Diseño y estudio de un sistema de aerofreno de un "hydroplane"

Abstract

El presente Trabajo de Fin de Carrera tiene como objetivo el estudio aerodinámico de un hydroplane, una barca motorizada exclusiva para carreras. Los hydroplanes son las barcas más rápidas que existen y se llaman hydroplanes porque la embarcación planea sobre el agua de lo rápido que va. Además se estudia por qué motivo a veces estas embarcaciones sufren unos accidentes en que vuelcan. Estos accidentes se producen cuando el hydroplane va a su máxima velocidad y se encuentra con alguna perturbación en su camino, que lo hace levantar más de lo normal en condiciones de carrera, y acaba volcando. Este fenómeno se puede comparar con lo que pasa con un perfil de ala de un avión en que como más ángulo de ataque tiene, más fuerza de sustentación genera. La fuerza de sustentación es la fuerza aerodinámica que hace que un avión vuele. Una vez analizado el hydroplane, se diseñan unos aerofrenos, como los que se usan en los aviones, para intentar reducir la fuerza de sustentación que hace que el hydroplane vuelque. Los aerofrenos de los aviones son unas superficies que rompen la forma aerodinámica del ala y de este modo reducen la fuerza de sustentación generada. La aplicación de los aerofrenos en estas embarcaciones es la idea original de este Trabajo de Fin de Carrera, porque hasta ahora no existe ningún sistema parecido. Para realizar el estudio aerodinámico del hydroplane se utiliza un programa de dinámica de fluidos computacional, que simula las condiciones obtenidas en un túnel de viento. Este programa simula el paso del flujo de aire alrededor del modelo de hydroplane y permite conocer las fuerzas que el aire ejerce sobre la embarcación. Las simulaciones se tienen que hacer con diferentes configuraciones del hydroplane: la configuración básica, con alerón y con los aerofrenos, para ver como afectan las diferentes modificaciones aerodinámicas. También se hace el estudio con varios ángulos de ataque, para ver como crecen las fuerzas aerodinámicas. Este trabajo comprueba como los aerofrenos reducen considerablemente la fuerza de sustentación del hydroplane y como pueden ser de gran utilidad para evitar futuros accidentes. Al final del trabajo se proponen posibles soluciones para saber en qué momento se deben aplicar los aerofrenos para que éstos tengan efecto.