TPNº 2 Tapa de escotilla

- Universidad de Buenos Aires – Facultad de Ingeniería. - Departamento Ingeniería Naval y Mecánica - Construcción Naval II

Trabajo Práctico Nº 2

TAPA DE ESCOTILLA

Alumno: Annese, Lucas Matías Padrón: 87179

Firma de alumno:

Titular de cátedra: Ing. Radosta, Daniel. Jefe de trabajos prácticos: Ing. Lubin Mariano. Fecha:………………….. Firma de docente:……………………

Construcción Naval II TAPA DE ESCOTILLA Página 1 de 28

DATOS

BUQUE "WESTERN WAVE"

Tipo de buque Bulk Carrier

‐ ANNESE, Lucas Matías ‐

Tipo de buque Bulk Carrier

Eslora entre perp. (L) 163,6 m

Manga moldeada (B) 27 m

Puntal moldeado 14,2 m

Calado (T) 9,5 m

Porte Bruto 27100 t

OBJETIVO

Desarrollo de las tapas de escotilla, de tipo folding hidráulico, de un buque bulk carrier de 27.000 DWT.

Para ello se seguirán los siguientes pasos:

● Dimensiones básicas de las tapas de escotilla.

● Verificación de la cinemática de las tapas de escotilla.

● Detalles de vinculación, cierre y estiba de las tapas de escotilla.

● Arreglo estructural de las tapas de escotilla● Arreglo estructural de las tapas de escotilla.

● Determinación del peso de los paneles.

● Fuerza del pistón hidráulico en función del ángulo de apertura de las tapas.



DESARROLLO

1‐ Dimensiones básicas de la tapa de escotilla.


Longitud de estiba (le): Se determina en una primera aproximación por la siguiente expresión:

Para el desarrollo inicial del proyecto de la tapa de escotilla debe establecerse las dimensiones de la boca de la

escotilla. Normalmente estas dimensiones se definen durante la etapa de proyecto básico. Aquí se tomarán

del buque adoptado.

le = 1,6 . N’ . hp

N’= 2 Número de paneles estibados.

hp = 0,4 m. Altura de los refuerzos de los paneles.

le = 1,28 m.

Altura de estiba (H): Se calcula en primera aproximación con la expresión:

H = h’ + hbraz

hbraz = 2,3 m. Altura de la brazola.

h' 6 32 1 3 l / Nh' = 6,5325 m. 1,3 . lboca / N

lboca = 20,1 m. Longitud de la boca de la escotilla.

N = 4 Número total de paneles por tapa

H = 8,8325 m.

Distancia horizontal entre el panel exterior y la orejeta fija (t): Distancia horizontal entre el panel exterior y la orejeta fija (t):

t = 0,04 . lboca


t = 0,804 m.t 0,804 m.

Altura entre la tapa de regala y la orejeta fija:

altura= 0,02 . lboca


altura = 0,402 m.

De esta forma se puede expresar h’ en función de las longitudes de los paneles internos y externos, a y b

respectivamente:



h' = a . cos (θ/2) + 0,04 . lboca

h' = (b+t) . cos (θ/2) + 0,02 . lboca

θ = 13 °5 753


a = 5,753 m.

b = 5,352 m.

En el esquema anexo se muestran las dimensiones principales de la tapa de escotilla en posición abierta.



2‐ Verificación de la cinemática.

Como punto de partida, se realiza un esquema con las dimensiones básicas antes calculadas. A través de un

estudio cinemático, se verifica que las mismas no son correctas. Por lo tanto se realiza iteraciones en las


Finalmente se comprueba, a través del estudio cinemático, que las dimensiones de la tapa folding en cuestión

son las siguientes:

distintas dimensiones hasta corregir las superposiciones e incongruencias que se generaron en un comienzo.

4530 5585

1700 10050400

1475



‐ ANNESE, Lucas Matías ‐‐ ANNESE, Lucas Matías ‐



6244,98

6

7°



3‐ Detalles de vinculación, cierre y estiba.

Las figuras siguientes representan:

I Longitud y pendiente de la rampa.


I Longitud y pendiente de la rampa.

II Orejetas de vinculación fija a la brazola / cubierta.

III Bisagra de unión entre paneles.

IV Patas y ruedas de translación panel interior 1.

V Patas y ruedas de translación panel interior 2.

VI Cierres estancos panel / brazola.

VII Cierres estancos panel interior / panel exterior.

VIII Ci t l i t i / l i t iVIII Cierres estancos panel interior / panel interior.



430

R100


R

110

550 4535

100

25

R1

5

80

536565350

Escala: S/E

Rev. 1

73.07 ‐ CONSTRUCCIÓN NAVAL II

15/09/2012TPNº2:

TAPA DE ESCOTILLA

Jefe de T. Prácticos: Alumno:

Ing. LUBIN MARIANO ANNESE, LUCAS M.

Padrón: 87179I



30


52 R150

250

R30

2

150 50

360

Escala: S/E

Rev. 1

TPNº2: 15/09/2012

TAPA DE ESCOTILLA




Padrón: 87179II



R10

160

530

R75R25


1

753

40025

50

Escala: S/E

Rev. 1


TPNº2: 15/09/2012

TAPA DE ESCOTILLA



Padrón: 87179III



212,5

R125

150


410

50

25

250,5

7°

R100

R30R50

2525

Escala: S/E

Rev. 1


TPNº2: 15/09/2012

TAPA DE ESCOTILLA



Padrón: 87179IV



185

R10

8°

550


R30

25 25

R125

R100

R50

348

25

200

300

Escala: S/E

Rev. 1


TPNº2: 15/09/2012

TAPA DE ESCOTILLA



Padrón: 87179V



50 5


8

50 45

80

50

468

Escala: S/E

Rev. 1

15/09/2012

TAPA DE ESCOTILLA


TPNº2:



Padrón: 87179VI



503

10


15

50

72°8

8440

8

0

113

212,5

7514 30 2

Escala: S/E

Rev. 1


TPNº2: 15/09/2012

TAPA DE ESCOTILLA



Padrón: 87179VII




Escala: S/E

Rev. 1


TPNº2: 15/09/2012

TAPA DE ESCOTILLA



Padrón: 87179VIII



4‐ Arreglo estructural.

Una vez definida la cinemática y las dimensiones finales de las tapas se procederá a desarrollar el arreglo

estructural de las tapas. Se adoptará el escantillonado de una tapa de escotilla de dimensiones semejantes a


Espesor de enchapado: 11.1 mm

Miembros longitudinales: “T” 400x7.9 / 200x25.4

Miembros transversales secundarios: “L” 200x150x11.1

Miembros transversales primarios: “L” 400x7.9 / 400x15.9

Ch l t l 400 12 7

fin de establecer un arreglo preliminar y avanzar con la determinación de los pesos de los paneles.

Chapa lateral: 400x12.7

Nota: Se adjunta el arreglo estructural de la tapa escotilla.

5‐ Determinación del peso de los paneles.

Paneles exteriores

La tapa consta de 4 paneles, dos paneles exteriores y dos interiores. Los paneles exteriores son iguales, pero

no ocurre lo mismo con los paneles interiores.

Peso del panel: 17,647 ton.

Paneles interiores



Nota: EL peso de cada panel fue determinado por medio de su volumen multiplicado por la densidad del

acero (7,85 ton/m3). El volumen se halló mediante AutoCAD.



6‐ Fuerza del pistón hidráulico en función del ángulo de apertura de las tapas.

Se resuelve el sistema isostático conformado por dos paneles y el pistón de accionamiento hidráulico. Se

asume que las tapas se mueven a una velocidad lo suficientemente pequeña para despreciar los efectos

dinámicos que puedan aparecer.


El sistema isostático para cada posición tendrá la siguiente forma:

Se tomarán la misma cantidad de puntos de cálculo que los determinados durante el análisis cinemático. Es

decir, ocho puntos intermedios ente la posición de apertura y cierre total.

dinámicos que puedan aparecer.

Los centros de inercia de cada panel se halló mediante AutoCAD.

Fho : Componente horizontal de la fuerza resultante en la orejeta.

Fvo : Componente vertical de la fuerza resultante en la orejeta.

Fhp : Componente horizontal de la fuerza resultante del pistón.

Fvp : Componente vertical de la fuerza resultante del pistón.

Fvr : Componente vertical de la fuerza resultante en la rueda de traslación.

Pe : Peso del panel exterior.

Pi : Peso del panel interior.

P : Fuerza que ejerce el pistón.

α : Ángulo entre el eje del pistón y un línea vertical.

Las ecuaciones del sistema isostático son las siguientes:

∑Fh = ‐ Fhn = 0 .=> Fhn = 0

Mn = Fvr . d1 ‐ Pi . d2 = 0 .=> Fvr = Pi . d2 / d1

∑Fv = Fvr ‐ Fvn ‐ Pi = 0 .=> Fvn = Fvr ‐ Pi

Mo = Fvn . d3 ‐ Pe . d4 + Fvp . d5 + Fhp . d6 = 0



P. cos α = Fvp

P. sen α = Fhp

.=> Mo = Fvn . d3 ‐ Pe . d4 + P cos α . d5 + P sen α . d6 = 0


vn 3 e 4 5 6

Por lo tanto la fuerza ejercida por el pisto para esta condición es:

Pe . d4 ‐ Fvn . d3

cos α . d5 + sen α . D6P =

Posición 1

2884 093591 59

6005 5751,15

2884,09

985

3591,59

10,445°

d1 : 5751,15 mm.

d2 : 2884,09 mm.

d3 : 6005 00 mm

45

d3 : 6005,00 mm.

d4 : 3591,59 mm.

d5 : 985,00 mm.

d6 : 0,00 mm.

Pe : 17,65 ton.

Pi : 18,68 ton.

α : 10,45 grado.α : 10,45 grado.

∑Fh = ‐ Fhn = 0 .=> Fhn = 0,00 ton.

Mn = Fvr . d1 ‐ Pi . d2 = 0 .=> Fvr = 9,37 ton.

∑Fv = Fvr ‐ Fvn ‐ Pi = 0 .=> Fvn = ‐9,31 ton.

Por lo tanto la fuerza ejercida por el pisto para esta condición es:Por lo tanto la fuerza ejercida por el pisto para esta condición es:

P = 123,16 ton.



Posición 2

5959,85 5702,97


2902,21

966,07

192,16

3517,07

10,100°

d1 : 5702,97 mm.

d2 : 2902,21 mm.

d3 : 5959,85 mm.

d4 : 3517,07 mm.

d5 : 966,07 mm.

d6 : 192,16 mm.

P : 17 65 tonPe : 17,65 ton.

Pi : 18,68 ton.

α : 10,10 grado.

∑Fh = ‐ Fhn = 0 .=> Fhn = 0,00 ton.


∑F F F P 0 F 9 17 t∑Fv = Fvr ‐ Fvn ‐ Pi = 0 .=> Fvn = ‐9,17 ton.


P = 118,54 ton.



Posición 3

2790,743307,38

5685,66 5343,03


910,02

376,94

10,552°

d1 : 5343,03 mm.

d2 : 2790,74 mm.

d3 : 5685,66 mm.

d4 : 3307,38 mm.

d5 : 910,02 mm.

d6 : 376,94 mm.

P : 17 65 tonPe : 17,65 ton.

Pi : 18,68 ton.

α : 10,55 grado.

∑Fh = ‐ Fhn = 0 .=> Fhn = 0,00 ton.


∑F F F P 0 F 8 92 t∑Fv = Fvr ‐ Fvn ‐ Pi = 0 .=> Fvn = ‐8,92 ton.


P = 113,21 ton.



Posición 4

2555,542970,59

5192,98 4776,48


819547,24

11,640°

d1 : 4776,48 mm.

d2 : 2555,54 mm.

d3 : 5192,98 mm.

d4 : 2970,59 mm.

d5 : 819 00 mmd5 : 819,00 mm.

d6 : 547,24 mm.

Pe : 17,65 ton.

Pi : 18,68 ton.

α : 11,64 grado.

∑Fh = ‐ Fhn = 0 .=> Fhn = 0,00 ton.∑Fh Fhn 0 .=> Fhn = 0,00 ton.




P 106 87 tP = 106,87 ton.



Posición 5

2194,642519,65

4500,73 3968,86


696,5

5696,5

d1 : 3968,86 mm.

d2 : 2194 64 mm

13,228°

d2 : 2194,64 mm.

d3 : 4500,73 mm.

d4 : 2519,65 mm.

d5 : 696,50 mm.

d6 : 696,50 mm.

Pe : 17,65 ton.

Pi : 18,68 ton.i ,

α : 13,23 grado.

∑Fh = ‐ Fhn = 0 .=> Fhn = 0,00 ton.




P = 97,98 ton.



Posición 6

1695,921971,88

3635,53 2904,95


547,24819

d1 : 2904,95 mm.

d2 : 1695 92 mm

15,205°

d2 : 1695,92 mm.

d3 : 3635,53 mm.

d4 : 1971,88 mm.

d5 : 547,24 mm.

d6 : 819,00 mm.

Pe : 17,65 ton.

Pi : 18,68 ton.i ,

α : 15,21 grado.

∑Fh = ‐ Fhn = 0 .=> Fhn = 0,00 ton.




P = 84,89 ton.



Posición 7

Cuando la rueda de traslación se encuentra en la rampa, el sistema se modifica de la siguiente manera:


F : Componente horizontal de la fuerza resultante en la orejetaFho : Componente horizontal de la fuerza resultante en la orejeta.

Fvo : Componente vertical de la fuerza resultante en la orejeta.

Fhp : Componente horizontal de la fuerza resultante del pistón.

Fvp : Componente vertical de la fuerza resultante del pistón.

Fvr : Componente vertical de la fuerza resultante en la rueda de traslación.

Fhr : Componente horizontal de la fuerza resultante en la rueda de traslación.

Fr : Fuerza resultante (perpendicular a la rampa) en la rueda de traslación.

Pe : Peso del panel exterior.

Pi : Peso del panel interior.

P : Fuerza que ejerce el pistón.

α : Ángulo entre el eje del pistón y un línea vertical.

β : Ángulo entre el eje del pistón y un línea vertical.

Las ecuaciones del sistema isostático son las siguientes:

Mn = Fvr . d1 ‐ Pi . d2 + Fhr . d7 = 0 si tenemos que: Fr. cos β = Fvr

Fr. sen β = Fhr

n P d.=> Mn = Fr . cos β . d1 ‐ Pi . d2 + Fr . sen β . d7 = 0 .=>

∑Fh = Fhr ‐ Fhn = 0 .=> Fhn = Fhr .=> Fhn = Fr. sen β

∑Fv = Fvr ‐ Fvn ‐ Pi = 0 .=> Fvn = Frh ‐ Pi .=> Fvn = Fr. cos β ‐ Pi

Pi . d2

cos β . d1 + sen β . d7Fr =

Mo = Fvn . d3 ‐ Pe . d4 + Fvp . d5 + Fhp . d6 ‐ Fhn . d8 = 0



P. cos α = Fvp .=> Mo = Fvn . d3 ‐ Pe . d4 + P cos α . d5 + P sen α . d6 ‐ Fhn . d8 = 0

P. sen α = Fhp



P = Pe . d4 ‐ Fvn . d3 + Fhn . d8

cos α . d5 + sen α . D6

376 941209,23

1882,59

1348,32

2630,61

1513

376,94

5535,1

5410,

910,02

5,103°

17,483°

d1 : 1882,59 mm.

d2 : 1209,23 mm.

d3 : 2630,61 mm. Fr = 9,54 ton.

d4 : 1348,32 mm.

d5 : 376 94 mm F = 0 85 tond5 : 376,94 mm. Fhn = 0,85 ton.

d6 : 910,02 mm.

d7 : 5535,15 mm. Fvn = ‐9,18 ton.

d8 : 5410,13 mm.

Pe : 17,65 ton.

Pi : 18,68 ton.

17 48 dton.P = 82,99

α : 17,48 grado.

β : 5,103 grado.

,



Posición 8

Ocurre lo mismo que en la posición 7

999,03

774 48672 96

1524,6


192,16

774,48672,96

5766,72

966,075819,38

°9

19,989°

5,103°

d1 : 999,03 mm.

d2 : 774,48 mm.

89°

d3 : 1524,60 mm. Fr = 9,59 ton.

d4 : 672,96 mm.

d5 : 192,16 mm. Fhn = 0,85 ton.

d6 : 996,07 mm.

d7 : 5766,72 mm. Fvn = ‐9,12 ton.

d8 : 5819,38 mm.

Pe : 17,65 ton.

Pi : 18,68 ton.

α : 19,99 grado.

β : 5,103 grado.

P = 59,02 ton.



Posición final

Cumple con las mismas condiciones que en la etapa inicial.


375,04

94,12464,93

315,04

932,14980,49

21,341°

d1 : 375,04 mm.

d2 : 464,93 mm.

d3 : 932,14 mm.

d4 : 315,04 mm.

d5 : 94,12 mm.

d6 : 980,49 mm.

Pe : 17,65 ton.Pe : 17,65 ton.

Pi : 18,68 ton.

α : 21,34 grado.

∑Fh = ‐ Fhn = 0 .=> Fhn = 0,00 ton.


∑F = F ‐ F ‐ Pi = 0 => F n = 4 48 ton∑Fv = Fvr ‐ Fvn ‐ Pi = 0 .=> Fvn = 4,48 ton.


P = 3,12 ton.



Conclusión

Se deberá colocar un pistón hidráulico que realice una fuerza mínima de 123,16 ton.


Curva característica

P

123,16

118,54

113 21

ángulo de apertura

0

11,25

22 5 113,21

106,87

97,98

84,89

82,99

59,02

3,12

56,25

67,5

78,78

PF

22,5

33,75

45

,

120,00

140,00

Curva característica

40,00

60,00

80,00

100,00

Fuerza en el pistón

0,00

20,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ángulo de apertura


LUCAS ANNESE | TPNº2| CONSTRUCIÓN NAVAL II | INGENIERÍA NAVAL | UBA |2012

TAPA DE ESCOTILLA

Documents

TPNº 2 Tapa de escotilla