Els hydrofoils i les seves aplicacions

Abstract

Els hydrofoils o hidroales tenen el mateix comportament que les ales d’un avió, però estan pensats per a ser utilitzats en medis aquàtics, de manera que es pugui elevar el casc d’una embarcació per reduir-ne el contacte amb la superfície de l’aigua i facilitar-ne el moviment. L’objectiu d’aquest treball és iniciar-se en el coneixament dels hydrofoils, englobant tant el funcionament com el disseny i les seves aplicacions. Per tal d’assolir aquest objectiu, es planteja dissenyar un hydrofoil per al seu ús en un dels més populars catamarans de vela lleugera mai fabricats, el Hobie 16. S’estructura el cos del treball en dos grans apartats, sent d’una part la recerca i estudi que s’ha dut a terme sobre la teoria que engloba el món dels hydrofoils i d’altra part l’anàlisi per simulació que s’ha fet partint d’aquests coneixaments. Com a part de la recerca, s’indagarà en la història dels hydrofoils, les seves aplicacions i limitacions actuals i en els estudis que actualment es duen a terme en aquest camp. També s’estudiaran els fenòmens físics que gobernen el seu funcionament i es veuran els perfils més utilitzats i els sistemes de disseny més comuns que es fan servir. Com a part de l’experimentació es simularan diferents dissenys de perfils, tant perfils experimentals com models matemàtics, variant paràmetres geomètrics per esbrinar com afecten aquests als valors de sustentació. Mitjançant el programa Javafoil, que permet una rápida modelització i anàlisi de perfils, s’estudiaran les diferents geometries, intentant optimitzar la sustentació reduint al màxim les forces de resistència. De tots els perfils provats, se n’escollirà el que es consideri millor per a l’aplicació en el Hobie 16 i és realitzarà un anàlisi mitjançant dinàmica de fluids computacional o CFD. En definitiva, aquest treball preten ser una forma d’aprenentatge sobre el funcionament de perfils d’ales, una pauta per al seu disseny i un primer pas per a la fabricació d’un prototip aplicable en una embarcació esportiva.