La palabra «buque» incluye toda descripción de embarcación, incluidas las embarcaciones sin desplazamiento, las embarcaciones WIG y los hidroaviones, utilizados o susceptibles de ser utilizados como medio de transporte sobre el agua. Los principales elementos de la arquitectura naval son:
HidrostáticaEditar
La hidrostática se refiere a las condiciones a las que está sometido el buque mientras está en reposo en el agua y a su capacidad para mantenerse a flote. Esto implica el cálculo de la flotabilidad, el desplazamiento y otras propiedades hidrostáticas como el trimado (la medida de la inclinación longitudinal del buque) y la estabilidad (la capacidad de un buque para restablecer su posición vertical después de haber sido inclinado por el viento, el mar o las condiciones de carga).
HidrodinámicaEditar
La hidrodinámica se refiere al flujo de agua alrededor del casco, la proa y la popa del buque, y sobre cuerpos como las palas de la hélice o el timón, o a través de los túneles del propulsor. Resistencia: resistencia al movimiento en el agua causada principalmente por el flujo de agua alrededor del casco. El cálculo de la potencia se hace en base a esto.Propulsión – mover el barco a través del agua utilizando hélices, propulsores, chorros de agua, velas, etc. Los tipos de motor son principalmente de combustión interna. Algunos buques se alimentan eléctricamente utilizando energía nuclear o solar.Movimientos del buque – implica los movimientos del buque en la vía marítima y sus respuestas en las olas y el viento.Controlabilidad (maniobra) – implica el control y el mantenimiento de la posición y la dirección del buque.
Flotación y estabilidadEditar
Mientras que sobre una superficie líquida un cuerpo flotante tiene 6 grados de libertad en sus movimientos, estos se clasifican en rotación o traslación.
- La traslación hacia delante y hacia atrás se denomina oleaje.
- La traslación transversal se denomina balanceo.
- La traslación vertical se denomina cabeceo.
- La rotación sobre un eje transversal se denomina trim o pitch.
- La rotación sobre un eje de proa y popa se denomina heel o roll.
- La rotación alrededor de un eje vertical se denomina guiñada.
Estabilidad longitudinal para inclinaciones longitudinales, la estabilidad depende de la distancia entre el centro de gravedad y el meta-centro longitudinal. En otras palabras, la base en la que el barco mantiene su centro de gravedad es su distancia, separada por igual de la sección de popa y de la de proa del barco.
Mientras un cuerpo flota en una superficie líquida sigue encontrando la fuerza de la gravedad empujando hacia abajo. Para mantenerse a flote y evitar hundirse existe una fuerza opuesta que actúa contra el cuerpo conocida como las presiones hidrostáticas. Las fuerzas que actúan sobre el cuerpo deben ser de la misma magnitud y la misma línea de movimiento para mantener el cuerpo en equilibrio. Esta descripción del equilibrio sólo se da cuando un cuerpo que flota libremente se encuentra en aguas tranquilas, cuando se dan otras condiciones la magnitud de estas fuerzas cambia drásticamente creando el movimiento de balanceo del cuerpo.
La fuerza de flotación es igual al peso del cuerpo, en otras palabras, la masa del cuerpo es igual a la masa del agua desplazada por el cuerpo. Esto añade una fuerza ascendente al cuerpo por la cantidad de superficie multiplicada por el área desplazada con el fin de crear un equilibrio entre la superficie del cuerpo y la superficie del agua.
La estabilidad de un barco en la mayoría de las condiciones es capaz de superar cualquier forma o restricción o resistencia encontrada en los mares agitados; sin embargo, los barcos tienen características de balanceo indeseables cuando el balance de las oscilaciones en el balanceo es dos veces mayor que el de las oscilaciones en el oleaje, lo que hace que el barco vuelque.
EstructurasEditar
Las estructuras implican la selección del material de construcción, el análisis estructural de la resistencia global y local del buque, la vibración de los componentes estructurales y las respuestas estructurales del buque durante los movimientos en la mar. Dependiendo del tipo de buque, la estructura y el diseño variarán en cuanto al material a utilizar y la cantidad del mismo. Algunos buques se fabrican con plásticos reforzados con fibra de vidrio, pero la gran mayoría son de acero, con la posibilidad de utilizar algo de aluminio en la superestructura. La estructura completa del barco está diseñada con paneles de forma rectangular que consisten en chapas de acero apoyadas en cuatro bordes. Combinadas en una gran superficie, las rejillas crean el casco de la nave, la cubierta y los mamparos, al tiempo que proporcionan un apoyo mutuo de las cuadernas. Aunque la estructura del buque es lo suficientemente robusta como para mantenerse unida, la principal fuerza que tiene que superar es la flexión longitudinal que crea una tensión contra su casco, su estructura debe diseñarse de manera que el material se disponga lo más a proa y a popa posible. Los principales elementos longitudinales son la cubierta, el revestimiento del casco y el fondo interior, todos ellos en forma de rejillas, y un estiramiento longitudinal adicional a éstas. Las dimensiones del buque están pensadas para crear un espacio suficiente entre los rigidizadores para evitar el pandeo. Los buques de guerra han utilizado un sistema longitudinal de rigidización que muchos buques comerciales modernos han adoptado. Este sistema se utilizó ampliamente en los primeros buques mercantes, como el SS Great Eastern, pero más tarde se pasó a la estructura de entramado transversal, otro concepto de diseño de cascos de buques que resultó más práctico. Este sistema se implantó posteriormente en buques modernos, como los petroleros, debido a su popularidad y se denominó entonces sistema Isherwood. La disposición del sistema Isherwood consiste en rigidizar las cubiertas laterales y de fondo mediante barras longitudinales, separadas lo suficiente para que tengan la misma distancia entre ellas que las cuadernas y las vigas. Este sistema funciona espaciando los miembros transversales que soportan los longitudinales unos 3 o 4 metros, con la amplia separación esto provoca la resistencia transversal necesaria desplazando la cantidad de fuerza que proporcionan los mamparos.
ArreglosEditar
Los arreglos implican el diseño del concepto, la disposición y el acceso, la protección contra incendios, la asignación de espacios, la ergonomía y la capacidad.
ConstrucciónEditar
La construcción depende del material utilizado. Cuando se utiliza acero o aluminio, esto implica la soldadura de las placas y los perfiles tras el laminado, el marcado, el corte y el doblado según los planos o modelos de diseño estructural, seguido del montaje y la puesta en marcha. Para otros materiales, como el plástico reforzado con fibra y el plástico reforzado con vidrio, se utilizan otras técnicas de unión. El proceso de construcción se plantea con cautela teniendo en cuenta todos los factores, como la seguridad, la resistencia de la estructura, la hidrodinámica y la disposición del barco. Cada factor considerado presenta una nueva opción de materiales a tener en cuenta, así como la orientación del barco. Cuando se considera la resistencia de la estructura, se tienen en cuenta los actos de colisión del buque en la forma en que se altera su estructura. Por lo tanto, las propiedades de los materiales se consideran cuidadosamente, ya que el material aplicado en el buque golpeado tiene propiedades elásticas, la energía absorbida por el buque golpeado se desvía entonces en la dirección opuesta, por lo que ambos buques pasan por el proceso de rebote para evitar más daños.
