Análisis estructural de superficies de control de buques en material compuesto. Comparativa con diseños en material metálico

Abstract

[Resumen] En la industria naval, una de las alternativas a los materiales metálicos son los materiales compuestos que, desde hace décadas, vienen desarrollándose a gran velocidad. Es importante conocer sus propiedades, su manera de comportarse, cuál es el material adecuado y sus limitaciones. En los buques que no son de recreo o de competición, el material compuesto sólo se integra en ciertas zonas y en dispositivos específicos. Se ha querido estudiar, como aplicación, la integración de un material compuesto en las aletas estabilizadoras de un ferry. Como objetivos más inmediatos del trabajo realizado: - Obtener las cargas hidrodinámicas en un perfil mediante el método CFD. - Llegar a una conclusión para la elección del material en el caso específico propuesto de una aleta estabilizadora. - Comparar un modelo en diferentes materiales. Otros objetivos secundarios, que derivan de la realización de los anteriores son: - Iniciarse en el mundo de la dinámica de fluidos computacional en el código abierto OpenFOAM. - Obtener gráficas de los resultados y manejarse en el post-procesador Paraview, también de código abierto. - Adentrarse en el cálculo de estructuras en materiales compuestos, en la modalidad de los elementos finitos.

[Resumo] Na industria naval, unha das alternativas aos materiais metálicos son os materiais compostos, que durante décadas se desenvolven a gran velocidade. É importante coñecer as súas propiedades, a súa forma de comportarse, cal é o material axeitado e as súas limitacións. En embarcacións non recreativas ou sen competición, o material composto só intégrase en determinadas áreas e dispositivos específicos. Queríase estudar a aplicación dun material composto nas aletas estabilizadoras. Como obxectivos máis inmediatos do traballo realizado: - Obter as cargas hidrodinámicas nun perfil usando o método CFD. - Chegar a unha conclusión para a elección do material no caso concreto proposto dunha aleta estabilizadora. - Comparar un modelo en diferentes materiais. Outros obxectivos secundarios, que se derivan da realización dos anteriores son: - Comezar no mundo da dinámica de fluídos computacional no OpenFOAM de código aberto. - Obter gráficos dos resultados e manexalos no postprocesador Paraview, tamén de código aberto. - Afondar no cálculo de estruturas en materiais compostos, no modo de elementos finitos.

[Abstract] In the Naval industry, composite materials, which have been developed for decades, are an alternative to metallic materials. It is important to know its properties, its behaviour under loads, which one is the suitable and its limitations. For the non-recreational boats and non-competition boats, the use of composite materials is only used for certain areas and devices. As an example, this study has developed the integration of a composite material in the stabilizer fins of a ship. The immediate aims of the work done: - To obtain the hydrodynamic loads in a profile using the CFD method. - To reach a conclusion in the choice of the material for the fin stabilizer. - To compare the model in different materials. Another secondary objectives derived from the realisation of the previous ones are: - To get started in the world of computational fluid dynamics in the open source code OpenFOAM. - To get results graphs and handle the data from the post-processor Paraview (also an open source code application). - To learn about calculation of composite material structures in the Finite Elements Method mode