Diseño de una hélice marina para embarcaciones de carrera a escala en concurso de velocidad y eficiencia energética

Autores/as

  • Daniel E. Riveros Nieto Universidad Nacional de Colombia. Medellín, Colombia.

DOI:

https://doi.org/10.25043/19098642.213

Palabras clave:

hélice, propulsión naval, eficiencia energética, diseño hidrodinámico

Resumen

En esta investigación se aborda el proceso de diseño óptimo, evaluación y fabricación de hélices de alta eficiencia energética para barcos de competición a escala. Este proyecto utiliza como ejemplo las etapas de diseño hidrodinámico, ensayos numéricos y la manufactura de cuatro prototipos. Durante el diseño hidrodinámico, se comparan tres metodologías de diseño, a saber: Teoría de los elementos de palas, teoría de línea de sustentación y diseño basado en la serie de hélices DTMB. La función objetivo del diseño optimizado se basa en la obtención de la distribución radial de cuerda y paso que genere el mayor empuje, velocidad y eficiencia. Del mismo modo, se evalúa el rendimiento de cada prototipo mediante CFD en un canal virtual registrando empuje, momento y velocidad. Finalmente, se presenta el proceso de fabricación aditiva aplicado. Las hélices prototipadas presentan eficiencias y velocidades máximas aproximadamente un 15% superiores a las hélices comerciales recomendadas para este tipo de embarcaciones. Este estudio fue desarrollado por el grupo Hydrometra en el marco del concurso internacional Hydrocontest 2017.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Daniel E. Riveros Nieto, Universidad Nacional de Colombia. Medellín, Colombia.

Departamento de ingeniería mecánica, Universidad Nacional de Colombia. Medellín, Colombia.

Referencias bibliográficas

A. MOLLAND and S. TURNOCK, Marine rudders and control surfaces. Oxford: Elsevier/ Butterworth-Heinemann, 2007.

B.P. EPPS and R.W. KIMBALL, OpenProp v3: Open-source software for the design and analysis of marine propellers and horizontalaxis turbines. URL: http://engineering.dartmouth.edu/epps/openprop, 2013

B.P. EPPS, "On the rotor lifting-line wake model", Journal of Ship Production and Design, vol. 32, 3:1-15, 2016.

B.P. EPPS, R.W. KIMBALL, "Unified Rotor Lifting-line Theory", Journal of Ship Research, vol. 57, 4:1-21, 2013.

C. JENG-HORNG, S. YU-SHAN, “Basic design of a series propeller with vibration consideration by genetic algorithm”, J. Mar. Sci. Technol. 12: 119-129, 2007.

CHUNG, "An enhanced propeller design program based on propeller vortex lattice lifting-line theory" Master Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2007.

D. CABEZÓN et al., "Comparison of turbulence models for the computational fluid dynamics simulation of wind turbine wake in the atmospheric boundary layer", Wind Energy., vol. 14, 7: 909-921, 2011.

D. MARTEN, J. WENDLER, “QBlade Guidelines v0.6”, QBlade, TU Berlin, 2013.

E. KNUTSEN SKÅLAND, "The Influence of the Choice of Propeller Design Tool on Propeller Performance", Master Thesis, Norwegian University of Science and Technology, 2016.

J. CARLTON, Marine propellers and propulsion, Third Edition., Butterworth- Heinemann Ltd, 2010.

J. KULCZYK, Ł. SKRABURSKI, M. ZAWIŚLAK, "Analysis of screw propeller 4119 using the Fluent system", Archives of Civil and Mechanical Engineering, vol. 7, 4:129-137, 2007.

J.M. MEJÍA et al., “Propuesta Metodológica para el Diseño de las Aspas de Turbinas de Viento de Eje Horizontal”, Energética, 33:37-45, 2005.

K. M. FLOOD, “Propeller performance Analysis Using Lifting-line Theory”, Master Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2008.

M.M.C. OOSTERVELD, P. VAN OOSSANEN, “Further Computer-Analysed Data of the Wageningen B-screw series”, International Shipbuilding Progress, vol. 22, 251:3-14, 1975.

O. GUR, A. ROSEM, “Comparison between blade-element models of propellers” The Aero. Journal, vol. 112 1138: 689-704, 2008.

S. BRIZZOLARA, D. VILLA y S. GAGGERO, "A systematic comparison between RANS and Panel Methods for Propeller Analysis", Proceedings of 8th International Conference on Hydrodynamics, 2008.

TREJO I. et al., “Analysis of a ship propeller using CFD codes”, MARINE 2017, Barcelona, Spain, 2017.

Publicado

2021-01-31

Cómo citar

Riveros Nieto, D. E. (2021). Diseño de una hélice marina para embarcaciones de carrera a escala en concurso de velocidad y eficiencia energética. Ciencia Y tecnología De Buques, 14(28), 31–41. https://doi.org/10.25043/19098642.213

Número

Sección

Artículos científicos y tecnológicos
QR Code