.

Veleros de planeo

Entonces, la conclusión es que la velocidad del casco de un barco no es necesariamente su velocidad potencial máxima real. Probablemente sea más exacto decir que la velocidad del casco representa un número máximo mínimo. Todavía proporciona una estimación aproximada útil de qué tan rápido puede razonablemente esperar que vaya un barco, especialmente cuando considera que los veleros, especialmente los veleros de crucero, rara vez van a la velocidad máxima de todos modos.

Tenga en cuenta que esta discusión se aplica solo a los monocascos. De hecho, hay una buena manera de estimar la velocidad máxima potencial de un multicasco (y una forma más precisa de hacerlo para monocascos), pero tendremos que esperar hasta que aprendamos sobre la relación desplazamiento/eslora para usarla. Este será el tema de nuestra próxima publicación Crunching Numbers.

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Escrito por Charles Doane

Charles Doane es editor independiente en SAIL, donde anteriormente fue editor senior. También se desempeñó como editor gerente en Offshore y editor adjunto en Cruising World. Charles ha navegado más de 40 000 millas como transatlántico, incluidas seis travesías transatlánticas y algunas travesías en solitario. Las publicaciones de su blog aparecen con permiso de su sitio web www.WaveTrain.net.
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