On ship roll dampinganalysis and contributions on experimental techniques

Resumo

El amortiguamiento en balance es un factor clave para la correcta predicción del comportamiento de un buque en la mar. No obstante, predecir de manera adecuada el coeficiente de amortiguamiento es una tarea compleja. La forma más aceptada para estimarlo es la realización de ensayos experimentales, siendo el más común el ensayo de extinción. Otras técnicas son el ensayo de excitación en balance, en el que el modelo está flotando libremente y es excitado mediante olas regulares de través o elementos mecánicos internos, o los ensayos de oscilaciones forzadas en balance, donde al modelo se le induce un movimiento de balance mediante elementos mecánicos, fijando el eje de rotación. Cada una de estas técnicas están asociadas a un escenario hidrodinámico distinto, con lo que las estimaciones del amortiguamiento en balance pueden diferir. En esta Tesis, se han realizado ensayos de excitación en balance y de extinción para determinar el amortiguamiento en balance de un buque arrastrero. Con respecto los ensayos de excitación en balance, se ha propuesto una metodología basada en una masa interna móvil. Con respecto a los ensayos de extinción, se han considerado tres metodologías distintas para generar el ángulo inicial, con el objetivo de estudiar la influencia del movimiento vertical del buque y los efectos de memoria del fluido. De la comparación directa de los coeficientes no lineales estimados con las distintas técnicas, se puede concluir que las tres metodologías de los ensayos de extinción presentan la misma tendencia, que difiere de la de los ensayos de excitación en balance con la masa interna móvil. Luego, para evaluar las diferencias entre ellos, se han realizado simulaciones numéricas de balance en olas regulares considerando las distintas estimaciones del amortiguamiento, comparando los resultados obtenidos con los ensayos de excitación en balance usando olas de través. De estos resultados se puede observar que el amortiguamiento obtenido con los ensayos de excitación usando la masa interna móvil es más cercano al amortiguamiento del buque con olas de través. Finalmente, se ha llevado a cabo un análisis de sensibilidad del amortiguamiento en balance en las regulaciones internacionales relativas a la estabilidad de los buques. De este análisis se deduce que, para una de las regulaciones consideradas, el coeficiente de amortiguamiento en balance puede ser un parámetro determinante.