Seakeeper

* Acorte tiempo y reduzca los errores utilizando directamente la geometría leída desde cualquier diseño de Maxsurf.
* Calcule rápidamente la respuesta de la embarcación sometida a determinadas direcciones, velocidades y espectros de ola.
* Determine la respuesta de la embarcación en su centro de gravedad y en las posiciones remotas, incluyendo la incidencia del movimiento en la habitabilidad (MSI) e interrupciones inducidas de movimiento (MII).
* Presentación gráfica y numérica de los resultados, incluyendo gráficos polares.
* Visualice el comportamiento de la embarcación en el mar con animaciones en tiempo real.
* Métodos de cálculo verificados y comparados con resultados en tanques de prueba y ensayos a escala real.

Descripción

El programa de análisis hidrodinámico y comportamiento en el mar Seakeeper, permite el cálculo rápido y confiable de la respuesta de la embarcación y las características del comportamiento para los diferentes diseños de Maxsurf frente a una variedad de estados de mar.

Seakeeper provee a los diseñadores las herramientas necesarias para predecir rápidamente el comportamiento en el mar de los diseños de Maxsurf. Aprovecha la capacidad de las computadoras modernas para poner las herramientas de predicción y de análisis del comportamiento en el mar, al alcance de todos los ingenieros, arquitectos y diseñadores navales. Permite, en algunos segundos, cargar un diseño de Maxsurf y calcular las características del comportamiento de la embarcación. Seakeeper es ideal para comparar las características de comportamiento de los distintos diseños de carena que se poseen en la etapa inicial del proyecto.

Como con el resto de los programas de la gama Maxsurf, la geometría del casco requerida para el análisis del comportamiento se lee directamente del modelo superficial tipo NURB de Maxsurf. Esto elimina la necesidad de trabajar con un conjunto de archivos o tabla de puntos. Además, todas las funciones dentro de Seakeeper se realizan usando un ambiente gráfico de multi-ventana consistente con los otros programas de la gama de Maxsurf.

Una vez que el archivo de diseño de Maxsurf se haya cargado en Seakeeper, el usuario especifica las velocidades de la embarcación, la dirección de las olas y los espectros a analizar; las ubicaciones para el cálculo de movimientos relativos y absolutos, incidencia del movimiento en la habitabilidad o las interrupciones de movimiento inducidas, como también pueden ser especificados otros parámetros del análisis tales como el número de secciones, mallado, densidad, etc. Se computan las variables de amplitud de respuesta (RAO) así como la resistencia agregada, los movimientos absolutos y relativos, las velocidades y las aceleraciones de la embarcación en los espectros de ola especificados y en las diferentes direcciones y velocidades. También se computa la variación del movimiento, la velocidad y las aceleraciones en el centro de gravedad y en las posiciones remotas especificadas del buque .


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Base Teórica

Seakeeper es un programa para la predicción del movimiento del buque de tres grados de libertad (hundimiento, rolido, cabeceo). Utiliza la teoría de la cuerda para calcular el hundimiento y cabeceo del buque en aguas profundas con una dirección de ola arbitraria. El código fue desarrollado originalmente por el Centro de Investigación Cooperativo de Ingeniería Marítimo Australiano (AMECRC) en la Universidad Tecnológica de Curtin en Australia occidental. Formation Design Systems y AMECRC realizaron en conjunto un programa de investigación, para mejorar el software y hacerlo compatible con la plataforma Windows. Seakeeper ahora se ha integrado al resto de la gama de Maxsurf para permitir la predicción avanzada del comportamiento en el mar.

Se utilizan métodos de conformado de mallas para calcular la masa agregada por sección vertical y amortiguación de las oscilaciones del buque. La teoría de la cuerda se utiliza para calcular la masa total agregada y la disminución de la amplitud de los movimientos. Se obtiene entonces una solución de las ecuaciones de hundimiento y de cabeceo en forma conjunta para obtener los operadores de amplitud de respuesta en el plano vertical. La fórmula subyacente de la teoría de la cuerda sigue de cerca la teoría de Salvesen Tuck y de Faltinsen (1970).

Se calcula la respuesta al rolido en forma independiente, usando un coeficiente de amortiguación especificado por el usuario y un coeficiente fijo de inercia de rolido.

Se ha encontrado que se pueden obtener predicciones razonablemente precisas de los movimientos de hundimiento y cabeceo de los catamaranes modelando un solo casco. Se descubrió (Molland 1995) que la interacción entre los dos cascos disminuye rápidamente a medida que aumenta la velocidad y la separación de los mismos. Si un catamarán se modela de este modo, la verdadera resistencia al rolido puede ser calculada especificando la separación de los cascos.

Los coeficientes hidrodinámicos de sección utilizados para el hundimiento se calculan usando técnicas especiales de mapeo. Están disponibles los mapeos estándar de Lewis (mapas conformados por 3-parámetros) y los mapeos de orden superior (de hasta 15 términos). Los mapeos de órdenes más altos permiten capturar con mejor detalle las secciones del casco como se ve en la siguiente figura: las secciones reales del casco se demuestran en verde y las secciones mapeadas en rojo.



Visualización de la respuesta del buque

Seakeeper proporciona diferentes opciones de visualización para verificar los resultados que se han calculado. Esto puede ser muy útil al interpretar los resultados especialmente cuando se está presentando a arquitectos no-navales. También proporciona una forma alternativa de obtener una idea de la respuesta del buque:

Amortiguamiento del Rolido

Los parámetros de rolido pueden ser verificados simulando una prueba de la disminución del ángulo de rolido. Esto consiste en inclinar la embarcación un ángulo especificado y luego animar su vuelta progresiva al equilibrio con un ángulo de decrecimiento del ángulo de rolido en cada ciclo.



Respuesta a las olas regulares

Se puede simular la respuesta del buque en trenes de olas regulares. Esto genera un tren de olas que se acerca al buque con determinada frecuencia. La animación simula los movimientos del buque mientras que atraviesa el tren de olas.

Respuesta a las olas irregulares

La respuesta del buque se puede simular también en uno de los espectros probados. Esto genera una secuencia de las ondas irregulares consistentes con un espectro de olas real. Ésta es una simulación razonable de lo que el buque puede experimentar en una condición de mar real. Los datos de dicha simulación se pueden también almacenar en un archivo para el futuro post-procesado.



Resultados

Además de las animaciones visuales del comportamiento del buque descriptas anteriormente, Seakeeper también ofrece en forma tabulada y gráfica los datos de las características del comportamiento en el mar. Las tablas de resultados son compatibles con Excel permitiendo en forma sencilla un copiado y pegado, y realizar nuevos cálculos. Los gráficos son interactivos permitiendole desplazarse sobre la curva para conseguir los detalles de resultados específicos. Los gráficos disponibles incluyen:

* Gráficos polares de la respuesta a todos los movimientos en el centro de gravedad y las posiciones remotas.


* Respuesta estática del buque frente a espectros de ola específicos: RMS y valores significativos para los movimientos, las velocidades y aceleraciones en el centro de gravedad y para los movimientos en el plano vertical en posiciones remotas; interrupciones inducidas de movimiento (MII) en las posiciones remotas. Estos datos se computan para cada combinación de dirección, velocidad y espectro de ola.
*Gráficos de la incidencia del movimiento en la habitabilidad en las posiciones remotas.

* Operadores de amplitud de respuesta para movimientos de hundimiento, cabeceo y rolido en las distintas direcciones y velocidades.


* Función de la respuesta a la resistencia agregada
* Espectros en el centro de gravedad y en las posiciones remotas
* Coeficientes hidrodinámicos globales y seccionales

Validación

Seakeeper se ha utilizado extensivamente para usos comerciales y de investigación. El software se ha validado en base a una variedad de datos de fuentes independientes: incluyendo pruebas en modelos, ensayos a escala real y métodos numéricos. Las comparaciones típicas con resultados de las pruebas en tanque se demuestran a continuación. Este gráfico muestra el RAO del hundimiento y cabeceo para un monocasco delgado, de pantoque redondo y con mar de frente en Fn=0.5.